Kas ir pulksteņa oscilatori?

Pieliekot elektrisko strāvu pulksteņa oscilatoram, tas vibrē vai svārstās tā dabiskajā frekvencē. Šajās shēmās parasti izmantoto materiālu dabiskā frekvence ir šaura un stabila. Stingrā svārstību frekvence nozīmē, ka inženieri var izmantot skaitlisko informāciju par šo frekvenci, nosakot pulksteņa oscilatoru laiku. Frekvenci var izmantot, lai atzīmētu sekundes vai citas laika vienības, izmantojot vienkāršu matemātisko formulu un zināmo ierīces frekvenci. Datori, radio raidītāji un radio uztvērēji izmanto pulksteņa oscilatorus, lai kontrolētu laiku.

Laiku var izmērīt, izmantojot pulksteņa oscilatorus. Oscilatora materiāls, neatkarīgi no tā, vai tas ir kvarcs, keramika vai cits stabils materiāls, svārstās ar paredzamu ātrumu, kad tam tiek piemērots elektrisks stimuls. Oscilatora dabiskā frekvence var mainīties atkarībā no materiāla formas, izmēra un griezuma, kas nozīmē, ka oscilators pirms lietošanas ir jāpārbauda un jākalibrē. Lielākā daļa pulksteņu oscilatoru, ko izmanto pulksteņos, ir veidoti kā kamertonis.

Kvarca kristāls ir visizplatītākā ierīce, ko izmanto pulksteņu oscilatoros, jo tam ir ļoti precīza dabiskā frekvence. Kvarca kristāls arī īpaši nereaģē uz ķīmiskām vielām, tāpēc laika gaitā kristāla struktūrā notiek ļoti maz izmaiņu, padarot kvarca kristāla oscilatorus precīzus daudzus gadus. Lai gan temperatūra un spiediens var ietekmēt signālu diapazonu, ko tas uztvers, kristāla un tā ķēdes pielāgojumi var mazināt šo ārējo izmaiņu ietekmi.

Pulksteņu oscilatoros izmantoto principu pirmie atklāja brāļi Kirī 1880. gadā. To sauc par pjezoelektrisko efektu, elektroenerģijas pārvēršanu mehāniskā kustībā vai pretējo — apgriezto pjezoelektrisko efektu. Šī kustības ģenerēšanas metode bija daudz stabilāka nekā vecāki modeļi, kas balstījās tikai uz mehāniku. Viena no pirmajām nozarēm, kas izmantoja pjezoelektriskā efekta koncepciju, bija pulksteņu rūpniecība, kas pārgāja no mehāniskiem pulksteņiem, kuriem bija nepieciešama uztīšana, uz kristāla pulksteņu oscilatoriem, kas saglabāja laiku ar ļoti nelielu degradāciju.