Beberapa hal yang sudah biasa kita lakukan, dan kadang-kadang dianggap sangat ketinggalan jaman dan sederhana, bisa jauh lebih rumit daripada melihat lebih dekat.
Menurut pendapat saya, hal-hal yang tampaknya paling kompleks, meskipun sudah ketinggalan zaman adalah jam tangan kuarsa dan kamera film. Ratusan tahun pengembangan produksi industri dunia dan miliaran yang dihabiskan untuk R&D telah membuatnya tersedia.
Kali ini kita akan disibukkan dengan arloji kuarsa. Sebagai seorang pasien - sebuah arloji "Ray Belarusia", yang disajikan kepada saya pada zaman dahulu.
Arloji itu sendiri terlihat sederhana dan asketis. Kabel - ini adalah inisiatif saya, yang hasilnya akan ada di akhir artikel:
Di sisi sebaliknya, kita melihat sebuah sirkuit mikro yang menghasilkan gelombang persegi 0,5 Hz dari kuarsa 32768 Hz. Berliku-liku diumpankan ke koil dengan sejumlah belokan (resistensi 2.5kOhm), yang membuat mekanika bergerak. Gerakan di kedua arah memajukan panah selama 1 detik.
Lebih dekat. Gigi dengan langkah 200 mikron. Di sini mereka mungkin masih diperas oleh perangko, dan teknologi itu sendiri
memotongnya dengan etsa ion , menggunakan teknologi yang sama yang digunakan oleh MEMS untuk menghasilkan:
Tentu saja, mari kita melihat lebih dekat pada chip (dapat diklik). Sepintas, di bagian paling bawah ada osilator untuk kuarsa, maka cincang digital utama adalah pembagi dengan 65536, peran "ular" di bagian atas belum sepenuhnya dipahami.
Setelah etsa logam:
Jika seseorang ingin mengembalikan skema penuh untuk pelatihan (saya yakin ada banyak trik yang telah berhasil selama beberapa dekade) - tulis, saya akan melepas logam untuk kenyamanan, ini tebal dan hampir tidak ada yang terlihat melalui itu.Kuarsa itu sendiri tetap ada: garpu tala klasik dalam kotak logam. Kasing ini ditutup dengan kaca. Elektroda disemprotkan pada kristal itu sendiri:
Di tepi kuarsa beberapa garis aneh terlihat ... Mari kita lihat lebih dekat (dapat diklik):
Tingkatkan 224-176:
Tingkatkan 34-36:
Secara khusus, frekuensi kuarsa disetel oleh laser yang berdenyut. Sebelum laser - di pabrik-pabrik mereka dengan hati-hati dan sedikit dipoles secara mekanis sampai mereka tiba di sana (dengan toleransi kesalahan tidak lebih dari 0,004% - yang masih merupakan pekerjaan ...).
Tapi apa itu piramida di seluruh wilayah ini? Kuarsa digergaji sehingga potongan berada pada bidang orientasi kristalografi XY, dan selama operasi apa pun (etsa, pemesinan), kristal ingin memecah ke arah kisi kristal mereka, dalam hal ini meninggalkan piramida ke arah Z.
Mengontrol bidang pemotongan kuarsa - dan memungkinkannya untuk menaklukkan dunia (bersama dengan kehadiran efek piezoelektrik). Memilih arah memotong kisi kristal kuarsa, seseorang dapat mengontrol ketergantungan suhu dari kesalahan frekuensi resonansi. Saat memotong menurut XY, garpu tala memiliki penyempitan "nol" dari grafik kesalahan frekuensi di wilayah 25-30 ° C, yang memberikan kesalahan hampir nol ketika dikenakan pada lengan.
Memilih arah yang lebih kompleks dari cutoff kuarsa, Anda dapat menemukan opsi dengan dua penyeberangan nol, yang memberikan kesalahan yang lebih kecil dalam kisaran suhu yang luas. Ini adalah bagaimana irisan populer muncul - AT (99% dari kuarsa tersebut) dan SC (lebih cocok untuk osilator super-stabil dengan "kompor", memiliki "rak" bahkan pada suhu tinggi).
Osilator mekanik jam tangan yang sepenuhnya mekanis memiliki koefisien suhu yang jauh lebih tinggi (dan banyak hal bergantung padanya - kekuatan tanaman, arah vektor gravitasi, medan magnet).
Yang mengejutkan, dunia telah melakukan putaran penuh - dan kembali ke
osilator MEMS mekanis dengan semua kekurangan dan ketergantungan mereka pada dunia luar. Mereka berjuang dengan ketergantungan suhu dengan kalibrasi paling parah dan kompensasi digital. Untuk mencapai faktor kualitas tinggi, osilator mekanik berteknologi tinggi ini beroperasi dalam ruang hampa udara, yang membuat operasinya tidak dapat diandalkan dalam atmosfer Helium, yang dapat melewati casing silikon (masalah ini terdengar karena ketidakmampuan operasi sensasional iPhone terbaru dalam suasana helium 2%). Semua ini dimulai demi dimensi yang lebih kecil (terutama ketebalan) dan kemampuan manufaktur yang lebih besar.
Tetapi kuarsa, karena sifat-sifatnya yang unik (CTE rendah, efek piezoelektrik, mengendalikan bentuk grafik frekuensi resonansi versus suhu oleh arah pemotongan kristal, jitter), akan tetap sangat diperlukan dalam banyak aplikasi untuk masa mendatang yang dapat diperkirakan.
Sebagai rasa ingin tahuTentu saja, saya mencoba untuk membubarkan jam dengan menghubungkan ke generator sinyal. Jika jam berjalan pada frekuensi nominal dengan amplitudo hanya 1V, maka akselerasi pada 394x sudah membutuhkan 4.8V, 507.4x - 7V dan akhirnya 582x - 10V.
600x, sehingga terbang selama 10 menit dalam 1 detik - itu tidak mungkin untuk menekan dengan cara apa pun, tetapi 582 gerakan per detik sudah banyak.
Frekuensi tinggi ini adalah "resonansi", hanya ada beberapa hertz, di mana jam akan mengambil frekuensi pengaturan tersebut. Dan jika Anda mundur 1-2 Hz dari itu, jam akan menuju ke arah yang berlawanan:
Bagian tersulit dalam artikel ini adalah tidak mengetsa chip dalam asam mendidih, tetapi untuk merekam video sehingga detak jam dapat didengar. Dunia yang sangat modern terbiasa dengan kebisingan. Dan kemudian saya bahkan harus membawa generator sinyal ke kamar sebelah - jika tidak dengung trafik membuat semuanya macet.
Jika Anda menyukai artikel ini,
Anda dapat mendukung proyek di Patreon dan membaca catatan pendek tentang membuka
sirkuit mikro di
zeptobars.com .