Kvarcni sat

Kvarcni sat je sat koji koristi elektronski oscilator koji je napravljen od kvarcnog kristala da bi precizno merio vreme. Ovaj kristalni oscilator proizvodi signal s vrlo preciznom frekvencijom. Obično digitalni brojač meri cikluse signala i prebacuje ih na numerički displej, koji pokazuje sate, minute i sekunde.

Kvarc je hemijsko jedinjenje zvano silikon dioksid. Kada se kristal kvarca pravilno obradi i postavi on se deformiše u električnom polju. Kada se polje ukloni, kvarc proizvodi električno polje dok se vraća u prvobitan položaj. Ova osobina poznata je kao piezoelektricitet.

Mnogi materijali imaju sposobnost rezonancije. Međutim, pošto kvarc može biti direktno pobuđen elektičnim signalom, nije potrebno imati dodatni zvučnik ili mikrofon.

Kvarc ima i tu prednost što promene temperature ne utiču na njegov oblik, pa su kvarcni satovi prilično precizni.

U modernim kvarcnim satovima, rezonator ima oblik viljuške, laserski podešen da vibrira na 32,768 Hz. Vrednost frekvencije je 215. Tako se može napraviti jednostavno električno kolo sa serijom od 15:2 perioda da bi se dobilo osnovno vreme od 1 sekunde. U većini satova, rezonator je u malom kućištu velikom oko 4 mm. Rezonatori standardnog kvaliteta ovog tipa imaju garanciju dugotrajne preciznosti od oko 6 delova na milion na 31 °C, što praktično znači da će tipični ručni kvarcni sat žuriti ili kasniti manje od pola sekunde dnevno na telesnoj temperaturi.

Jedan interesantan praktični problem vezan za masovnu proizvodnju kvarcnih oscilatora bio je kako podesiti njegovu frekvenciju bez potrebe da je podešava čovek. Razvijeno je nekoliko automatizovanih metoda; najčešće se koristi onaj u kome se viljušci doda mali komad metala na krajevima, koji se kreće malo sporije od podešene frekvencije. Automatizovana mašina tako meri frekvenciju koristeći laser pomoću koga metal na krajevima ispari, lagano povećavajući frekvenciju dok se ne postigne specifična frekvencija; viljuška se zatim smešta u kućište i spremna je za korišćenje.

Relativna stabilnost rezonatora i njegovo radno kolo je mnogo bolje od njegove apsolutne preciznosti. Ako se kvarcni ručni sat podesi prema signalu atomskog sata i stalno nosi na konstantnoj temperaturi, žuriće ili kasniti 2 sekunde mesečno, što je više nego dobro za navigaciju na moru.

Drugi deo sata je obično mali računar posebne namene s programom koji broji cikluse i prevodi ih u električnoj formi na displej. Upotreba računara u elektronskim satovima omogućila je bogatstvo mogućnosti, kao što je štoperica, beskonačni kalendar, višestruki alarm koji svira melodije i drugo, što ne bi bilo moguće s jednostavnim električnim brojačem.

Neki vrhunski satovi imaju mogućnost samopodešavanja. Ovi satovi imaju specijalna uputstva za zamenu baterija (jer brojač ne sme da stane) i vremenom postaju sve precizniji.

Kompjuterizovani satovi mogu meriti i podešavati sopstvenu temperaturu. I analogna i digiztalna kompenzacija temperature se koristi u kvarcnim satovima poslednje generacije.

Kvarcni hronometri koji se koriste kao vremenski standardni često imaju i kvarcnu posudu koja održava kristal na konstantnoj temperaturi.

Prvi ručni kvarcni sat, Astron, proizveo je Seiko 1969. godine. Preciznost i niska cena proizvodnje je izazvala masovnu proizvodnju kvarcnih satova, naročito u Aziji, posebno u Japanu i Hong Kongu. Mnogi tradicionalni evropski proizvođači nastavili su da proizvode manje precizne ali popularne satove sa zupčanicima.

Izvor: Wikipedia