นาฬิกาควอตซ์แบบอนาล็อกพื้นฐาน

นาฬิกาข้อมือควอตซ์สมัยใหม่

นาฬิกาควอตซ์เป็นเครื่องบอกเวลาที่ใช้ตัวกำเนิดสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมโดย ผลึก ควอตซ์ในการบอกเวลา ตัวกำเนิด สัญญาณผลึกควอตซ์ซึ่งถูกควบคุมโดย การสั่น สะเทือนเชิงกลของผลึกควอตซ์ จะสร้างสัญญาณที่มีความถี่ แม่นยำมาก ดังนั้นนาฬิกาควอตซ์จึงมีความแม่นยำมากกว่านาฬิกาเชิงกลอย่างน้อยหนึ่งลำดับความเที่ยงตรง โดยทั่วไปแล้ว วงจรดิจิทัลบางรูปแบบจะนับรอบของสัญญาณนี้และแสดง เวลาเป็นตัวเลขโดยปกติจะแสดงในหน่วยชั่วโมง นาที และวินาที

เมื่อการพัฒนา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล แบบโซลิดสเตทในช่วงทศวรรษ 1980 ทำให้สามารถผลิตนาฬิกาควอตซ์ได้กะทัดรัดและราคาถูกลง นาฬิกาควอตซ์จึงกลายเป็นเทคโนโลยีการบอกเวลาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก โดยถูกนำไปใช้ในนาฬิกาและนาฬิกาข้อมือ ส่วนใหญ่ รวมถึงคอมพิวเตอร์และเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ ที่บอกเวลาด้วย

ในทางเคมีควอตซ์เป็นรูปแบบเฉพาะของสารประกอบที่เรียกว่าซิลิคอนไดออกไซด์วัสดุหลายชนิดสามารถขึ้นรูปเป็นแผ่นที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนได้ อย่างไรก็ตาม ควอตซ์ยังเป็นวัสดุเพียโซอิเล็กทริกด้วย กล่าวคือ เมื่อผลึกควอตซ์ได้รับแรงทางกล เช่น การดัดงอ มันจะสะสมประจุไฟฟ้าในบางระนาบ ในทางกลับกัน หากวางประจุไว้บนระนาบของผลึก ผลึกควอตซ์จะงอ เนื่องจากควอตซ์สามารถถูกขับเคลื่อนโดยตรง (ให้โค้งงอ) ด้วยสัญญาณไฟฟ้า จึงไม่ จำเป็นต้องมี ตัวแปลงสัญญาณ เพิ่มเติม เพื่อใช้ในตัวเรโซ เนเตอร์ ผลึกที่คล้ายกันนี้ใช้ในหัว อ่านแผ่นเสียงราคาถูก: การเคลื่อนที่ของเข็มจะทำให้ผลึกควอตซ์โค้งงอ ซึ่งจะสร้างแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย ซึ่งจะถูกขยายและเล่นผ่านลำโพง ไมโครโฟนควอตซ์ยังคงมีจำหน่ายอยู่ แม้ว่าจะไม่เป็นที่นิยมมากนัก

ควอตซ์มีข้อดีอีกประการหนึ่งคือ ขนาดของมันไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่ออุณหภูมิผันผวนควอตซ์หลอมเหลวมักใช้ในอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่ต้องไม่เปลี่ยนรูปทรงตามอุณหภูมิ ความถี่เรโซแนนซ์ของแผ่นควอตซ์ ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของมัน จะไม่เพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในทำนองเดียวกัน เนื่องจากตัวเรโซเนเตอร์ไม่เปลี่ยนรูปทรง นาฬิกาควอตซ์จึงยังคงมีความแม่นยำค่อนข้างดีเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 วิศวกรวิทยุต่างมองหาแหล่งกำเนิดคลื่นความถี่วิทยุที่แม่นยำและเสถียร และเริ่มต้นด้วยการใช้ตัวกำเนิดคลื่นความถี่ที่ทำจากเหล็ก อย่างไรก็ตาม เมื่อวอลเตอร์ กายตัน เคดี้ ค้นพบในช่วงต้นทศวรรษ 1920 ว่าควอตซ์สามารถสร้างคลื่นความถี่ได้โดยใช้อุปกรณ์น้อยกว่าและมีความเสถียรต่ออุณหภูมิที่ดีกว่า ตัวกำเนิดคลื่นความถี่ที่ทำจากเหล็กจึงหายไปภายในไม่กี่ปี ต่อมา นักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (ในขณะนั้นคือสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา) ค้นพบว่าออสซิลเลเตอร์แบบคริสตัลมีความแม่นยำกว่า นาฬิกา แบบ ลูกตุ้ม

วงจรอิเล็กทรอนิกส์นี้คือออสซิล เลเตอร์ ซึ่งเป็นแอ มพลิฟายเออร์ที่มีเอาต์พุตผ่านตัวเรโซเนเตอร์ควอตซ์ ตัวเรโซเนเตอร์ทำหน้าที่เป็นตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์กำจัดความถี่อื่นๆ เหลือไว้เพียงความถี่เดียวที่ต้องการ เอาต์พุตของเรโซเนเตอร์จะป้อนกลับไปยังอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ และเรโซเนเตอร์จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าออสซิลเลเตอร์ทำงานที่ความถี่ที่ต้องการอย่างแม่นยำ เมื่อวงจรได้รับพลังงาน สัญญาณรบกวนแบบช็อตนอยส์ (ซึ่งมีอยู่เสมอในวงจรอิเล็กทรอนิกส์) เพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้เกิดการสั่นของออสซิลเลเตอร์ที่ความถี่ที่ต้องการได้ หากแอมพลิฟายเออร์ปราศจากสัญญาณรบกวนอย่างสมบูรณ์ ออสซิลเลเตอร์ก็จะไม่เริ่มทำงาน

ความถี่ในการสั่นของผลึกขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด และระนาบการเจียระไนผลึกควอตซ์ ตำแหน่งที่วางอิเล็กโทรดก็สามารถเปลี่ยนแปลงการปรับความถี่ได้เล็กน้อยเช่นกัน หากผลึกมีรูปร่างและตำแหน่งที่แม่นยำ มันจะสั่นด้วยความถี่ที่ต้องการ ในนาฬิกาควอตซ์เกือบทั้งหมด ความถี่ในการสั่นคือ...32 768  Hz , ^{[ 1 ]}และผลึกถูกตัดเป็นรูปทรงส้อมเสียงขนาดเล็กบนระนาบผลึกเฉพาะ^{[ 2 ]}ความถี่นี้เป็นกำลังของสอง (32 768 = 2 ¹⁵ ) สูงพอที่จะเกินช่วงการได้ยินของมนุษย์แต่ต่ำพอที่จะรักษาการใช้พลังงานไฟฟ้าต้นทุน และขนาดให้อยู่ในระดับปานกลาง และอนุญาตให้ตัวนับราคาไม่แพงสร้างพัลส์ 1 วินาทีได้^{[ 3 ]}เอาต์พุตสายข้อมูลจากตัวเรโซเนเตอร์ควอตซ์ดังกล่าวจะเป็นค่าสูงและต่ำ32,768ครั้งต่อวินาที สัญญาณนี้จะถูกป้อนเข้าสู่ฟลิปฟลอป (ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือทรานซิสเตอร์สองตัวที่มีการเชื่อมต่อไขว้กันเล็กน้อย) ซึ่งจะเปลี่ยนจากต่ำเป็นสูง หรือในทางกลับกัน เมื่อใดก็ตามที่สัญญาณจากคริสตัลเปลี่ยนจากสูงเป็นต่ำ สัญญาณเอาต์พุตจากฟลิปฟลอปตัวนั้นจะถูกป้อนเข้าสู่ฟลิปฟลอปตัวที่สอง และต่อไปเรื่อยๆ ผ่านฟลิปฟลอป 15 ตัว ซึ่งแต่ละตัวทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งความถี่ ที่มีประสิทธิภาพ โดยการหารความถี่ของสัญญาณอินพุตด้วย 2 ผลลัพธ์ที่ได้คือตัว นับ ดิจิทัลไบนารี 15 บิต ที่ขับเคลื่อนด้วยความถี่ซึ่งจะเกิดการโอเวอร์โฟลว์หนึ่งครั้งต่อวินาที ทำให้เกิดพัลส์ดิจิทัลหนึ่งครั้งต่อวินาที เอาต์พุต พัลส์ต่อวินาทีนี้สามารถนำไปใช้ขับเคลื่อนนาฬิกาได้หลายชนิด ในนาฬิกาควอตซ์แบบอนาล็อกและนาฬิกาข้อมือ เอาต์พุตพัลส์ไฟฟ้าต่อวินาทีมักจะถูกส่งไปยังมอเตอร์สเต็ปปิ้งแบบ Lavetซึ่งแปลงพัลส์อินพุตอิเล็กทรอนิกส์จากหน่วยนับฟลิปฟลอปเป็นเอาต์พุตเชิงกลที่สามารถใช้ในการเคลื่อนเข็มนาฬิกาได้

นอกจากนี้ นาฬิกาควอตซ์ยังสามารถสั่นด้วยความถี่ที่สูงกว่าได้อีกด้วย32 768 (= 2 ¹⁵ ) Hz (การเคลื่อนไหวของควอตซ์ความถี่สูง^{[ 4 ]} ) และ/หรือสร้างพัลส์ดิจิทัลมากกว่าหนึ่งครั้งต่อวินาที เพื่อขับเคลื่อนเข็มวินาทีที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์สเต็ปปิ้งด้วยกำลังที่สูงกว่า 2 มากกว่าหนึ่งวินาที^{[ 5 ]}แต่การใช้พลังงานไฟฟ้า (การใช้พลังงานจากแบตเตอรี่) จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความถี่การสั่นที่สูงขึ้นและการทำงานของมอเตอร์สเต็ปปิ้งใดๆ ก็ตามต้องใช้พลังงาน ทำให้การเคลื่อนไหวของนาฬิกาควอตซ์ขนาดเล็กที่ใช้แบตเตอรี่ดังกล่าวค่อนข้างหายาก นาฬิกาควอตซ์แบบอนาล็อกบางเรือนมีเข็มวินาทีแบบกวาดที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่ไม่ใช้แบตเตอรี่หรือไฟบ้าน ซึ่งมักส่งผลให้เสียงรบกวนจากกลไกลดลง

ในนาฬิกาควอตซ์คุณภาพมาตรฐานสมัยใหม่ ตัวกำเนิดสัญญาณหรือออสซิเลเตอร์คริสตัลควอตซ์จะถูกตัดเป็นรูปทรงคล้ายส้อมเสียงขนาด เล็ก ( การตัดแบบ XY ) ตัดแต่งด้วย เลเซอร์หรือขัดเงาอย่างแม่นยำเพื่อให้สั่นด้วยความถี่ที่กำหนด32,768  เฮิรตซ์ความถี่นี้เท่ากับ 2¹⁵ ^รอบต่อวินาที เลือกใช้เลขยกกำลัง 2 เพื่อให้วงจรดิจิทัลแบบหารด้วย 2 สามารถสร้างความถี่นี้ได้ต้องใช้สัญญาณ 1 Hzเพื่อขับเคลื่อนเข็มวินาทีของนาฬิกา ในนาฬิกาส่วนใหญ่ ตัวเรโซเนเตอร์จะอยู่ในบรรจุภัณฑ์ทรงกระบอกหรือแบนขนาดเล็ก ยาวประมาณ 4 ถึง 6 มม. (0.16 ถึง 0.24 นิ้ว) ^{[ 6 ]} ตัวเรโซ เนเตอร์ 32,768 เฮิรตซ์กลายเป็นที่นิยมอย่างมากเนื่องจากการประนีประนอมระหว่างขนาดทางกายภาพที่ใหญ่ของคริสตัลความถี่ต่ำสำหรับนาฬิกาและการใช้กระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นของ คริสตัล ความถี่สูงซึ่งลดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่นาฬิกา

สูตรพื้นฐานสำหรับการคำนวณความถี่พื้นฐาน ของการสั่นสะเทือนของคานยื่นเป็นฟังก์ชันของมิติ (หน้าตัดรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส) คือ^{[ 7 ]}${\displaystyle f}$

${\displaystyle f={\frac {1.875104^{2}}{2\pi }}{\frac {a}{l^{2}}}{\sqrt {\frac {E}{12\rho }}},}$

ที่ไหน

${\displaystyle 1.875104}$(ปัดเศษ) คือคำตอบบวกที่เล็กที่สุดของสมการ; ^{[ 8 ]}${\displaystyle \cos(x)\cosh(x)=-1}$

${\displaystyle l}$คือความยาวของคานยื่น;

${\displaystyle a}$คือความหนาตามทิศทางการเคลื่อนที่

${\displaystyle E}$คือค่าสัมประสิทธิ์ยังโมดูลัส ของมัน และ

${\displaystyle \rho }$คือความหนาแน่น ของ มัน

คานยื่นที่ทำจากควอตซ์ ( = ${\displaystyle E}$10 ¹¹  N /m ² = 100  GPa = 15 ล้าน  psi ; = 2.625 g/cm ³ = 0.0948 lb/cu in ^{[ 9 ]} ) โดยมีความยาว 3 มม. (0.12 นิ้ว) และความหนา 0.3 มม. (0.012 นิ้ว) จึงมีความถี่พื้นฐานประมาณ${\displaystyle \rho }$33 kHzคริสตัลถูกปรับจูนไว้ที่ 2 ¹⁵ =  พอดี32,768 เฮิรตซ์หรือทำงานที่ความถี่สูงกว่าเล็กน้อยโดยมีการชดเชยการยับยั้ง (ดูด้านล่าง  )

ความเสถียรเชิงสัมพัทธ์ของตัวเรโซเนเตอร์ควอตซ์และวงจรขับเคลื่อนนั้นดีกว่าความแม่นยำเชิงสัมบูรณ์มาก คุณภาพมาตรฐานตัวเรโซเนเตอร์ 32 ตัว ความถี่ 768  เฮิรตซ์ประเภทนี้ รับประกันความแม่นยำในระยะยาวประมาณ 6 ส่วนในล้านส่วน (0.0006%) ที่อุณหภูมิ 31 องศาเซลเซียส (87.8 องศาฟาเรนไฮต์) กล่าวคือ นาฬิกาควอตซ์ทั่วไปจะเดินเร็วหรือช้าไป 15 วินาทีต่อ 30 วัน (ภายในช่วงอุณหภูมิปกติ 5 ถึง 35 องศาเซลเซียส หรือ 41 ถึง 95 องศาฟาเรนไฮต์) หรือคลาดเคลื่อนน้อยกว่าครึ่งวินาทีต่อวันเมื่อสวมใส่ใกล้ร่างกาย

แม้ว่าควอตซ์จะมี ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมากแต่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิก็เป็นสาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงความถี่ในออสซิลเลเตอร์คริสตัล วิธีที่เห็นได้ชัดที่สุดในการลดผลกระทบของอุณหภูมิต่ออัตราการสั่นคือการรักษาอุณหภูมิของคริสตัลให้คงที่ สำหรับออสซิลเลเตอร์ระดับห้องปฏิบัติการ จะใช้ ออสซิลเลเตอร์คริสตัลแบบควบคุมอุณหภูมิด้วยเตาอบซึ่งคริสตัลจะถูกเก็บไว้ในเตาอบขนาดเล็กมากที่รักษาอุณหภูมิให้คงที่ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่เหมาะสมสำหรับกลไกนาฬิกาควอตซ์และนาฬิกาข้อมือสำหรับผู้บริโภค

ระนาบผลึกและการปรับแต่งของตัวเรโซเนเตอร์ผลึกนาฬิกาเกรดผู้บริโภคที่ใช้ในนาฬิกาข้อมือได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความไวต่ออุณหภูมิของความถี่ให้น้อยที่สุด และทำงานได้ดีที่สุดในช่วงอุณหภูมิประมาณ 25 ถึง 28 °C (77 ถึง 82 °F) อุณหภูมิที่แน่นอนที่ผลึกสั่นด้วยความเร็วสูงสุดเรียกว่า "จุดเปลี่ยน" และสามารถเลือกได้ภายในขอบเขต^{[ 10 ]}จุดเปลี่ยนที่เลือกอย่างเหมาะสมสามารถลดผลกระทบเชิงลบของการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เกิดจากอุณหภูมิ และด้วยเหตุนี้จึงปรับปรุงความแม่นยำในการบอกเวลาของออสซิลเลเตอร์ผลึกเกรดผู้บริโภคโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 10 ]}อุณหภูมิที่สูงขึ้นหรือต่ำลงจะส่งผลให้มีอัตราการสั่น −0.035  ppm /°C ² (ช้าลง) ดังนั้นการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ ±1 °C จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอัตรา (±1) ² × −0.035 ppm = −0.035 ppm ซึ่งเทียบเท่ากับ −1.1 วินาทีต่อปี หากผลึกเกิดการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ ±10 °C อัตราการเปลี่ยนแปลงจะเป็น (±10) ² × −0.035 ppm = −3.5 ppm ซึ่งเทียบเท่ากับ −110 วินาทีต่อปี^{[ 11 ]}

ผู้ผลิตนาฬิกาควอตซ์ใช้หลักการของออสซิเลเตอร์คริสตัลแบบควบคุมอุณหภูมิในรูปแบบที่ง่ายขึ้น โดยแนะนำให้สวมใส่นาฬิกาเป็นประจำเพื่อให้มั่นใจได้ว่านาฬิกาจะเดินได้อย่างแม่นยำที่สุด การสวมใส่นาฬิกาควอตซ์เป็นประจำจะช่วยลดความผันผวนของอุณหภูมิแวดล้อมได้อย่างมาก เนื่องจากตัวเรือนนาฬิกาที่ออกแบบมาอย่างถูกต้องจะทำหน้าที่เป็นเหมือนเตาอบคริสตัลที่ใช้ความร้อนคงที่ของร่างกายมนุษย์ในการรักษาอุณหภูมิของออสซิเลเตอร์คริสตัลให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่แม่นยำที่สุด

กลไกนาฬิกาบางแบบมีคุณสมบัติช่วยเพิ่มความแม่นยำ หรือมีการปรับอัตราและควบคุมอัตโนมัติ กล่าวคือ แทนที่จะนับการสั่นสะเทือนเพียงอย่างเดียว โปรแกรมคอมพิวเตอร์จะนำการนับแบบง่ายๆ นั้นมาปรับขนาดโดยใช้สัดส่วนที่คำนวณระหว่างช่วงเวลาที่ตั้งไว้จากโรงงาน กับเวลาล่าสุดที่ตั้งนาฬิกาไว้ นาฬิกาที่บางครั้งได้รับการปรับแต่งโดยศูนย์บริการด้วยความช่วยเหลือของตัวจับเวลาความแม่นยำและเทอร์มินัลปรับแต่งหลังจากออกจากโรงงาน ก็จะมีความแม่นยำมากขึ้นเมื่อผลึกควอตซ์มีอายุมากขึ้นและผลกระทบจากการเสื่อมสภาพที่ไม่สามารถคาดเดาได้ก็จะได้รับการชดเชยอย่างเหมาะสม

กลไกควอตซ์ที่มีความแม่นยำสูงแบบอัตโนมัติ แม้แต่ในนาฬิกาข้อมือก็สามารถมีความแม่นยำภายใน ±1 ถึง ±25 วินาทีต่อปี และสามารถได้รับการรับรองและใช้เป็นโครโนมิเตอร์ทางทะเลเพื่อกำหนดลองจิจูด ( ตำแหน่ง ตะวันออก - ตะวันตกของจุดบน พื้นผิว โลก ) โดยใช้การนำทางทางดาราศาสตร์เมื่อทราบเวลา ณเส้นเมริเดียนหลัก (หรือจุดเริ่มต้นอื่น) อย่างแม่นยำเพียงพอ การนำทางทางดาราศาสตร์สามารถกำหนดลองจิจูดได้ และยิ่งทราบเวลาอย่างแม่นยำมากเท่าใด การกำหนดละติจูดก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น ที่ละติจูด 45° หนึ่งวินาทีเทียบเท่ากับลองจิจูด 1,077.8  ฟุต (328.51  เมตร ) หรือหนึ่งในสิบของวินาทีหมายถึง 107.8 ฟุต (32.86 เมตร) ^{[ 12 ]}

ไม่ว่าความแม่นยำของออสซิลเลเตอร์จะเป็นอย่างไร กลไกนาฬิกาควอตซ์แบบอนาล็อกหรือดิจิทัลก็สามารถมีตัวเก็บประจุแบบปรับได้โดยทั่วไปแล้วจะพบได้ในนาฬิกาควอตซ์รุ่นเก่าๆ แม้แต่รุ่นราคาถูกๆ หลายรุ่น ตัวเก็บประจุแบบปรับได้หรือตัวเก็บประจุแบบแปรผันจะเปลี่ยนความถี่ที่มาจากออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์เมื่อค่าความจุเปลี่ยนแปลง^{[ 13 ]}ตัวแบ่งความถี่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นตัวเก็บประจุแบบปรับได้จึงสามารถใช้เพื่อปรับเอาต์พุตพัลส์ไฟฟ้าต่อวินาที (หรือช่วงเวลาอื่นๆ ที่ต้องการ) ได้ ตัวเก็บประจุแบบปรับได้มีลักษณะเหมือนสกรูขนาดเล็กที่ต่อสายเข้ากับแผงวงจร โดยทั่วไป การหมุนสกรูตามเข็มนาฬิกาจะทำให้การเคลื่อนไหวเร็วขึ้น และการหมุนทวนเข็มนาฬิกาจะทำให้ช้าลงประมาณ 1 วินาทีต่อวันต่อการ หมุนสกรู 1/6 รอบ การออกแบบกลไกควอตซ์รุ่นใหม่ๆ น้อยรายที่มีตัวเก็บประจุแบบปรับได้เชิงกล และส่วนใหญ่จะใช้วิธีการแก้ไขแบบดิจิทัล

นาฬิกาควอตซ์ที่เพิ่มความแม่นยำ

นาฬิกาโครโนมิเตอร์สำหรับเรือเดินทะเล Omega ความถี่สูง 4.19 MHz ให้ความแม่นยำดีกว่า ± 5 วินาทีต่อปี ออกโดยกองทัพเรือฝรั่งเศส

นาฬิกาโครโนกราฟแบบอนาล็อก-ดิจิทัล Citizen พร้อมระบบรับสัญญาณเวลาทางวิทยุ 4 ภูมิภาค (อเมริกาเหนือ ยุโรป จีน ญี่ปุ่น) และระบบซิงโครไนซ์ที่ควบคุมด้วยคลื่นวิทยุ

กลไกควอตซ์ที่มีความแม่นยำสูงแบบคอมพิวเตอร์สามารถวัดอุณหภูมิและปรับค่าได้ โดยกลไกจะวัดอุณหภูมิของคริสตัลโดยอัตโนมัติหลายร้อยถึงหลายพันครั้งต่อวัน และชดเชยด้วยค่าชดเชยที่คำนวณได้เล็กน้อย ทั้งการชดเชย อุณหภูมิ แบบอนาล็อกและดิจิทัลถูกนำมาใช้ในนาฬิกาควอตซ์ระดับไฮเอนด์ ในนาฬิกาควอตซ์ระดับไฮเอนด์ที่มีราคาแพงกว่า การชดเชยความร้อนสามารถทำได้โดยการปรับจำนวนรอบที่จะยับยั้งขึ้นอยู่กับเอาต์พุตจากเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ มาตรฐานอัตราเฉลี่ยรายวันของ COSCสำหรับโครโนมิเตอร์ควอตซ์ที่ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการของ COSCคือ ±25.55 วินาทีต่อปีที่ 23 °C หรือ 73 °F เพื่อให้ได้รับการรับรองโครโนมิเตอร์ COSC เครื่องมือควอตซ์ต้องได้รับประโยชน์จากการชดเชยความร้อนและการห่อหุ้มอย่างเข้มงวด โครโนมิเตอร์ควอตซ์แต่ละเรือนจะถูกทดสอบเป็นเวลา 13 วัน ในตำแหน่งเดียว ที่อุณหภูมิ 3 ระดับและความชื้นสัมพัทธ์ 4 ระดับที่แตกต่างกัน^{[ 14 ]}มีเพียงประมาณ 0.2% ของนาฬิกาควอตซ์ที่ผลิตในสวิตเซอร์แลนด์เท่านั้นที่ได้รับการรับรองโครโนมิเตอร์โดย COSC ^{[ 15 ]}กลไกที่ได้รับการรับรองโครโนมิเตอร์ COSC เหล่านี้สามารถใช้เป็นโครโนมิเตอร์ทางทะเลเพื่อกำหนดลองจิจูดโดยใช้การนำทางทางดาราศาสตร์^{[ 16 ] [ 17 ]}

ณ ปี 2019 กลไกนาฬิกาควอตซ์ที่มีความแม่นยำสูงซึ่งทำงานด้วยแสงแบบอัตโนมัติได้วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ โดยอ้างว่ามีความแม่นยำ ± 1 วินาทีต่อปี^{[ 18 ] [ 19 ]} องค์ประกอบสำคัญในการบรรลุความแม่นยำสูงตามที่กล่าวอ้างคือการใช้ คริสตัลควอตซ์รูปทรงผิดปกติ (สำหรับนาฬิกา) ( AT-cut ) ที่ทำงานที่ 2 ²³หรือ ความถี่ 8,388,608 เฮิรตซ์การชดเชย ความร้อน และการ เลือกคริสตัลที่ผ่านการบ่มล่วงหน้าด้วยมือ^{[ 20 ]}การเปลี่ยนแปลงการตัดแบบ AT ช่วยให้ทนต่ออุณหภูมิได้มากขึ้น โดยเฉพาะในช่วง −40 ถึง 125 °C (−40 ถึง 257 °F) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเบี่ยงเบนที่ลดลงอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงทิศทางตามแรงโน้มถ่วง ส่งผลให้ข้อผิดพลาดที่เกิดจากทิศทางและตำแหน่งเชิงพื้นที่กลายเป็นเรื่องที่น่ากังวลน้อยลง^{[ 21 ] [ 22 ]}

นาฬิกาควอตซ์ราคาไม่แพงหลายเรือนใช้เทคนิคการวัดและการชดเชยที่เรียกว่าการชดเชยการยับยั้ง^{[ 1 ]}ผลึกถูกทำให้เดินเร็วขึ้นเล็กน้อยโดยเจตนา หลังจากการผลิต โมดูลแต่ละโมดูลจะถูกสอบเทียบกับนาฬิกาที่มีความแม่นยำที่โรงงานและปรับให้รักษาเวลาที่แม่นยำโดยการตั้งโปรแกรมตรรกะดิจิทัลให้ข้ามรอบผลึกจำนวนเล็กน้อยในช่วงเวลาปกติ เช่น 10 วินาทีหรือ 1 นาที สำหรับกลไกควอตซ์ทั่วไป วิธีนี้ช่วยให้สามารถปรับตามโปรแกรมได้ 7.91 วินาทีต่อ 30 วัน สำหรับช่วงเวลา 10 วินาที (บนเกตการวัด 10 วินาที) หรือปรับตามโปรแกรมได้ 1.32 วินาทีต่อ 30 วัน สำหรับช่วงเวลา 60 วินาที (บนเกตการวัด 60 วินาที) ข้อดีของวิธีนี้คือการใช้การตั้งโปรแกรมดิจิทัลเพื่อจัดเก็บจำนวนพัลส์ที่จะระงับใน รีจิสเตอร์หน่วย ความจำแบบไม่ลบเลือนบนชิปนั้นมีราคาถูกกว่าเทคนิคเก่าในการปรับความถี่ของส้อมเสียงควอตซ์ กลไกการชดเชยการยับยั้งของนาฬิกาควอตซ์บางรุ่น สามารถปรับตั้งค่าได้โดยศูนย์บริการโดยใช้ตัวจับเวลาความแม่นยำสูงและเทอร์มินัลปรับแต่งระดับมืออาชีพ หลังจากออกจากโรงงานแล้ว แม้ว่านาฬิกาควอตซ์ราคาประหยัดหลายรุ่นจะไม่มีฟังก์ชันนี้ก็ตาม

หากมีการ "ประเมิน" กลไกควอตซ์ทุกวันโดยการวัดคุณลักษณะการบอกเวลาเทียบกับสัญญาณเวลาจากคลื่นวิทยุหรือสัญญาณเวลาจากดาวเทียมเพื่อกำหนดว่ากลไกนั้นเดินเร็วหรือช้าไปเท่าใดระหว่างการรับสัญญาณเวลา และมีการปรับวงจรเพื่อ "ควบคุม" การบอกเวลา เวลาที่แก้ไขแล้วจะมีความแม่นยำภายใน ±1 วินาทีต่อปี ซึ่งเพียงพอสำหรับการกำหนดลองจิจูดโดยการนำ ทางด้วย ดวงดาว กลไกควอตซ์เหล่านี้จะมีความแม่นยำน้อยลงเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อไม่ได้รับสัญญาณเวลาภายนอกและประมวลผลภายในเพื่อตั้งค่าหรือซิงโครไนซ์ เวลาโดยอัตโนมัติ และโดยทั่วไปจะกลับไปใช้การบอกเวลาแบบอัตโนมัติหากไม่มีการชดเชยภายนอกดังกล่าว สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา(NIST) ได้เผยแพร่แนวทางที่แนะนำให้กลไกเหล่านี้รักษาเวลาให้อยู่ระหว่างการซิงโครไนซ์ภายใน ±0.5 วินาทีเพื่อให้เวลาถูกต้องเมื่อปัดเศษเป็นวินาทีที่ใกล้ที่สุด^{[ 23 ]}กลไกบางอย่างสามารถรักษาเวลาให้อยู่ระหว่างการซิงโครไนซ์ภายใน ±0.2 วินาทีโดยการซิงโครไนซ์มากกว่าหนึ่งครั้งในหนึ่งวัน^{[ 24 ]}

ผลึกควอตซ์ของนาฬิกาผลิตขึ้นในสภาพแวดล้อมที่สะอาดมาก จากนั้นจึงป้องกันด้วยสุญญากาศสูงพิเศษที่ไม่ทำปฏิกิริยาในภาชนะที่ปิดสนิท แม้จะมีมาตรการเหล่านี้ ความถี่ของผลึกควอตซ์ก็ยังสามารถเปลี่ยนแปลงไปอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตาม ผลกระทบจากการเสื่อมสภาพมีขนาดเล็กกว่าผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมาก และผู้ผลิตสามารถประเมินผลกระทบได้ โดยทั่วไป ผลกระทบจากการเสื่อมสภาพจะทำให้ความถี่ของผลึกที่กำหนดลดลงในที่สุด แต่ก็อาจทำให้ความถี่ของผลึกที่กำหนดเพิ่มขึ้นได้เช่นกัน^{[ 25 ]}

ปัจจัยที่อาจทำให้ความถี่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป ได้แก่ การคลายความเครียดในโครงสร้างการติดตั้ง การสูญเสียการปิดผนึกแบบสุญญากาศ การปนเปื้อนของโครงสร้างผลึกการดูดซับความชื้น การเปลี่ยนแปลงในหรือบนผลึกควอตซ์ ผลกระทบจากแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง และการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงมาก^{[ 26 ]}การเสื่อมสภาพของผลึกมักเป็นแบบลอการิทึมหมายความว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงความถี่สูงสุดจะเกิดขึ้นทันทีหลังจากการผลิตและลดลงหลังจากนั้น การเสื่อมสภาพส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นภายในปีแรกของอายุการใช้งานของผลึก ผลึกจะหยุดเสื่อมสภาพในที่สุด ( แบบไม่จำกัด ) แต่ก็อาจใช้เวลาหลายปี ผู้ผลิตกลไกสามารถทำให้ผลึกเสื่อมสภาพก่อนประกอบเข้ากับกลไกนาฬิกา เพื่อส่งเสริมการเสื่อมสภาพแบบเร่ง ผลึกจะถูกนำไปสัมผัสกับอุณหภูมิสูง^{[ 27 ]}หากผลึกได้รับการทำให้เสื่อมสภาพก่อน ผู้ผลิตสามารถวัดอัตราการเสื่อมสภาพ (โดยเคร่งครัดคือสัมประสิทธิ์ในสูตรการเสื่อมสภาพ) และให้ไมโครคอนโทรลเลอร์คำนวณการแก้ไขเมื่อเวลาผ่านไป การสอบเทียบเริ่มต้นของกลไกจะยังคงแม่นยำได้นานขึ้นหากผลึกได้รับการทำให้เสื่อมสภาพก่อน ข้อได้เปรียบจะสิ้นสุดลงหลังจากมีการควบคุมในภายหลังซึ่งจะรีเซ็ตข้อผิดพลาดการเสื่อมสภาพสะสมให้เป็นศูนย์ เหตุผลที่กลไกที่มีราคาแพงกว่ามักมีความแม่นยำมากกว่าก็คือ คริสตัลได้รับการบ่มไว้ล่วงหน้านานกว่าและได้รับการคัดเลือกเพื่อประสิทธิภาพการบ่มที่ดีกว่า บางครั้ง คริสตัลที่บ่มไว้ล่วงหน้าจะถูกคัดเลือกด้วยมือเพื่อประสิทธิภาพของกลไก^{[ 28 ]}

นาฬิกาโครโนมิเตอร์ระบบควอตซ์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้เป็นมาตรฐานเวลา มักจะมีเตาอบคริสตัล อยู่ ภายใน เพื่อรักษาอุณหภูมิของคริสตัลให้คงที่ บางรุ่นสามารถปรับเวลาได้เองและมี "ฟาร์มคริสตัล" เพื่อให้นาฬิกาสามารถคำนวณค่าเฉลี่ยของชุดการวัดเวลาได้

มอเตอร์สเต็ปปิ้งแบบ Lavetที่ใช้ในกลไกนาฬิกาควอตซ์แบบอนาล็อก ซึ่งขับเคลื่อนด้วยสนามแม่เหล็ก (ที่สร้างโดยขดลวด) อาจได้รับผลกระทบจาก แหล่ง แม่เหล็ก ภายนอก (ใกล้เคียง) และอาจส่งผลกระทบต่อ เอาต์พุต ของเฟืองโรเตอร์ส่งผลให้เอาต์พุตเชิงกลของกลไกนาฬิกาควอตซ์แบบอนาล็อกอาจหยุดชั่วคราว เดินเร็วหรือถอยหลัง และส่งผลเสียต่อการบอกเวลาที่ถูกต้อง เนื่องจากความแรงของสนามแม่เหล็กมักจะลดลงตามระยะทาง การย้ายกลไกนาฬิกาควอตซ์แบบอนาล็อกให้ห่างจากแหล่งแม่เหล็กภายนอกที่รบกวนมักจะส่งผลให้เอาต์พุตเชิงกลกลับมาทำงานได้อย่างถูกต้อง เครื่องทดสอบนาฬิกาข้อมือควอตซ์บางรุ่นมีฟังก์ชันสนามแม่เหล็กเพื่อทดสอบว่ามอเตอร์สเต็ปปิ้งสามารถให้เอาต์พุตเชิงกลได้หรือไม่ และปล่อยให้ชุดเฟืองและเข็มนาฬิกาหมุนเร็วเกินไปโดยเจตนาเพื่อขจัดสิ่งสกปรกเล็กน้อย โดยทั่วไปแล้ว แม่เหล็กที่พบในชีวิตประจำวันไม่มีผลต่อกลไกนาฬิกาควอตซ์แบบดิจิทัล เนื่องจากไม่มีมอเตอร์สเต็ปปิ้งในกลไกเหล่านี้^{[ 29 ]}แหล่งแม่เหล็กที่ทรงพลัง เช่นแม่เหล็ก MRIอาจทำให้กลไกนาฬิกาควอตซ์เสียหายได้^{[ 30 ]}

นาฬิกาควอตซ์รุ่นแรกๆ สำหรับผู้บริโภค

นาฬิกาควอตซ์สำหรับผู้บริโภคเรือนแรกของยุโรป "Astrochron" ผลิตโดยJunghansและ Schramberg ในปี 1967

กลไกนาฬิกาควอตซ์เรือนแรก รุ่น Caliber 35A จาก Seiko ประเทศญี่ปุ่น ปี 1969

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของควอตซ์ถูกค้นพบโดยJacques CurieและPierre Curieในปี 1880 ออสซิลเลเตอร์แบบหลอดสุญญากาศถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1912 ^{[ 31 ]}ออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้าถูกใช้ครั้งแรกเพื่อรักษาการเคลื่อนที่ของส้อมเสียงโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษWilliam Ecclesในปี 1919 ^{[ 32 ]}ความสำเร็จของเขาได้ขจัดการลดทอนที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์เชิงกลและเพิ่มความเสถียรของความถี่การสั่นสะเทือนให้สูงสุด^{[ 32 ]}ออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์เครื่องแรกถูกสร้างขึ้นโดยWalter G. Cadyในปี 1921 ในปี 1923 DW Dyeที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์แห่งชาติในสหราชอาณาจักรและ Warren Marrison ที่ห้องปฏิบัติการโทรศัพท์เบลล์ได้สร้างลำดับสัญญาณเวลาที่แม่นยำด้วยออสซิลเลเตอร์ควอตซ์

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2460 นาฬิกาควอตซ์เรือนแรกได้รับการอธิบายและสร้างขึ้นโดย Joseph W. Horton และWarren A. Marrisonที่Bell Telephone Laboratories [ ^{33 ] [ a ] ​​[ 35 ] [ 36 ] นาฬิกา}ในปี พ.ศ. 2460 ใช้บล็อกคริสตัลที่ถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเพื่อสร้างพัลส์ที่ความถี่ 50,000 รอบต่อวินาที^{[ 37 ]}จากนั้นเครื่องกำเนิดความถี่แบบควบคุมซับมัลติเพิลจะแบ่งพัลส์นี้ลงเป็นพัลส์ปกติที่ใช้งานได้ซึ่งขับเคลื่อนมอเตอร์ซิงโครนัส^{[ 37 ]}

สามทศวรรษถัดมาได้เห็นการพัฒนาของนาฬิกาควอตซ์ในฐานะมาตรฐานเวลาที่แม่นยำในห้องปฏิบัติการ อิเล็กทรอนิกส์นับที่เทอะทะและละเอียดอ่อนซึ่งสร้างด้วยหลอดสุญญากาศจำกัดการใช้งานในที่อื่น ในปี 1932 นาฬิกาควอตซ์สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอัตราการหมุนของโลกในช่วงเวลาสั้น ๆ เพียงไม่กี่สัปดาห์ได้^{[ 38 ]}ในประเทศญี่ปุ่นในปี 1932 ไอแซค โคกะได้พัฒนาการเจียระไนคริสตัลที่ให้ความถี่การสั่นที่มีการพึ่งพาอุณหภูมิลดลงอย่างมาก^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติ (ปัจจุบันคือNIST ) ได้กำหนดมาตรฐานเวลาของสหรัฐอเมริกาโดยอิงจากนาฬิกาควอตซ์ระหว่างทศวรรษ 1930 ถึง 1960 หลังจากนั้นจึงเปลี่ยนไปใช้นาฬิกาอะตอม [ ^{42 ] ซึ่ง}อาศัยกลไกเดียวกันกับที่ระบบหน่วยสากล (SI) ใช้ในการกำหนดวินาที ในปี 1953 ลองจินส์ได้นำกลไกควอตซ์ตัวแรกมาใช้^{[ 43 ]}การใช้งานเทคโนโลยีนาฬิกาควอตซ์อย่างแพร่หลายต้องรอการพัฒนาตรรกะดิจิทัลเซมิคอนดักเตอร์ ราคาถูก ในช่วงทศวรรษ 1960 สารานุกรมบริแทนนิกา ฉบับที่ 14 ที่แก้ไขในปี 1929 ระบุว่านาฬิกาควอตซ์คงไม่มีวันมีราคาที่เหมาะสมพอที่จะใช้ในครัวเรือนได้

ความเสถียรและความแม่นยำทางกายภาพและเคมีโดยธรรมชาติของพวกมันส่งผลให้มีการแพร่หลายมากขึ้น และตั้งแต่ทศวรรษ 1940 เป็นต้นมา พวกมันได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการวัดเวลาและความถี่ที่แม่นยำทั่วโลก^{[ 44 ]}

การพัฒนานาฬิกาควอตซ์สำหรับตลาดผู้บริโภคเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 หนึ่งในความสำเร็จแรกๆ คือนาฬิกาควอตซ์พกพาที่เรียกว่าSeiko Crystal Chronometer QC-951นาฬิกาพกพานี้ถูกใช้เป็นตัวจับเวลาสำรองสำหรับกิจกรรมวิ่งมาราธอนในโอลิมปิกฤดูร้อนปี 1964ที่โตเกียว^{[ 45 ]} ในปี 1966 ต้นแบบของ นาฬิกาพกควอตซ์เรือนแรกของโลกได้รับการเปิดตัวโดย Seiko และLonginesในการแข่งขันของหอดูดาว Neuchâtel ในปี 1966 ^{[ 46 ]}ในปี 1967 ทั้ง CEH และ Seiko ได้นำเสนอต้นแบบของนาฬิกาข้อมือควอตซ์ในการแข่งขันของหอดูดาว Neuchâtel ^{[ 45 ] [ 47 ]}นาฬิกาข้อมือควอตซ์แบบอนาล็อกต้นแบบเรือนแรกของโลกถูกเปิดเผยในปี 1967 ได้แก่ Beta 1 ซึ่งเปิดเผยโดย Centre Electronique Horloger (CEH) ในเมืองเนอชาเตล ประเทศสวิตเซอร์แลนด์^{[ 48 ] [ 49 ]}และต้นแบบของAstronซึ่งเปิดเผยโดยSeikoในประเทศญี่ปุ่น (Seiko ได้ทำงานเกี่ยวกับนาฬิกาควอตซ์มาตั้งแต่ปี 1958) ^{[ 48 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 50 ]}นาฬิกาควอตซ์สวิสเรือนแรก – Ebauches SA Beta 21 – มาถึงงาน Basel Fair ปี 1970 [ 46 ^{] [ 51 ]ในเดือน} ธันวาคม 1969 Seikoได้ผลิตนาฬิกาข้อมือควอตซ์เชิงพาณิชย์เรือนแรกของโลก คือSeiko Quartz-Astron 35SQ ^{[ 52 ] [ 53 ]}ซึ่งปัจจุบันได้รับการยกย่องให้เป็นIEEE Milestone ^{[ 54 ] [ 55 ]}นาฬิกา Astron มีออสซิลเลเตอร์ควอตซ์ที่มีความถี่ 8,192 เฮิรตซ์ และมีความแม่นยำ 0.2 วินาทีต่อวัน 5 วินาทีต่อเดือน หรือ 1 นาทีต่อปี นาฬิกา Astron เปิดตัวไม่ถึงหนึ่งปีก่อนการเปิดตัวนาฬิกา Beta 21 ของสวิส ซึ่งได้รับการพัฒนาโดยผู้ผลิตนาฬิกาสวิส 16 ราย และถูกนำไปใช้โดย Rolex, Patek และ Omega ในรุ่นอิเล็กโทรควอตซ์ นาฬิกาควอตซ์รุ่นแรกๆ เหล่านี้มีราคาค่อนข้างสูงและวางจำหน่ายในฐานะนาฬิกาหรู ความแม่นยำโดยธรรมชาติและต้นทุนการผลิตที่ต่ำในที่สุด ส่งผลให้มีการแพร่หลายของนาฬิกาควอตซ์ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

Girard-Perregauxเปิดตัว Caliber 350 ในปี 1971 โดยโฆษณาว่ามีความแม่นยำภายในประมาณ 0.164 วินาทีต่อวัน ซึ่งมีออสซิลเลเตอร์ควอตซ์ที่มีความถี่ 32,768 Hz ซึ่งเร็วกว่ากลไกนาฬิกาควอตซ์รุ่นก่อนหน้า และต่อมาได้กลายเป็นความถี่การสั่นที่ใช้โดยนาฬิกาควอตซ์ส่วนใหญ่^{[ 56 ] [ 57 ]}การเปิดตัววงจรรวมโลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (MOS) ในช่วงทศวรรษ 1970 ทำให้แบตเตอรี่แบบ เหรียญก้อนเดียวใช้งานได้นานถึง 12 เดือนเมื่อขับเคลื่อนมอเตอร์แบบสเต็ปปิ้งชนิด Lavetมอเตอร์แบบกวาดเรียบที่ไม่เป็นสเต็ปปิ้ง หรือจอแสดงผลคริสตัลเหลว (ในนาฬิกาดิจิทัล LCD) จอแสดง ผลไดโอดเปล่งแสง (LED) สำหรับนาฬิกาเริ่มหายากเนื่องจากการใช้พลังงานแบตเตอรี่ค่อนข้างสูง นวัตกรรมเหล่านี้ทำให้เทคโนโลยีนี้เหมาะสมสำหรับการนำไปใช้ในตลาดมวลชน ในห้องปฏิบัติการ นาฬิกาอะตอมได้เข้ามาแทนที่นาฬิกาควอตซ์ในฐานะที่เป็นพื้นฐานสำหรับการวัดเวลาและความถี่อย่างแม่นยำ ส่งผลให้เกิดเวลาอะตอมสากลขึ้น

ในช่วงทศวรรษ 1980 เทคโนโลยีควอตซ์ได้เข้ามาแทนที่กลไก แบบล้อสมดุล เชิงกลรุ่นก่อนหน้า ในการใช้งานต่างๆ เช่นนาฬิกาจับเวลาในครัว นาฬิกาปลุกตัวล็อกเวลาในตู้นิรภัยของธนาคารและฟิวส์ตั้ง เวลา ในกระสุน ซึ่ง การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่นี้เป็น ที่ รู้จักในวงการผลิตนาฬิกาในชื่อวิกฤตการณ์ควอตซ์

นาฬิกาควอตซ์ครอง ตลาด นาฬิกาข้อมือและนาฬิกาตั้งโต๊ะมาตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เนื่องจากค่า Q factor สูง และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำของผลึกควอตซ์ ทำให้มีความแม่นยำกว่านาฬิกาจักรกลที่ดีที่สุด และการกำจัดชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทั้งหมดและความไวต่อการรบกวนจากสาเหตุภายนอก เช่น สนามแม่เหล็กและแรงกระแทกที่ต่ำกว่าอย่างมาก ทำให้มีความทนทานมากขึ้นและไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาเป็นระยะ

หน่วยคริสตัล 'นาฬิกา' มาตรฐานหรือนาฬิกาเรียลไทม์ (RTC) กลายเป็นสินค้าราคาถูกที่ผลิตจำนวนมากในตลาดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์^{[ 58 ]}

ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมานาฬิกาแบบใช้สัญญาณวิทยุได้ถูกวางจำหน่าย ซึ่งใช้สัญญาณวิทยุในการซิงโครไนซ์เวลา นาฬิกาเหล่านี้จะเปลี่ยนจากเวลามาตรฐานเป็นเวลาออมแสงโดยอัตโนมัติ เนื่องจากสัญญาณวิทยุเหล่านี้ส่วนใหญ่ส่งในช่วงคลื่นยาว อุปกรณ์เหล่านี้จึงสามารถทำงานได้ในสถานที่ที่มีสภาพการรับสัญญาณวิทยุไม่ดี

ด้วยการแพร่หลายของอินเทอร์เน็ตอุปกรณ์บอกเวลาสำหรับผู้บริโภค (เช่นสมาร์ทโฟนและสมาร์ทวอทช์ ) จึงสามารถซิงโครไนซ์นาฬิกาภายในของตนเองโดยอัตโนมัติผ่านโปรโตคอลอัตโนมัติ (เช่นโปรโตคอลเวลาเครือข่าย ) กับเซิร์ฟเวอร์เวลาอะตอมิกได้แล้ว

• ระบบควอตซ์อัตโนมัติ
• ความถี่ออสซิเลเตอร์คริสตัล
• นาฬิกาพลังงานแสงอาทิตย์
• นาฬิกาไฟฟ้า
• วิกฤตควอตซ์
• มอเตอร์สเต็ปปิ้งแบบลาเว็ต
• ออสซิลเลเตอร์เพียร์ซ

• Cook A (2001). "เวลาและราชสมาคม" บันทึกและรายงานของราชสมาคมแห่งลอนดอน 55 ( 1): 9– 27. doi : 10.1098/rsnr.2001.0123 . S2CID  120948178 .
• Marrison WA (1948). "วิวัฒนาการของนาฬิกาคริสตัลควอตซ์" . Bell System Technical Journal . 27 (3): 510– 588. Bibcode : 1948BSTJ...27..510M . doi : 10.1002/j.1538-7305.1948.tb01343.x . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2007-05-13.

• บทความจาก TimeZone.com เกี่ยวกับการพัฒนานาฬิกาควอตซ์
• อธิบายเรื่องนี้หน่อย: นาฬิกาควอตซ์ทำงานอย่างไร
• นาฬิกาควอตซ์แบบ "อนาล็อก" สมัยใหม่ พร้อมภาพเคลื่อนไหว
• ดักลาส ดไวเยอร์  วิธีการทำงานของนาฬิกาควอตซ์ที่HowStuffWorks
• ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับนาฬิกา - คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ นาฬิกาควอตซ์ (เก็บถาวร เมื่อ 2016-03-03 ที่Wayback Machine)
• บทความแนะนำสั้นๆ เกี่ยวกับผลึกควอตซ์แบบ AT-cut (เก็บถาวรเมื่อ 2016-03-04 ที่Wayback Machine)
• บทนำเกี่ยวกับมาตรฐานความถี่ควอตซ์ โดย จอห์น อาร์. วิกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 10 กรกฎาคม 2021 ที่Wayback Machine