Reloj de cuarzo
El reloj de cuarzo o reloj de precto es un reloj electrónico, analógico o digital que se caracteriza por poseer una pieza de cuarzo que sirve para generar los impulsos necesarios a intervalos regulares que permitirán la medición del tiempo. El cuarzo se talla habitualmente en forma de lámina y se introduce en un cilindro metálico; este tiene por función la protección del mineral. Para que vibre el cristal de cuarzo, debe ser alimentado por un campo eléctrico oscilante generado por un circuito electrónico.
La electricidad necesaria para activar el cuarzo la suministra la pequeña pila eléctrica que se monta en el interior de la caja del reloj.
Esto es lo que lo diferencia de otros relojes (reloj de agua, reloj de arena, etc), donde los impulsos son generados por medios físicos o mecánicos.
El cuarzo hace el papel de regulador y estabilizador de la frecuencia lo que servirá finalmente para dar una medida del tiempo. La vibración de la lámina producida por el circuito genera una señal eléctrica de la misma frecuencia. Esta nueva onda realimenta el circuito electrónico, corrigiéndose las desviaciones de frecuencia que pudieran producirse respecto a su valor nominal. La frecuencia natural de oscilación de un cristal de cuarzo depende tanto de su forma como de su tamaño por lo que puede ser seleccionada por el fabricante. Es de señalar que los relojes de cuarzo no son siempre digitales, siendo también muy habituales los relojes de cuarzo con mecanismo de agujas.
Historia
En 1920, Warren Morrison y J.W. Horton construyen el primer reloj de cuarzo en los Bell Telephone Laboratories.
Seiko usó su modelo Quartz Crystal QC-591 para cronometrar las pruebas en los Juegos Olímpicos de Tokio, en 1964.
En 1967, aparecen los dos primeros prototipos de relojes de pulsera de cuarzo, el Beta 1, presentado por el Centre Electronique Horloger de Neuchâtel, Suiza y el Astron de Seiko.
En Navidad de 1969 se pone comercialmente a la venta el Seiko Quartz-Astron 35SQ, primer reloj de pulsera de cuarzo del mercado, que atrasaba tan solo 5 segundos al mes. Fabricado en oro, su precio era de 1250 dólares, como un automóvil en su época. Su eslogan de lanzamiento sería "Algún día, todos los relojes serán así". Unos meses más tarde, los principales 21 fabricantes suizos que habían desarrollado el Beta 21 presentan en la feria de Basel sus relojes de cuarzo de pulsera.
En 1972, la firma norteamericana Hamilton lanza el primer reloj digital, bajo la marca Pulsar, marca que luego sería adquirida por Seiko. Longines elaboraría al poco tiempo el primer reloj digital con pantalla LCD.
Pronto se inicia una producción masiva de este tipo de relojes ya sea analógicos como principalmente digitales LCD en Japón y Hong Kong a cargo de fabricantes como Casio, Citizen o Seiko. Gracias a su comodidad (muchos consumidores los usan para sustituir a relojes de alimentación a cuerda) precisión, bajo coste y funciones antes reservadas a relojes de alto precio como alarmas, cronógrafos o calendarios que no requieren ajuste, tienen un fulgurante éxito comercial. El reloj mecánico tradicional poco a poco es arrinconado comercialmente y muchos fabricantes suizos, en horas bajas comerciales, adoptan el cuarzo y lanzan modelos digitales.
La aparición de los Swatch, con un sencillo mecanismo en cuarzo en 1983 revive los relojes de agujas. El éxito de la firma es tal que acaba comprando la mayoría de los fabricantes tradicionales suizos. A día de hoy, muchos de estos fabricantes suizos usan el cuarzo para sus modelos económicos, y los movimientos mecánicos para sus series superiores.
Una nueva vuelta de tuerca es el reloj de cuarzo automático, sin pila, lanzado por Seiko con el nombre de Kinetic, en 1992, híbrido entre el clásico automático mecánico y reloj de cuarzo. El movimiento humano, en lugar de dar cuerda a un mecanismo mecánico, mueve un generador que alimenta un mecanismo eléctrico. La firma suiza de movimientos ETA fabricó también un movimiento de cuarzo automático con el nombre AutoQuartz para entre otros Tissot, Omega, Mido o Longines. Otra firma suiza, Ventura, tiene un mecanismo similar para alimentar un reloj digital.
Funcionamiento de un reloj electrónico
Un reloj electrónico es un reloj en el que la base de tiempos es electrónica o electromecánica y la división de frecuencia, también.
La exactitud del reloj depende de la base de tiempos, que puede consistir en un oscilador o en un adaptador que, a partir de una referencia, genera una señal periódica.
El divisor de frecuencia es un circuito digital formado por una sucesión de contadores hasta obtener una frecuencia de 1 Hz, que permite mostrar segundos. Si se quiere mostrar décimas, la división se detiene al llegar a los 10 Hz.
Esta frecuencia pasa al módulo de presentación, que puede ser electrónico o mecánico, donde otros divisores van separando los segundos, minutos y horas para presentarlas mediante algún tipo de display.
Base de tiempos
El tipo de base de tiempos utilizada es tan importante que suele dar nombre al tipo de reloj. Las más habituales son:
- Patrón red. No tiene oscilador y utiliza como referencia los 50 Hz o 60 Hz) de la red. Es la más simple, pero es bastante exacta a medio plazo, pues las alteraciones en la frecuencia de red suelen compensarse a lo largo del día. Tiene dos inconvenientes importantes:
- Necesita una señal "limpia", para lo cual se suele filtrar antes de aplicarla a los contadores.
- Necesita la red, lo que no permite su utilización portátil y además, frente a un corte de luz, pierde la hora. Existen modelos que incluyen un oscilador y pilas o baterías, de modo que el oscilador y los contadores siguen funcionando durante el corte, con lo que no se pierde la hora.
- Emisora patrón. La base de tiempos viene a ser algún tipo de PLL, enganchado con alguna de las emisoras horarias. Se ponen en hora solos y cambian al horario de invierno o verano de forma autónoma. Su inconveniente es que necesita la señal horaria, de modo que en zonas "oscuras" no presenta mayores ventajas.
- Reloj de diapasón. El oscilador está controlado por un diapasón intercalado en el lazo de realimentación. Ya ha caído en desuso, pero en su momento eran de gama alta, y Bulova, por ejemplo, disponía de relojes de diapasón de pulsera.
- Reloj de cuarzo. Sustituye el diapasón por un resonador de cuarzo, habitualmente a 32768 Hz, por ser potencia exacta de dos, lo que simplifica el divisor de frecuencia. Por su estabilidad y economía ha desplazado a todos los otros tipos de reloj en las aplicaciones habituales.
- Reloj atómico (Amoníaco, cesio, etc) Se basa en incluir en el lazo de realimentación una cavidad con moléculas de la sustancia adecuada, de manera que se excite la resonancia de alguno de sus átomos.