ساعت مچی کوارتز چگونه کار می‌کند؟

ساعت مچی کوارتز با استفاده از یک نوسان‌ساز کریستالی، سیگنالی با فرکانس بسیار دقیق ایجاد می‌کند و با شمارش چرخه‌های سیگنال، زمان را نمایش می‌دهد.

کوارتز در روزگاران گذشته، قبل از اینکه اینقدر همه‌گیر شود و حتی خشم بسیاری از صنعتگران حرفه‌ای ساعت را برانگیزد، یک فناوری فوق پیشرفته بود که تقریباً کل صنعت ساعت‌سازی را زیر و رو کرد. کوارتز با آغاز آن‌چه که بحران کوارتز یا انقلاب کوارتز نامیده می‌شود (بسته به احساسات شما نسبت به صنعت ساعت‌سازی)، به سرعت ثابت کرد که مطمئن‌ترین و دقیق‌ترین راه برای تشخیص زمان، استفاده از شبکه پیچیده‌ای از چرخ‌دنده‌ها نیست، بلکه با یک کریستال کوچک، یک باتری و تعدادی موتور ظریف است. ظاهراً استفاده از این روش جهت زمان‌سنجی، برای برخی نابخشودنی بود، از این رو به شدت آن را مورد انتقاد قرار دادند.

اما به این انتقادات خیلی توجه نکنید. یک ساعت کوارتز، به جز تعویض گاه‌به‌گاه باتری، نسبت به همتای مکانیکی خود به سرویس بسیار کمتری نیاز دارد. حتی اگر نادیده بگیرید که از گران‌ترین و خوش‌ساخت‌ترین ساعت‌های مکانیکی دقیق‌تر است و فراموش کنید که از ساعت‌های مکانیکی مقرون به صرفه‌تر است، فقط با یک بار باز کردن درپوش ساعت و نگاهی به چگونگی فناوری‌اش، مجذوب آن خواهید شد. حتی بسیاری از صاحب نظران ساعت نیز متوجه شده‌اند که یک ساعت ارزان قیمت با تنظیم کوارتز، انتخابی عاقلانه است.

علاوه بر این، فناوری کوارتز فوق‌العاده ساده است و می‌توان آن را تغییر داد و با دیگر لوازم الکترونیکی ترکیب کرد. به عنوان مثال، ساعت‌های هوشمند «هیبرید» از کوارتز به عنوان پایه‌ای برای زمان‌سنجی آنالوگ استفاده می‌کنند و می‌توان عناصر دیگری مانند ردیاب قدم‌زنی (Step Tracker) و مانیتور ضربان قلب را به آن اضافه کرد. برخی شرکت‌های ساعت‌سازی توانسته‌اند زمان‌سنجی اتمی را در ساعت‌های کوارتز و اتصال گوشی‌های هوشمند خود بگنجانند و ساعتی را با دقت فوق‌العاده دقیق‌تر بسازند. به طور خلاصه کوارتز، از یک فناوری قدیمی، ساده و بی‌روح فاصله زیادی گرفته است و همچنان به تکامل خود ادامه می‌دهد. اگر مشتاقید که بیشتر در مورد ساعت مچی کوارتز و چگونگی عملکرد آن بدانید، در ادامه این مطلب با ما همراه باشید.

ساعت کوارتز چیست؟

ساعت‌های کوارتز، به ساعت‌هایی گفته می‌شود که از یک نوسان‌گر الکترونیکی تنظیم‌شده توسط کریستال کوارتز برای حفظ زمان استفاده می‌کنند. این نوسان‌ساز کریستالی سیگنالی با فرکانس بسیار دقیق ایجاد می‌کند، به طوری که ساعت‌های کوارتز حداقل یک مرتبه دقیق‌تر از ساعت‌های مکانیکی هستند. به طور کلی، یک نوع منطق دیجیتالی، چرخه‌های این سیگنال را می‌شمارد و نمایش عددی زمان را معمولاً در واحد ساعت، دقیقه و ثانیه ارائه می‌دهد. ساعت مچی کوارتز با باتری یا سلول خورشیدی کار می‌کند و معمولاً نسبت به ساعت‌های مکانیکی دقیق‌تر است و به مدت 12 ماه یا بیشتر دوام دارد.

تاریخچه ساعت کوارتز

در سال 1928، وارن موریسون کشف کرد که با قرار دادن بار الکتریکی در یک کریستال کوارتز، می‌تواند یک ضربان ثابت را حفظ کند. این یک ویژگی حیاتی برای صنعت ساعت‌سازی چند دهه آینده بود. مشخص شد که بار الکتریکی که به طور طبیعی بر روی سطح کریستال کوارتز تحت فشار ایجاد می‌شود، می‌تواند با استفاده از الکترودها و یک مدار الکتریکی از سطح ماده حذف گردد.

سپس بار الکتریکی از طریق یک ترانزیستور تقویت و دوباره به کوارتز اعمال می‌‌شود. بار الکتریکی به طور مداوم در سراسر کوارتز حرکت می‌کند و موجب نوسانات مداوم آن خواهد شد. خواص ویژه کریستال به این معنی است که تقریباً هیچ انرژی در طول این فرآیند از بین نمی‌رود، بنابراین بسیار کارآمد است.

بررسی فنی ساعت لی کانر مدل Ladera LC04146L

از اواخر دهه 1950، تولیدکنندگان ساعت شروع به رقابت شدید در توسعه ساعت‌هایی با دقت بالا کردند و محصولات خود را در رقابت‌هایی که توسط ناظرین سوئیسی برای قضاوت در مورد دقت ساعت‌ها برگزار می‌شد، در برابر یکدیگر قرار دادند. برای افزایش دقت، آن‌ها باید فرکانس نوسان چرخ تعادل را افزایش می‌دادند که به یک فنر اصلی قوی نیاز داشت. اما از آنجایی که سرعت چرخ دنده‌ها نیز افزایش می‌یابد، چنین امری منجر به افزایش سایش می‌شد. در اوایل دهه 1960، ساعت‌های 8 ضربی در بازار رواج یافتند. با این امر و نیازهای زمان، مانند توسعه راه آهن و مدیریت پیشرفته تولید کارخانه، رقابت در دقت شدیدتر شد.

در میان این رقابت شدید، در سال 1966 شرکت سوئیسی جرارد پراگوکس اولین ساعت مچی 10 ضربی جهان را با تولید انبوه عرضه کرد. با این حال، پیگیری صنعت ساعت‌سازی برای دقت بالا به ساعت‌های مکانیکی محدود نشد و رقابت شدیدی در توسعه ساعت‌های مچی الکترونیکی آغاز شد. عرضه ساعت برقی همیلتون (ساعتی با باتری که با چرخ تعادل کار می‌کرد)، در سال 1957 توسط شرکت ساعت همیلتون در آمریکا و عرضه ساعت چنگال تنظیم آکوترون در سال 1960 توسط بولووا، موجی از شگفتی را در صنعت ساعت‌سازی در سراسر جهان همراه داشت. ساعت چنگال تیونینگ بولووا در 360 هرتز می‌لرزید و با اختلاف دو ثانیه در روز دقیق بود، اما پیگیری دقت بالاتر منجر به عصر ساعت‌های کوارتز شد.

بررسی فنی ساعت لی کانر مدل Rossmoor LC04148G

قبل از دهه 70 میلادی، ساعت‌ها با حرکات نسبتاً پیچیده خودکار و دستی کار می‌کردند. این نوع از حرکات مکانیکی برای کار کردن به یکی سری اطلاعات ورودی از سمت دارنده ساعت نیاز داشت. به عنوان مثال، ساعت‌های مکانیکی هر چند وقت یکبار نیاز به سیم پیچی دارند و اگر این مسئولیت را فراموش کنید، مسلماً ساعت شما زمان را از دست می‌دهد. اختراع ساعت‌های کوارتز این مشکل را حل کرد.

سیکو اولین ساعت مچی کوارتز را در اواخر دهه 60 میلادی، در روز کریسمس 1969، رونمایی کرد. فناوری جدید موفقیت‌آمیز بود و صنعت ساعت را به طرز چشمگیری زیر و رو کرد. این تحول به محبوبیت بالایی رسید و در نهایت منجر به چیزی شد که «بحران کوارتز» نامیده می‌شد. بحران کوارتز به سال‌های پس از ظهور جنبش‌های کوارتز و تحولات متعاقب آن در صنعت ساعت‌سازی سوئیس اشاره دارد.

موتور ساعت کوارتز چگونه کار می‌کند؟

همانطور که از نام آن پیداست، ساعت‌ مچی کوارتز از ویژگی خاص کریستال‌های کوارتز استفاده می‌کند. این ویژگی پیزوالکتریک نامیده می‌شود و در واقع همان چیزی است که حرکت کوارتز را بسیار جالب و متمایز می‌کند. هنگامی که به یک کریستال کوارتز فشار وارد می‌شود، بار الکتریکی کمی از خود ساطع می‌کند. در این بین اثر پیزوالکتریک معکوس نیز وجود دارد، که در آن یک کریستال کوارتز در فواصل قابل پیش‌بینی و زمانی که بار الکتریکی به آن اعمال می‌شود، نوسان خواهد داشت.

ساعت کوارتز از این اثر در جهت عملکرد جالبش بهره می‌گیرد. یک مدار ریزتراشه کوچک درون ساعت، شارژی را به کریستال کوارتز اعمال می‌کند، به طوری که باعث 32768 بار نوسان کریستال کوارتز در ثانیه می‌شود. مدار ریزتراشه سپس این نوسانات را تشخیص می‌دهد و هر بار که نوسان 32768 نهایی را می‌شمارد، آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال که در هر ثانیه اتفاق می‌افتد، همان چیزی است که به عقربه‌های ساعت نیرو می‌دهد.

راهنمای جامع خرید ساعت مچی فسیل (Fossil)

به شکل خلاصه ساعت مچی کوارتز به شرح زیر عمل می‌کند:

• یک باتری جریانی را در مدار ساعت تولید می‌کند که کریستال کوارتز بخشی از آن است.
• این جریان باعث می‌شود کوارتز دقیقاً 32768 بار در ثانیه ارتعاش کند.
• مدار، نوسانات را می‌شمرد و هر 32768 ارتعاش را به یک پالس الکتریکی تبدیل می‌کند.
• پالس‌های الکتریکی یک موتور الکتریکی کوچک را نیرو می‌دهند که انرژی الکتریکی حاصل از پالس‌ها را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند.
• این انرژی دنده‌های ساعت را می‌چرخاند.
• چرخ دنده‌ها باعث می‌شوند عقربه‌های ساعت در اطراف صفحه ساعت حرکت کنند.

مزایا و معایب موتور ساعت کوارتز کدامند؟

همانطور که قبلا ذکر شد، ساعت‌های کوارتز همه چیز را در دنیای ساعت و ساعت‌سازی تغییر دادند. اما همه این‌ها در واقع برای افرادی مانند ما که به شکل روزمره ساعت مچی کوارتز به دست می‌اندازیم، چه معنایی دارد؟ در اینجا نحوه عملکرد این ساعت‌های مچی در استفاده روزمره را مورد بررسی قرار می‌دهیم تا ببینیم چه مزایا و معایبی دارند:

مزایای موتور ساعت مچی کوارتز

• راحتی در استفاده: بارزترین مزیت ساعت‌های کوارتز این است که برای کار کردن آن‌ها نیازی به انجام کاری ندارید. ساعت‌های مکانیکی مانند ساعت‌های اتوماتیک و دستی نیاز به سیم پیچی دارند و اگر ساعت‌تان را کوک نکنید، زمان از حرکت باز می‌ایستد یا حداقل ساعت شما متوقف می‌شود. ساعت‌های کوارتز هرگز نیاز به سیم پیچی ندارند، زیرا برای تداوم تیک تاک کردن به برق وابسته هستند، نه نیروی ورودی کاربر.
• دقت: ساعت‌های کوارتز دقیق‌تر از مدل‌های قبلی خود هستند. دلیل چنین ویژگی این است که در ساعت‌های مکانیکی، گرانش نقش زیادی در عملکرد داخلی دارد و در ارتفاعات مختلف، جاذبه اثرات متفاوتی خواهد داشت. بنابراین، یک ساعت مکانیکی در سطح دریا در مقابل همان ساعت اما بالای یک کوه بلند، سرعت متفاوتی خواهد داشت. جاذبه تأثیر بسیار محدودتری بر ساعت‌های کوارتز دارد و به آن‌ها کمک می‌کند دقیق‌تر بمانند.
• مقرون به صرفه بودن: ساعت‌های مکانیکی برای ساخت صحیح نیاز به مهارت و تخصص بالایی دارند و این سطح از مهارت مطمئناً ارزان نیست! از آنجایی که کوارتز فراوان است و سطح مهارت مورد نیاز برای ساخت ساعت‌های کوارتز کمتر است، آن‌ها معمولاً مقرون به صرفه‌تر از همتایان مکانیکی خود هستند. در واقع، ساخت آن‌ها به قدری ارزان‌ است که حتی به شکل جایزه رایگان در مواردی مانند جعبه‌های شانسی مخصوص کودکان نیز پیدا می‌شوند.

با بهترین مدل‌های ساعت دیزل (DIESEL) آشنا شوید

معایب موتور ساعت مچی کوارتز

• باتری‌ها: ساعت‌های کوارتز از انرژی باتری برای تولید الکتریسیته و تحریک کریستال کوارتز استفاده می‌کنند. چنین چیزی در مورد ساعت‌های دستی و اتوماتیک صدق نمی‌کند، زیرا در آن‌ها انرژی وارد شده توسط خود کاربر ذخیره می‌شود. بنابراین، یک نقطه ضعف ساعت‌های کوارتز در مقایسه با ساعت‌‌های مکانیکی این است که در نهایت باید باتری خود را عوض کنید. با این حال، ساعت‌های کوارتز از انرژی کمی استفاده می‌کنند و یک باتری می‌تواند چندین سال دوام بیاورد.
• ظرافت ساخت: بسیاری از کلکسیونرهای حرفه‌ای ساعت، ساعت‌های دستی یا خودکار را صرفاً به دلیل مهارت در ساخت به ساعت‌های کوارتز ترجیح می‌دهند. اما این بدان معنا نیست که ساعت‌های کوارتز لزوماً در سطح پایین‌تری هستند.

سوالات متدوال در مورد ساعت مچی کوارتز

در ادامه به بررسی برخی سوالات متدوال در مورد ساعت مچی کوارتز خواهیم پرداخت:

سخن پایانی

با توجه به مطالبی که در مورد ساعت مچی کوارتز خواندید، آیا واقعاً چیزی در این نوع ساعت‌ها وجود دارد که دوست نداشته باشید؟ آن‌ها بسیار دقیق، بادوام و مقرون به صرفه هستند. بین انواع مختلف ساعت‌ها به شدت توصیه می‌کنیم که یک ساعت کوارتز خریداری کنید، زیرا مزایایی دارند که ساعت‌های اتوماتیک و مکانیکی از آن‌ها برخوردار نخواهند بود. در ضمن اگر یک کلکسیونر هستید و فکر می‌کنید که فقط ساعت‌های مکانیکی و رولکس به درد جمع‌آوری می‌خورند، در اشتباهید. برخی از ساعت‌های کوارتز قدیمی، به قدری جالب و باکیفیت هستند که بسیاری آن‌ها را کلکسیونی می‌دانند.