Molti orologi sono dotati di un movimento al quarzo, che fornisce un'indicazione del tempo molto precisa ad un costo minimo. I cristalli di quarzo, comuni in molti dispositivi elettronici, forniscono un modo coerente di misurare il tempo in un'ampia gamma di condizioni ambientali. La batteria che alimenta la maggior parte degli orologi al quarzo può durare anni a causa dell'efficienza energetica del cristallo.
Teoria delle operazioni
Il cristallo di quarzo crea un insieme costante di impulsi, tipicamente ad una velocità di 32.768 oscillazioni al secondo (Hz). Un circuito elettronico controlla questo flusso di impulsi e emette un impulso per ogni 32.768 impulsi di ingresso che riceve. Questo impulso di uscita è ora alla frequenza di un impulso al secondo ed è il riferimento temporale per l'orologio. Il display si aggiorna una volta al secondo.
Cristallo di quarzo
Un cristallo di quarzo è un piccolo pezzo di biossido di silicio fabbricato o presente in natura. Questo cristallo ha una dimensione e un orientamento specifici e ha proprietà fisiche ben definite. Il biossido di silicio ha una proprietà piezoelettrica, il che significa che vibra se esposto a una tensione elettrica. La vibrazione dipende dal taglio del cristallo ed è molto stabile nonostante i cambiamenti di temperatura.
Circuito dell'oscillatore
Collegato a un cristallo di quarzo, un circuito oscillatore genera un flusso costante di impulsi basati sulla frequenza caratteristica del cristallo. Per un orologio, una frequenza di 32.768 kHz è comune. Una batteria alimenta il circuito dell'oscillatore che fornisce un'uscita a frequenza costante indipendente dalla temperatura, dalle fluttuazioni di tensione o dal movimento dell'orologio.
Circuito Divide-by
L'uscita dell'oscillatore si alimenta in un circuito chiamato un contatore. Questo circuito conta il numero di impulsi di ingresso che riceve e emette un singolo impulso di uscita quando raggiunge un valore predeterminato. Per l'esempio 32.768 kHz, viene utilizzato un contatore a 15 bit. Un contatore a 15 bit produce un impulso di uscita per ogni 32.768 impulsi di ingresso che riceve e quindi emette un impulso al secondo.
Visualizzazione del tempo
La visualizzazione del tempo di un orologio al quarzo può essere analogico o digitale. Per un display analogico, un piccolo motore passo-passo sposta la lancetta dei secondi 1/60 della circonferenza dell'orologio per ogni impulso. Un display digitale aggiorna le cifre dei secondi del display di una unità per ogni impulso.
