Co jsou Hodinové oscilátory?

Hodinové oscilátory jsou elektronické obvody, které se používají k časování určitých událostí. Mohou být použity k ovládání rychlosti, jakou tikají druhé ruky hodinek. Tato zařízení mohou být vyrobena z mnoha materiálů, i když nejběžnějším a nejpřesnějším materiálem je křemenný krystal. Tato zařízení používají elektronický stimul k vytvoření mechanického pohybu.

Přivedení elektrického proudu do hodinového oscilátoru způsobí jeho vibraci nebo oscilaci při jeho přirozené frekvenci. Přirozená frekvence materiálů běžně používaných v těchto obvodech je úzká a stabilní. Pevná frekvence kmitání znamená, že inženýři mohou použít numerické informace o této frekvenci při určování načasování hodinových oscilátorů. Frekvenci lze použít k označení sekund nebo jiných jednotek času pomocí jednoduchého matematického vzorce a známé frekvence zařízení. Počítače, rádiové vysílače a rozhlasové přijímače používají k řízení načasování hodiny oscilátory.

Čas lze měřit pomocí hodinových oscilátorů. Materiál oscilátoru, ať už je křemen, keramika nebo jiný stabilní materiál, osciluje předvídatelnou rychlostí, když se na něj aplikuje elektrický stimul. Přirozená frekvence oscilátoru se může měnit v závislosti na tvaru, velikosti a řezu materiálu, což znamená, že oscilátor musí být před použitím testován a kalibrován. Většina hodinových oscilátorů používaných v hodinkách má tvar ladících vidlic.

Křemenný krystal je nejběžnějším zařízením používaným v hodinových oscilátorech, protože má velmi přesnou přirozenou frekvenci. Krystal křemene také není příliš reaktivní na chemikálie, takže v průběhu času dochází k velmi malé změně ve struktuře krystalu, díky čemuž jsou oscilátory křemenného krystalu přesné po mnoho let. I když teplota a tlak mohou ovlivnit rozsah signálů, které zachytí, přizpůsobení krystalu a jeho obvodu mohou snížit účinky těchto vnějších změn.

Princip používaný v hodinových oscilátorech poprvé objevili bratři Curie v roce 1880. Volal piezoelektrický efekt, přeměnu elektřiny na mechanický pohyb nebo naopak - inverzní piezoelektrický efekt. Tato metoda generování pohybu byla mnohem stabilnější než starší modely, které se spoléhaly pouze na mechaniku. Jedním z prvních průmyslových odvětví, který přijal koncept piezoelektrického jevu, byl hodinářský průmysl, který přešel od mechanických hodinek, které vyžadovaly navíjení na krystalové oscilátory hodin, které udržovaly čas s velmi malou degradací.