Co to są oscylatory zegarowe?

Oscylatory zegarowe to układy elektroniczne, które służą do pomiaru czasu określonych zdarzeń. Można ich używać do kontrolowania prędkości, z jaką tyka sekundnik zegarka. Urządzenia te mogą być wykonane z wielu materiałów, chociaż najczęstszym i najbardziej precyzyjnym materiałem jest kryształ kwarcu. Urządzenia te wykorzystują bodziec elektroniczny do tworzenia ruchu mechanicznego.

Przyłożenie prądu elektrycznego do oscylatora zegarowego powoduje, że wibruje on lub oscyluje z częstotliwością naturalną. Naturalna częstotliwość materiałów powszechnie stosowanych w tych obwodach jest wąska i stabilna. Sztywna częstotliwość oscylacji oznacza, że ​​inżynierowie mogą wykorzystywać informacje liczbowe o tej częstotliwości podczas określania czasu oscylatorów zegarowych. Częstotliwość może służyć do oznaczania sekund lub innych jednostek czasu za pomocą prostego wzoru matematycznego i znanej częstotliwości urządzenia. Komputery, nadajniki radiowe i odbiorniki radiowe używają oscylatorów zegarowych do sterowania taktowaniem.

Czas można mierzyć za pomocą oscylatorów zegarowych. Materiał oscylatora, kwarc, ceramika lub inny stabilny materiał, oscyluje w przewidywalnym tempie, gdy zostanie do niego przyłożony bodziec elektryczny. Naturalna częstotliwość oscylatora może się zmieniać w zależności od kształtu, rozmiaru i cięcia materiału, co oznacza, że ​​oscylator musi zostać przetestowany i skalibrowany przed użyciem. Większość oscylatorów zegarowych używanych w zegarkach ma kształt kamertonów.

Kryształ kwarcu jest najczęściej stosowanym urządzeniem w oscylatorach zegarowych, ponieważ ma bardzo precyzyjną częstotliwość naturalną. Kryształ kwarcu również nie jest szczególnie reaktywny z chemikaliami, więc z czasem zachodzi bardzo niewielka zmiana struktury kryształu, dzięki czemu oscylatory kwarcu są dokładne przez wiele lat. Chociaż temperatura i ciśnienie mogą wpływać na zakres odbieranych sygnałów, adaptacje kryształu i jego obwodu mogą osłabiać skutki tych zmian zewnętrznych.

Zasada zastosowana w oscylatorach zegarowych została po raz pierwszy odkryta przez braci Curie w 1880 r. Nazywana była efektem piezoelektrycznym, konwersją elektryczności na ruch mechaniczny lub odwrotnie - odwrotnym efektem piezoelektrycznym. Ta metoda generowania ruchu była znacznie bardziej stabilna niż starsze modele, które opierały się wyłącznie na mechanice. Jednym z pierwszych przemysłów, który przyjął koncepcję efektu piezoelektrycznego, był przemysł zegarków, który przeszedł z zegarków mechanicznych wymagających uzwojenia na oscylatory z zegarem kryształowym, które utrzymywały czas z niewielką degradacją.