Wat zijn klokoscillators?

Klokoscillatoren zijn elektronische circuits die worden gebruikt om bepaalde gebeurtenissen te timen. Ze kunnen worden gebruikt om de snelheid te regelen waarmee de secondewijzer van een horloge tikt. Deze apparaten kunnen worden gemaakt van een aantal materialen, hoewel het meest voorkomende en meest nauwkeurige materiaal kwartskristal is. Deze apparaten gebruiken een elektronische stimulans om een ​​mechanische beweging te maken.

Het toepassen van een elektrische stroom op een klokoscillator zorgt ervoor dat deze trilt of oscilleert op zijn natuurlijke frequentie. De natuurlijke frequentie van materialen die gewoonlijk in deze circuits worden gebruikt, is nauw en stabiel. De stijve oscillatiefrequentie betekent dat ingenieurs de numerieke informatie over die frequentie kunnen gebruiken bij het bepalen van de timing van klokoscillatoren. De frequentie kan worden gebruikt om seconden of andere tijdseenheden te markeren met behulp van een eenvoudige wiskundige formule en de bekende frequentie van het apparaat. Computers, radiozenders en radio-ontvangers gebruiken klokoscillatoren om de timing te regelen.

Tijd kan worden gemeten met behulp van klokoscillatoren. Het materiaal van de oscillator, of het nu kwarts, keramiek of een ander stabiel materiaal is, oscilleert met een voorspelbare snelheid wanneer er een elektrische stimulus op wordt aangebracht. De natuurlijke frequentie van de oscillator kan veranderen op basis van de vorm, grootte en snede van het materiaal, wat betekent dat de oscillator vóór gebruik moet worden getest en gekalibreerd. De meeste klokoscillatoren die in horloges worden gebruikt, hebben de vorm van stemvorken.

Het kwartskristal is het meest voorkomende apparaat dat wordt gebruikt in klokoscillatoren omdat het een zeer nauwkeurige natuurlijke frequentie heeft. Kwartskristal is ook niet bijzonder reactief voor chemicaliën, zodat er in de loop van de tijd zeer weinig verandering in de structuur van het kristal plaatsvindt, waardoor kwarts-kristaloscillatoren een groot aantal jaren nauwkeurig zijn. Hoewel temperatuur en druk het bereik van signalen kunnen beïnvloeden, kunnen aanpassingen aan het kristal en zijn circuit de effecten van deze externe veranderingen verminderen.

Het principe dat wordt gebruikt in klokoscillatoren werd voor het eerst ontdekt door de gebroeders Curie in 1880. Noemde het piëzo-elektrische effect, de omzetting van elektriciteit in mechanische beweging of het tegenovergestelde - het omgekeerde piëzo-elektrische effect. Deze methode om beweging te genereren was veel stabieler dan oudere modellen, die uitsluitend op mechanica vertrouwden. Een van de eerste industrieën die het concept van het piëzo-elektrische effect omarmden, was de horloge-industrie, die overschakelde van mechanische horloges waarvoor wikkeling nodig was naar kristallen klokoscillatoren die de tijd vasthielden met zeer weinig degradatie.