Was sind Taktoszillatoren?
Taktoszillatoren sind elektronische Schaltkreise, mit denen bestimmte Ereignisse zeitlich gesteuert werden. Sie können verwendet werden, um die Geschwindigkeit zu steuern, mit der der Sekundenzeiger einer Uhr tickt. Diese Vorrichtungen können aus einer Reihe von Materialien hergestellt werden, obwohl das gebräuchlichste und genaueste Material Quarzkristall ist. Diese Geräte verwenden einen elektronischen Stimulus, um eine mechanische Bewegung zu erzeugen.
Wenn ein Taktoszillator mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, vibriert oder oszilliert er mit seiner Eigenfrequenz. Die Eigenfrequenz von Materialien, die üblicherweise in diesen Schaltungen verwendet werden, ist eng und stabil. Die starre Oszillationsfrequenz bedeutet, dass Ingenieure die numerischen Informationen zu dieser Frequenz verwenden können, um die Zeitsteuerung von Taktoszillatoren zu bestimmen. Die Frequenz kann verwendet werden, um Sekunden oder andere Zeiteinheiten unter Verwendung einer einfachen mathematischen Formel und der bekannten Frequenz des Geräts zu markieren. Computer, Funksender und Funkempfänger verwenden Taktoszillatoren, um das Timing zu steuern.
Die Zeit kann mit Taktoszillatoren gemessen werden. Das Material des Oszillators, ob Quarz, Keramik oder ein anderes stabiles Material, schwingt mit einer vorhersagbaren Geschwindigkeit, wenn ein elektrischer Reiz auf ihn ausgeübt wird. Die Eigenfrequenz des Oszillators kann sich je nach Form, Größe und Schnitt des Materials ändern. Dies bedeutet, dass der Oszillator vor der Verwendung getestet und kalibriert werden muss. Die meisten in Uhren verwendeten Taktoszillatoren sind wie Stimmgabeln geformt.
Der Quarz ist das in Taktoszillatoren am häufigsten verwendete Gerät, da er eine sehr genaue Eigenfrequenz hat. Quarzkristall reagiert auch nicht sonderlich auf Chemikalien, so dass sich die Struktur des Kristalls im Laufe der Zeit kaum ändert, so dass Quarzkristalloszillatoren über viele Jahre hinweg genau sind. Obwohl Temperatur und Druck den Bereich der von ihm aufgenommenen Signale beeinflussen können, können Anpassungen des Kristalls und seines Stromkreises die Auswirkungen dieser äußeren Veränderungen verringern.
Das Prinzip der Taktoszillatoren wurde erstmals 1880 von den Curie-Brüdern entdeckt. Man nannte es den piezoelektrischen Effekt, die Umwandlung von Elektrizität in mechanische Bewegung oder das Gegenteil - den inversen piezoelektrischen Effekt. Diese Art der Bewegungserzeugung war viel stabiler als ältere Modelle, die sich ausschließlich auf die Mechanik stützten. Eine der ersten Industrien, die das Konzept des piezoelektrischen Effekts aufgegriffen hat, war die Uhrenindustrie, die von mechanischen Uhren, die ein Aufziehen erforderten, auf Quarzuhroszillatoren umstellte, die die Zeit mit sehr geringer Verschlechterung behielten.