Közzétéve 2010 október 11. - 18:39
A pontosság több tényezõtõl függ egy kvarc-óra esetében.
Lépd át, ha nem izgat az elmélet:
A lelke, a kristály piezoelektromos tulajdonságú. Majdnem az történik itt, ami a régi kristály-tûs lemezjátszókban, csak épp ellenkezõ irányban. Ott a lemez barázdái rezgették a kristály, mire az, ténylegesen a mechanikai hatástól elszenvedett alakváltozás miatt a két oldala között feszültséget hozott létre. A hatés visszafelé is mûködik, vagyis feszültséget kapcsolva a kristály két oldalára az elhajlik, megváltozik az alakja. A pontos (nagyon pontos) ütemhez ezt lehet felhasználni azzal, hogy egy egyszerû, nem igazán pontos rezgést elõállító áramkör (oszcillátor) részévé tesszük a kristályt. A kristály egy adott, nagyon pontos frekvencián hajlandó állandó rezgésre (rezonancia-frekvencia), ezáltal az áramkör által elõállított frekvencia is igen pontos lesz. Tisztázzuk a pontosság fogalmát: a kristály pontosan azon a rezonancia-frekvencián rezeg, ami a fizikai méretének megfelel. Maga a kristály rezonancia-frekvenciája nagyon nagy mértékben állandó, igen pontos. Hogyan lesz ebbõl óra? Úgy, hogy meg kell számolni a rezgéseket és ha elértük azt a számot, amit a krstály által stabilizált áramkör másodpercenként rezegni képes, akkor kimondhajtuk, hogy eltelt egy másodperc. Ha tehát nagyon pontosan tudom, hogy a kristály milyen rezgésszámot produkál egy másodperc alatt, akkor csak egy számlálót kell építenem mögé és kész is az óra.
Az legolcsóbb kvarcórákban alkalmazott kvarckristályok 32768 másodpercenként rezgésre vannak beállítva (esetleg még néhány hatvánnyal magasabbra a kettes számrendszer szerint (pl. 65536). A sorozatgyártás sosem teljesen sikeres, az egyes legyártott kristályok között nagy lehet a szórás. Nem feltétlen éri meg közülük sokat eldobni, vagy bonyolult számlálót építeni mögéjük, ráadásul egyenként beállítva. Ha egy kristály csak egy rezgésnyivel tér el a 32768-tól (pl 32769-et rezeg másodpercenként), az azt jelenti, hogy 32768 másodperc alatt jön össze egy másodperc tévedés. Ez naponta több, mint 2.5 másodperc sietésnek felel meg. A köznapi életben ez oly csekély hiba, hogy nem különösebben érdemes foglalkozni vele. A kristály nem kopik, durva külsõ behatás nélkül nem változik meg a rezonancia-frekvenciája, mondhatni örök életû az õt körülvevõ többi alkatrészhez képest. Konzumcikknek, eldobható divatárunak bõven megteszi.
Ha pontosabbat akarunk, akkor van pár út:
1, Növeljük a frekvenciát.
Elég könnyen belátható, hogy ha mondjuk 4.294.967.296 rezgésre hangolom a kristályt, akkor az egy impulzusnyi tévedés miatt 49.710 naponként fog egy másodpercet tévedni a rá épülõ óra. Az meg nem belátható emberi léptékkel. A nagyobb frekvencián rezgõ kristály persze drágább, érzékenyebb.
2, Bonyolultabb számlálót alkalmazunk.
A fenti példákban miért 32768 (65536) és 4294967296 szerepelt? Mert ezek kettõ hatványai, s a kettes számrendszerben mûködõ számlálót pofon egyszerûen lehet építeni (= olcsón), alig kell néhány-tíz tranzisztor hozzá. Hátrány, hogy vagy sikerül eltalálni a megcélzott számot a kristállyal vagy nem.
Ha nem ragaszkodunk a primitív, kettõvel osztó számlálósorhoz, akkor megtehetjük, hogy laboratóriumi eszközökkel bemérjük a legyártott kristályt, s arra a frekvenciára építünk számlálót, amit mértünk. Ebben az esetben már kicsit bonyolultabb, ráadásul beállítható számláló kell. A pontosság korlátja itt az lesz, hogy a másodpercenkénti rezgésszámot mennyire pontosan mértük be, s az a tizedesek oldalán még mennyit tér el (pl. 32768,013 rezgés).
3, Pontosító faktor alkalmazása.
Rendkívül hatásos és egyszerû megoldás. A hetvenes években, az akkori HP eszközeiben jelent meg. A HP akkor még hadi- és mûszeripari cégként a világ élvonalát jelentette (nem tagja volt annak, maga volt az élvonal), azaz nem sok köze van a mai kommersz számítógépeket, jobbára gagyit produkáló mammuthoz.
Az ötlet lényege, hogy nem kell bonyolult labor, nem kell tûpontos kvarc-gyártás, elég egy közepesen jó kvarcóra, nagyjából belõtt kvarccal, pl. egy 4 milliárd rezgés/másodperc körülivel (4294967296 mint fentebb). Amikor az órát beállítjuk a pontos idõre, akkor a háttérben az óra feljegyzi ezt a dátumot és idõt. Legközelebb, órák, napok, hetek vagy hónapok múlva, amikor érzékeljük, hogy eltér az óránk a pontos idõtõl, megkérjük, hogy számítsa ki a saját pontatlanságát. Azzal érjük ezt el, hogy közöljük vele ismét a pontos idõt. Óránk (azaz a benne rejlõ logika) megvizsgálja ekkor, hogy az általa számított idõ és az általunk most közölt mennyivel tér el (ennyit késik vagy siet), továbbá azt is megnézi mennyi idõ alatt szedte ezt össze, hiszen feljegyezte a legutóbbi beállítás idejét és a most közölt pontos idõbõl ezt kivonva meg is van az intervallum. A két szám hányadosa (mennyi idõ alatt mennyit tért el) lesz az a faktor, ami megmutatja, hogy hány kvarc-impulzus után kell egy impulzust elcsalni, vagy hozzátenni. Ezt követõen az óra a feljegyzett pontosító faktort alkalmazva olyan extrém pontosságot érhet el, amit kvarc-kristály gyártási oldalról lehetetlen volna biztosítani, ráadásul mindezt meglehetõsen olcsón, csak gondolkodva.
Lehet tehát olcsó gagyit gyártani modern eszközökkel és ugyanezekkel lehet nagyon komoly értéket létrehozni. Maga a technológia nem sokat tehet arról, hogy miként használják fel. Ahogy esztergagéppel is lehet pontatlan mechanikus órát készíteni. A lélek nem a vasban vagy a fában van egyedül, hanem a gondolkodó lény kéznyomában, amit a terméken érezhetsz.
Persze, magam is imádom a fali ingaórákat, volt is több, örököltem nagyapámtól, kaptam ajándékba, de javítottam ilyet barátnak is. Nem is vitatom, hogy több lelket lehet érezni bennük. De azért azt sem szabad gondolni, hogy csak gagyi készül a mai világban. Inkább csak nehezebb észrevenni.