1970 के दशक के दौरान, "क्वार्ट्ज वॉच" नवीनतम हाई-टेक गैजेट के रूप में दृश्य पर फट गई। प्रारंभ में, इन घड़ियों में लाल एलईडी डिस्प्ले थे और संयुक्त राज्य अमेरिका में इनकी कीमत लगभग $500 थी। तब से, क्वार्ट्ज घड़ी विकसित हुई है ताकि या तो एक एलसीडी या एक पारंपरिक यांत्रिक (घंटे और मिनट का हाथ) आंदोलन समय प्रदर्शित करे, और कीमत में नाटकीय रूप से गिरावट आई है। अनाज के बक्सों में मुफ्त में दी जाने वाली क्वार्ट्ज घड़ियाँ मिलना असामान्य नहीं है!
क्या आपने कभी सोचा है कि इसे क्वार्ट्ज घड़ी क्यों कहा जाता है ? या क्वार्ट्ज घड़ियाँ विंड-अप घड़ियों की तुलना में इतनी अधिक सटीक क्यों हैं? के इस संस्करण में, आप क्वार्ट्ज क्रिस्टल नामक अद्भुत इलेक्ट्रॉनिक घटना के बारे में जानेंगे और यह कैसे क्वार्ट्ज घड़ी का दिल बनाता है!
क्वार्ट्ज से पहले
हवा-अप घड़ी प्रौद्योगिकी के ही एक अद्भुत टुकड़ा है! यह एक सतत अनुसंधान और विकास प्रयास का हिस्सा है जो 14वीं शताब्दी के अंत में शुरू हुआ था। इन वर्षों में, विभिन्न नवाचारों ने विंड-अप घड़ियों को छोटा, पतला, अधिक विश्वसनीय, अधिक सटीक और यहां तक कि स्व-घुमावदार बना दिया है!
आज की विंड-अप घड़ियों में आपको जो घटक मिलते हैं, वे सदियों से मौजूद हैं:
- शक्ति प्रदान करने के लिए एक वसंत
- टाइमबेस प्रदान करने के लिए किसी प्रकार का दोलनशील द्रव्यमान
- दो या दो से अधिक हाथ
- घड़ी के मुख पर एक प्रगणित डायल
- दोलन द्रव्यमान की टिकिंग दर से धीमा करने के लिए गियर और डायल पर द्रव्यमान और वसंत को हाथों से जोड़ते हैं
इन विभिन्न भागों के विवरण के लिए देखें कि पेंडुलम घड़ियाँ कैसे काम करती हैं ।
1960 के दशक के अंत तक, बुलोवा घड़ी कंपनी ने ऑसिलेटिंग बैलेंस व्हील से पहला कदम दूर किया - इसमें एक ट्रांजिस्टर ऑसिलेटर का उपयोग किया गया था जो एक ट्यूनिंग कांटा बनाए रखता था। यह घड़ी टिकने के बजाय कुछ सैकड़ों हर्ट्ज़ (हर्ट्ज, साइकिल प्रति सेकंड) पर गुनगुनाती थी! कोग और पहियों ने अभी भी ट्यूनिंग कांटा के यांत्रिक आंदोलन को हाथों की गति में बदल दिया, लेकिन दो प्रमुख कदम उठाए गए थे:
- सिंगल-मटेरियल रेज़ोनेटर के साथ बैलेंस व्हील और स्प्रिंग का प्रतिस्थापन: ट्यूनिंग कांटा
- विंड-अप मुख्य स्प्रिंग को बैटरी से बदलना
१९६० के दशक के अंत में एक घड़ी बनाने वाली कंपनी अगले चरण की तलाश करने के लिए बाध्य थी - एक ऐसी तकनीक जो ट्यूनिंग फोर्क से भी बेहतर समय देगी। उस समय इंटीग्रेटेड सर्किट बहुत नए थे, लेकिन कीमत तेजी से गिर रही थी और ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ रही थी। घटनास्थल पर एलईडी भी नई थीं। हल करने के लिए अभी भी कुछ समस्याएं थीं: एक नया समय तत्व ढूंढना और एक एकीकृत सर्किट तैयार करना जो कि एक छोटी आंतरिक बैटरी पर घड़ी को चलाने की अनुमति देने के लिए बहुत कम शक्ति का उपयोग करेगा।
क्वार्ट्ज क्रिस्टल
टाइमिंग एलिमेंट के चुनाव में कोई समस्या नहीं थी। ट्यूनिंग कांटा की तुलना में क्वार्ट्ज क्रिस्टल संभवतः हजारों गुना बेहतर है, और क्वार्ट्ज क्रिस्टल कई वर्षों से आसपास थे। केवल क्रिस्टल के प्रकार और आवृत्ति को चुनने की आवश्यकता है। कठिनाई एकीकृत सर्किट प्रौद्योगिकी के चयन में थी जो पर्याप्त रूप से कम शक्ति पर कार्य करेगी ।
सभी रेडियो ट्रांसमीटरों, रेडियो रिसीवरों और कंप्यूटरों के लिए एक सटीक आवृत्ति देने के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल कई वर्षों से नियमित उपयोग में हैं । उनकी सटीकता संयोगों के एक अद्भुत सेट से आती है: क्वार्ट्ज - जो कि अधिकांश रेत की तरह सिलिकॉन डाइऑक्साइड है - अधिकांश सॉल्वैंट्स से अप्रभावित है और सैकड़ों डिग्री फ़ारेनहाइट तक क्रिस्टलीय रहता है। जो गुण इसे इलेक्ट्रॉनिक चमत्कार बनाता है, वह यह है कि जब संकुचित या मुड़ा हुआ होता है, तो यह इसकी सतह पर एक चार्ज या वोल्टेज उत्पन्न करता है । यह एक काफी सामान्य घटना है जिसे पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है । उसी तरह, यदि कोई वोल्टेज लगाया जाता है, तो क्वार्ट्ज झुक जाएगा या अपना आकार बहुत थोड़ा बदल देगा।
यदि क्वार्ट्ज के एक क्रिस्टल को पीसकर एक घंटी का आकार दिया जाता है, तो यह टैप करने के बाद मिनटों तक बजती रहती है । सामग्री में लगभग कोई ऊर्जा नहीं खोती है। एक क्वार्ट्ज घंटी - यदि क्रिस्टलीय अक्ष के लिए सही दिशा में आकार दिया जाता है - इसकी सतह पर एक दोलनशील वोल्टेज होगा, और दोलन की दर तापमान से अप्रभावित रहती है। यदि क्रिस्टल पर सतह वोल्टेज को प्लेटेड इलेक्ट्रोड से हटा दिया जाता है और एक ट्रांजिस्टर या एकीकृत सर्किट द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, तो इसे बजने के लिए घंटी पर फिर से लगाया जा सकता है।
एक क्वार्ट्ज घंटी बनाई जा सकती है, लेकिन यह सबसे अच्छी आकृति नहीं है क्योंकि बहुत अधिक ऊर्जा हवा से जुड़ी होती है। सबसे अच्छी आकृतियाँ एक सीधी पट्टी या एक डिस्क हैं । एक बार को समान आवृत्ति रखने का लाभ होता है बशर्ते लंबाई और चौड़ाई का अनुपात समान रहे। एक क्वार्ट्ज बार अपेक्षाकृत कम आवृत्ति पर छोटा और दोलन हो सकता है - 32 किलोहर्ट्ज़ (KHz) को आमतौर पर न केवल आकार के लिए घड़ियों के लिए चुना जाता है, बल्कि इसलिए भी कि सर्किट जो क्रिस्टल आवृत्ति से कुछ दालों प्रति सेकंड में विभाजित होते हैं। उच्च आवृत्तियों के लिए प्रदर्शन को अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है। शुरुआती घड़ियों के लिए बिजली एक बड़ी समस्या थी, और स्विस ने एकीकृत-सर्किट तकनीक को आगे बढ़ाने की कोशिश में लाखों खर्च किए ताकि 1 से 2 मेगाहर्ट्ज से अधिक स्थिर डिस्क क्रिस्टल उत्पन्न हो सकें।
आधुनिक क्वार्ट्ज घड़ियाँ अब कम-आवृत्ति बार या ट्यूनिंग-कांटे के आकार के क्रिस्टल का उपयोग करती हैं। अक्सर, ये क्रिस्टल एक एकीकृत सर्किट की तरह क्वार्ट्ज की पतली चादरों से बने होते हैं और रासायनिक रूप से आकार देने के लिए नक़्क़ाशीदार होते हैं। अच्छे और उदासीन समय के बीच मुख्य अंतर प्रारंभिक आवृत्ति सटीकता और क्रिस्टलीय अक्ष के संबंध में क्वार्ट्ज शीट के कट के कोण की सटीकता है। घड़ी के अंदर क्रिस्टल की सतह पर इनकैप्सुलेशन के माध्यम से प्राप्त होने वाले संदूषण की मात्रा भी सटीकता को प्रभावित कर सकती है।
घड़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स शुरू में क्रिस्टल आवृत्ति पर शोर को बढ़ाते हैं। यह दोलन में निर्मित या पुन: उत्पन्न होता है - यह क्रिस्टल बजना शुरू कर देता है। वॉच क्रिस्टल ऑसिलेटर का आउटपुट तब डिजिटल सर्किट के लिए उपयुक्त दालों में परिवर्तित हो जाता है। ये क्रिस्टल की आवृत्ति को नीचे विभाजित करते हैं और फिर इसे प्रदर्शन के लिए उचित प्रारूप में अनुवादित करते हैं। (देखें कि डिवाइडर और डिस्प्ले ड्राइवरों की विस्तृत चर्चा के लिए डिजिटल घड़ियां कैसे काम करती हैं ।) या, हाथों से क्वार्ट्ज घड़ी में, डिवाइडर एक सेकंड के पल्स बनाते हैं जो एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर चलाते हैं , और यह मोटर ड्राइव करने के लिए मानक गियर से जुड़ी होती है। हाथ।
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अधिक बढ़िया लिंक
- क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर्स की आवृत्ति सहसंबंध
- Britannica.com: क्वार्ट्ज घड़ी
- राष्ट्रीय घड़ी और घड़ी संग्रहालय कलाई घड़ी गैलरी
- लेमेलसन सेंटर: द क्वार्ट्ज वॉच
लेखक के बारे में
डगलस ड्वायर फ़्रीक्वेंसी प्रिसिजन लिमिटेड के संस्थापक हैं और विश्वव्यापी इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग को परामर्श और डिज़ाइन सेवाएँ प्रदान करते हैं। वह 1960 के दशक के मध्य से आवृत्ति नियंत्रण में शामिल रहे हैं और उन्होंने क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, तापमान-मुआवजा क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, ओवन-नियंत्रित क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, सतह ध्वनिक वेव ऑसिलेटर्स और औद्योगिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल फैब्रिकेशन तकनीकों पर लेख प्रकाशित किए हैं। क्वार्ट्ज घड़ियों के डिजाइन में शामिल होने के बाद से घड़ियों और घड़ियों का इतिहास उनकी रुचि रहा है।
