Algunas cosas a las que estamos bastante acostumbrados, y que a veces consideramos muy anticuadas y simples, pueden ser mucho más complicadas de lo que se ven de cerca.
En mi opinión, las cosas más inesperadamente complejas, aunque aparentemente obsoletas, son los relojes de cuarzo y las cámaras de cine. Cientos de años de desarrollo de la producción industrial mundial y muchos miles de millones gastados en I + D los han puesto a disposición.
Esta vez estaremos ocupados con un reloj de cuarzo. Como paciente, un reloj de pulsera "Rayo de Bielorrusia", que me fue presentado a tiempo inmemorial.
El reloj en sí parece simple y ascético. Wires: esta es mi iniciativa, cuyos resultados estarán al final del artículo:
En el reverso, vemos un microcircuito que genera una onda cuadrada de 0.5Hz a partir de cuarzo 32768 Hz. El meandro se alimenta a una bobina con un número salvaje de vueltas (resistencia 2.5kOhm), que pone en movimiento la mecánica. El movimiento en ambas direcciones avanza la flecha durante 1 segundo.
Más cerca Engranajes con un paso de 200 micras. Aquí probablemente todavía fueron exprimidos por un sello, y la tecnología misma los está
cortando mediante grabado iónico , utilizando la misma tecnología utilizada por MEMS para producir:
Por supuesto, echemos un vistazo más de cerca al chip (cliqueable). A primera vista, en la parte inferior hay un oscilador para cuarzo, luego la carne picada digital principal es un divisor por 65536, el papel de las "serpientes" en la parte superior aún no se entiende completamente.
Después del grabado en metal:
Si alguien quiere restaurar el esquema completo para el entrenamiento (estoy seguro de que hay muchos trucos que se han trabajado durante décadas), escriba, quitaré el metal por conveniencia, aquí es grueso y casi no se ve nada a través de él.El cuarzo en sí permanece: un diapasón clásico en una caja de metal. La caja está sellada con vidrio. Los electrodos se rocían sobre el cristal mismo:
En el borde del cuarzo se ve una línea extraña ... Echemos un vistazo más de cerca (se puede hacer clic):
Mejora 224-176:
Mejora 34-36:
Específicamente, la frecuencia de cuarzo fue sintonizada por un láser pulsado. Antes de los láseres, en las fábricas, se pulían cuidadosamente y ligeramente hasta que llegaron allí (con una tolerancia de error de no más de 0.004%, eso todavía era una ocupación ...).
Pero, ¿qué son estas pirámides en toda el área? El cuarzo se corta para que el corte esté en el plano XY de orientación cristalográfica, y durante cualquier operación (grabado, mecanizado), a los cristales les gusta romperse en las direcciones de su red cristalina, en este caso dejando las pirámides en la dirección Z.
Controlando el plano de corte del cuarzo, y le permitió conquistar el mundo (junto con la presencia del efecto piezoeléctrico). Al elegir la dirección de corte de la red cristalina de cuarzo, se puede controlar la dependencia de la temperatura del error de frecuencia de resonancia. Cuando el diapasón corta de acuerdo con XY, la constricción "cero" del gráfico de error de frecuencia se obtiene en la región de 25-30 ° C, que proporciona un error casi cero cuando se usa en el brazo.
Al elegir una dirección más compleja del corte de cuarzo, puede encontrar opciones con dos cruces por cero, lo que da un error menor en un amplio rango de temperatura. Así es como aparecieron las rebanadas populares: AT (99% de dicho cuarzo) y SC (más adecuado para generadores de "estufa" súper estables, tiene un "estante" uniforme a temperaturas elevadas)
Los osciladores mecánicos de un reloj completamente mecánico tienen un coeficiente de temperatura mucho más alto (y muchas cosas dependen de él: fuerzas de la planta, direcciones del vector de gravedad, campo magnético).
Sorprendentemente, el mundo ha realizado una ronda completa, y está volviendo a
los osciladores mecánicos MEMS con todas sus deficiencias y dependencias del mundo exterior. Están luchando con la dependencia de la temperatura con la calibración más severa y la compensación digital. Para lograr un factor de alta calidad, estos osciladores mecánicos de alta tecnología funcionan en el vacío, lo que hace que su funcionamiento no sea confiable en una atmósfera de helio, que puede pasar a través de una carcasa de silicio (este problema se escucha debido a la sensacional inoperancia del último iPhone en una atmósfera de 2% de helio). Todo esto se inició por el bien de las dimensiones más pequeñas (especialmente el grosor) y la mayor capacidad de fabricación.
Pero el cuarzo, debido a sus propiedades únicas (bajo CTE, efecto piezoeléctrico, que controla la forma del gráfico de frecuencia resonante frente a la temperatura por la dirección del corte del cristal, fluctuación), seguirá siendo indispensable en muchas aplicaciones en el futuro previsible.
Como curiosidadPor supuesto, intenté dispersar el reloj conectándome a un generador de señal. Si el reloj funciona a la frecuencia nominal con una amplitud de solo 1V, entonces la aceleración a 394x ya requiere 4.8V, 507.4x - 7V y finalmente 582x - 10V.
600x, por lo que voló durante 10 minutos en 1 segundo; no fue posible apretar de ninguna manera, pero 582 movimientos por segundo ya son muchos.
Estas frecuencias altas son "resonantes", solo hay unos pocos hercios, donde el reloj recogerá dicha frecuencia de ajuste. Y si retrocede 1-2 Hz, el reloj irá en la dirección opuesta:
La parte más difícil de este artículo no fue grabar el chip en ácido hirviendo, sino grabar un video para que se escuchara el tictac del reloj. Un mundo muy moderno está acostumbrado al ruido. Y luego incluso tuve que llevar el generador de señal a la habitación contigua; de lo contrario, el zumbido del transformador atascó todo.
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