석영 시계 작동 방식

1970년대에 "쿼츠 시계"가 최신 하이테크 장치로 등장했습니다. 처음에 이 시계는 빨간색 LED 디스플레이를 사용했으며 미국에서 약 500달러였습니다. 그 이후로 쿼츠 시계는 LCD 또는 전통적인 기계식(시침 및 분침) 무브먼트가 시간을 표시 하도록 진화 했으며 가격은 크게 떨어졌습니다. 시리얼 상자에서 무료로 제공되는 쿼츠 시계를 찾는 것은 드문 일이 아닙니다!

왜 그것이 쿼츠 시계 라고 불리는지 생각해 본 적이 있습니까? 또는 쿼츠 시계가 와인드업 시계보다 훨씬 더 정확한 이유는 무엇입니까? 이번 판에서는, 당신은 수정이라고 불리는 놀라운 전자 현상과 그것이 어떻게 수정 시계의 심장을 형성하는지에 대해 배우게 될 것입니다!

태엽 시계는 기술 자체의 놀라운 작품이다! 이는 14세기 말에 시작된 지속적인 연구 개발 노력의 일부입니다. 수년에 걸쳐 다양한 혁신을 통해 와인드업 시계를 더 작고, 더 얇고, 더 안정적이고, 더 정확하고, 자동 태엽으로 만들었습니다!

오늘날의 태엽식 시계에서 볼 수 있는 구성 요소는 수세기 동안 사용되어 왔습니다.

이러한 다양한 부품에 대한 설명은 진자 시계의 작동 방식 을 참조하십시오 .

1960년대 말까지 Bulova 시계 회사 는 진동 밸런스 휠에서 첫 번째 단계를 만들었습니다. 그것은 소리굽쇠를 유지하는 트랜지스터 오실레이터 를 사용했습니다 . 이 시계는 똑딱거리는 것이 아니라 수백 헤르츠(Hz, 초당 주기)로 윙윙거렸습니다! 톱니바퀴와 바퀴는 여전히 소리굽쇠의 기계적 움직임을 손의 움직임으로 변환했지만 두 가지 주요 단계가 수행되었습니다.

1960년대 후반의 한 시계 제조 회사는 다음 단계, 즉 소리굽쇠보다 더 나은 시간 유지 기술을 모색할 수밖에 없었습니다. 집적회로 는 당시에 매우 새로운 것이었으나 가격이 급격히 떨어지고 트랜지스터의 수가 증가하고 있었습니다. LED 도 현장에서 새로워졌습니다. 아직 해결해야 할 몇 가지 문제가 있었습니다. 새로운 타이밍 요소를 찾고 시계가 작은 내부 배터리로 작동할 수 있도록 매우 적은 전력을 사용하는 집적 회로를 설계하는 것이었습니다.

타이밍 요소의 선택에는 문제가 없었다. 수정 수정은 소리굽쇠보다 타이밍이 수천 배 더 나을 수 있으며 수정 수정은 수년 동안 사용되어 왔습니다. 크리스탈의 유형과 주파수만 선택하면 됩니다. 충분히 낮은 전력 에서 작동할 집적 회로 기술을 선택하는 데 어려움이 있었습니다 .

석영 수정은 모든 라디오 송신기, 라디오 수신기 및 컴퓨터에 정확한 주파수를 제공하기 위해 수년 동안 정기적으로 사용되었습니다 . 그들의 정확성은 놀라운 우연의 일치에서 비롯됩니다. 대부분의 모래와 같은 이산화규소인 석영 은 대부분의 용매에 영향을 받지 않으며 화씨 수백도까지 결정성을 유지합니다. 그것을 전자적 기적으로 만드는 속성은 압축되거나 구부러질 때 표면에 전하 또는 전압 을 생성한다는 사실입니다 . 이것은 압전 효과 라고 하는 상당히 일반적인 현상 입니다. 같은 방식으로 전압 이 가해지면 석영이 아주 약간 휘거나 모양이 바뀝니다.

경우 벨이 석영 단결정 연삭에 의해 형성하고, 그 후의 탭 분간 링 것이다. 재료에서 손실되는 에너지는 거의 없습니다. 석영 종은 결정 축에 대해 올바른 방향으로 형성되면 표면에 진동 전압이 발생하며 진동 속도는 온도의 영향을 받지 않습니다. 크리스탈의 표면 전압이 도금된 전극으로 선택되고 트랜지스터나 집적 회로에 의해 증폭되면 벨이 계속 울리도록 벨에 다시 적용할 수 있습니다.

석영 벨을 만들 수는 있지만 너무 많은 에너지가 공기와 결합되기 때문에 최상의 모양이 아닙니다. 가장 좋은 모양은 직선 막대 또는 디스크 입니다. 막대는 길이 대 너비의 비율이 동일하게 유지된다면 동일한 주파수를 유지하는 이점이 있습니다. 석영 막대는 작고 상대적으로 낮은 주파수에서 진동할 수 있습니다. 일반적으로 시계에 32kHz를 선택하는 이유는 크기뿐 아니라 수정 주파수에서 초당 몇 개의 펄스로 분할하는 회로 때문입니다. 디스플레이는 더 높은 주파수를 위해 더 많은 전력이 필요합니다. 전력은 초기 시계의 큰 문제였으며 스위스인은 보다 안정적인 디스크 크리스탈이 생성하는 1MHz에서 2MHz로 나누는 집적 회로 기술을 발전시키는 데 수백만 달러를 투자했습니다.

현대의 쿼츠 시계는 이제 저주파 막대 또는 소리굽쇠 모양의 수정을 사용합니다. 종종 이러한 결정은 집적 회로처럼 도금된 석영의 얇은 시트로 만들어지고 화학적으로 에칭되어 모양이 만들어집니다. 좋은 시간 유지와 무관심한 시간 유지의 주요 차이점은 초기 주파수 정확도와 결정 축에 대한 석영 시트의 절단 각도 정밀도입니다. 캡슐화를 통해 시계 내부의 수정 표면까지 침투할 수 있는 오염 의 양 또한 정확도에 영향을 줄 수 있습니다.

시계의 전자 장치는 처음에 수정 주파수에서 노이즈를 증폭합니다. 이것은 진동을 생성하거나 재생성 하여 수정 울림을 시작합니다. 시계 수정 발진기의 출력은 디지털 회로에 적합한 펄스로 변환됩니다. 이들은 크리스탈의 주파수를 나눈 다음 디스플레이에 적합한 형식으로 변환합니다. ( 디바이더 및 디스플레이 드라이버에 대한 자세한 내용은 디지털 시계 작동 방식을 참조하십시오 .) 또는 손이 있는 쿼츠 시계에서 디바이더는 작은 전기 모터 를 구동하는 1초 펄스를 생성 하고 이 모터는 구동을 위해 표준 기어 에 연결됩니다. 손.

자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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저자 소개

Douglas Dwyer는 Frequency Precision Ltd의 설립자이며 전 세계 전자 산업에 컨설팅 및 설계 서비스를 제공합니다. 그는 1960년대 중반부터 주파수 제어에 관여했으며 수정 발진기, 온도 보상 수정 발진기, 오븐 제어 수정 발진기, 표면 탄성파 발진기 및 산업용 수정 수정 제조 기술에 대한 기사를 발표했습니다. 시계와 시계의 역사는 그가 쿼츠 시계의 디자인에 참여하면서부터 그의 관심이었습니다.