Come funzionano gli orologi al quarzo?

martedì, 7 aprile, 2009 8:26

Mentre molti degli orologi meccanici oggi prodotti sono da considerarsi dei veri e propri beni di lusso, specialmente per il loro costo esorbitante, gli orologi al quarzo continuano a riscuotere molto successo per le loro ottime prestazioni a costi poco elevati. Nei moderni orologi, un cristallo di quarzo ha sostituito ingranaggi e bilancieri nel delicato compito di misurare il tempo.

Ma come funzionano gli orologi più diffusi al mondo?
In questo minuscolo cilindro metallico oscilla il cristallo di quarzo [photo credit: Wikipedia] Quando è attraversato da una specifica corrente elettrica, il cristallo di quarzo oscilla con una frequenza immutabile. Partendo da questo presupposto, sono stati creati in laboratorio cristalli di quarzo artificiali in grado di compiere 32.768 oscillazioni al secondo grazie all’energia elettrica fornita da una comune pila a lunga durata.

Le oscillazioni del cristallo producono dunque un segnale di frequenza costante (un numero costante di impulsi), che attraverso la divisione per 2 per 15 volte di 32.768 Hz  viene ridotto dai circuiti elettronici dell’orologio a un unico impulso che determina la durata di un secondo (corrispondente alla durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione emessa da un atomo di cesio-133).

Display di un orologio digitale al quarzo, nella cifra “8″ si apprezzano tutti e sette i segmenti che formano le cifreA ogni impulso, il chip presente nell’orologio invia un segnale alle lancette, nel caso dei quadranti analogici, o al display a cristalli liquidi, nel caso degli orologi digitali. Inclusi tra uno strato inferiore riflettente e uno superiore di vetro polarizzato, i cristalli liquidi sono suddivisi da alcuni conduttori elettrici in sette segmenti, la cui combinazione consente la visualizzazione di tutte le cifre da 0 a 9.

I cristalli liquidi ridispongono le loro molecole a seconda del loro stato elettrico: dove i conduttori non trasportano alcuna carica, lo strato inferiore può riflettersi completamente all’esterno, fornendo l’immagine del display “vuoto”; quando invece i conduttori sono pervasi da un impulso elettrico, le molecole nei segmenti interessati si riallineano, impedendo alla luce di raggiungere la superficie del display. Questi “buchi di luce” in corrispondenza dei segmenti costituiscono le cifre che leggiamo sul quadrante.

Gli orologi con display digitale segnano sempre l’ora esatta, ma diventano progressivamente meno leggibili al consumarsi della batteria che li alimenta, mentre gli orologi al quarzo con le lancette perdono qualche secondo negli ultimi giorni di vita della pila. I ritardatari sono avvisati…

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