Как работят кварцовите часовници?
Познанието на точното време в ежедневния ни живот е от голямо значение. Нека се върнем малко назад във времето и превъртим часовника си няколко хилядолетия в миналото...
Естествено, в древността хората са приемали за достатъчно добро за техните цели астрономичното отчитане на времето („ Да се срещнем по изгрев слънце”, „да се видим след здрач” и т.н. са били добър времеви ориентир). В днешния динамичен свят обаче имаме нужда от далеч по-подробно и точно отчитане на часове, минути и секунди, освен познанието ни за датата, месеца и годината. Ето затова са ни трябвали точни методи за отчитане на времето. Часовниците с махало и механичните часовници до съвсем скоро са били един от най-добрите и използвани в това отношение. Всъщност, часовник с махало е предложен още от италианския физик Галилео Галилей (1564-1642г.). Той открива, че за махало с определена дължина винаги е необходимо едно и също време за да се разклати то напред и назад, не зависимо колко е тежко или колко силно се залюлее. Например, ако закачите тежест на струна от около 25 сантиметра, вашият нов часовник с махало ще се люлее напред и назад, грубо, на всяка една секунда.
Разбира се, един ръчен или джобен часовник няма как да побира толкова дълго махало, затова се използва друг механизъм – балансиращо колело, което се върти първо в едната, а после в другата посока, контролирано от специален по-малък механизъм. Тик-так..
Днес, голяма част от хората обаче имат кварцови часовници. Нека видим как всъщност работят те и защо са важни...
Проблемът с часовниците с махало и с механично колело е, че не трябва да забравяте да ги навивате. Освен това, нека си припомним, че точността на часовник с махало ще зависи то силата на гравитацията. Тя обаче е различна на различно място. Тоест – часовник с махало на брега на морето, ще покаже различно време от такъв, сложен на Еверест.
Кварцовите часовници решават с лекота тези проблеми. Тъй като те се захранват с батерии и използват малко електричество, може да работят неуморно в продължение на няколко години. Край на досадното пренавиване! Освен това, кварцовите часовници са и доста по-точни от тези с махало. Всъщност, техният начин на работа е много по-различен - макар и да имат зъбни колела за да броят секундите, минутите и часовете, движението на стрелките се управлява от малък кварцов кристал, вместо то махало или друг механизъм. Ето защо гравитацията няма никакво участие и не влияе на отчитането на времето.
И макар кварц да звучи малко странно и чуждо на пръв поглед, всъщност то е един то най-често срещаните минерали на Земята. А едно от най-интересните му свойства е, че той е пиезоелектричен. Казано по-просто, кварцовият кристал ще вибрира, когато електричество приема или предава електричество. Този кварцов кристален осцилатор всъщност е основа на кварцовите часовници. Батерията подава електричеството, което кара кристала да трепти 32768 пъти за секунда! След което микрочип отчита осциалциите и ги превръща в нормални електрически импулси, един за всяка секунда. Тези импулси придвижват миниатюрно стъпково моторче, което превръща електричната енергия в механична сила. Това моторче задвижва зъбните колелца и ето – стрелките на Вашия кварцов часовник се задвижват и Вие знаете точното време. Независимо дали сте на почивка или в планина, физиката и точните механични закономерности Ви позволяват да сте „винаги в час”.