Di Andrew Hazleton – Aggiornato il 24 marzo 2022
I movimenti al quarzo sono diventati lo standard per la misurazione affidabile del tempo negli orologi, combinando precisione, basso costo e lunga durata della batteria. I cristalli di quarzo, comunemente presenti negli smartphone e in altri dispositivi elettronici, forniscono un riferimento stabile che rimane accurato nonostante le variazioni di temperatura e movimento.
Un cristallo di quarzo genera una serie costante di impulsi elettrici a una frequenza fissa, tipicamente 32.768 oscillazioni al secondo (32,768 kHz). Un circuito integrato conta questi impulsi, convertendo il segnale ad alta frequenza in un singolo impulso ogni secondo. Questo impulso di un secondo aziona il display dell'orologio, garantendo che il tempo aumenti esattamente ogni secondo.
Il cuore del movimento è un piccolo pezzo di biossido di silicio, fabbricato o di origine naturale. Questo cristallo è tagliato secondo un orientamento specifico che lo rende piezoelettrico, ovvero vibra quando viene applicato un campo elettrico. Il suo tasso di vibrazione è altamente stabile e rimane sostanzialmente invariato nonostante gli sbalzi di temperatura o lo stress meccanico.
Quando alimentato da una batteria, il circuito dell'oscillatore si accoppia al cristallo di quarzo e produce la frequenza di 32,768 kHz. Poiché la frequenza di risonanza del cristallo è costante, l'oscillatore fornisce un'uscita costante indipendentemente dalle fluttuazioni di tensione o dal movimento, fornendo una base temporale affidabile per l'orologio.
L’uscita dell’oscillatore alimenta un contatore che conta 32.768 impulsi in ingresso prima di emettere un singolo impulso in uscita. A questo scopo viene utilizzato un contatore a 15 bit e l'impulso risultante si verifica esattamente una volta al secondo. Questo passaggio di divisione traduce il segnale del cristallo ad alta frequenza in un tick utilizzabile di un secondo.
Gli orologi al quarzo possono essere dotati di display analogici o digitali. In un orologio analogico, un motore passo-passo in miniatura fa avanzare la lancetta dei secondi di 1/60 del quadrante per ogni impulso. In un orologio digitale, le cifre dei secondi aumentano di uno per ciascun impulso, producendo una lettura dell'ora fluida e precisa.
