Đồng hồ treo tường điện tử (Quartz) hoạt động như thế nào?
Chúng ta đều biết đồng hồ điện tử treo tường hoạt động với năng lượng của pin nhưng cách thức chính xác tạo nên chuyển động của nó thì không phải ai cũng biết.
Bạn có thể không tin vào chiêm tinh học nhưng có lẽ không bao giờ nghi ngờ về về cách thời gian cai trị cuộc sống của chúng ta. Con người thức dậy sau khi mặt trời mọc và đi ngủ khi mặt trời đã lặn. Chúng ta dựa vào lịch ngày, tháng và năm để lên kế hoạch và hoàn thành mọi việc. Nhưng khi thế giới ngày càng trở nên phức tạp hơn, con người cần theo dõi cả giờ, phút và giây nữa. Điều này có nghĩa chúng ta cần đồng hồ để biết chính xác thời gian. Đồng hồ quả lắc và đồng hồ cơ từng là cách tốt nhất để nhìn giờ. Tuy nhiên, ngày nay nhiều người sử dụng đồng hồ thạch anh (hay đồng hồ quartz, đồng hồ pin) như một lựa chọn thay thế.
Đồng hồ hoạt động như thế nào
Tất cả chúng ta đều biết rằng đồng hồ chỉ thời gian nhưng đã bao giờ bạn nghĩ nó hoạt động thế nào. Vào năm 1584, nhà vật lý người Ý Galileo Galilei (1564–1642) đã phát hiện ra rằng một con lắc có độ dài nhất định sẽ luôn mất cùng một khoảng thời gian để lắc qua lắc lại, bất kể nó nặng bao nhiêu hay lớn cỡ nào.
Ông phát hiện ra điều này bằng cách quan sát một chiếc đèn khổng lồ đu trên dây xích từ trần của Nhà thờ Pisa tại Ý. Trong một chiếc đồng hồ, con lắc điều hòa tốc độ của các bánh răng (bánh xe lồng vòa nhau có răng cắt thành các cạnh của chúng). Các bánh răng đếm số giây trôi qua và chuyển chúng thành phút và giờ, được hiển thị trên kim quét quanh mặt đồng hồ.
Bạn có thể làm đồng hồ quả lắc bằng cách buộc một quả nặng vào một đoạn dây. Nếu sợi dây dài khoảng 25 cm, con lắc sẽ lắc qua lắc lại mỗi giây một lần. Dây ngắn hơn sẽ lắc lư nhanh hơn và dài hơn thì sẽ chậm hơn. Vấn đề là với một chiếc đồng hồ như thế thì con lắc sẽ dừng lại. Lực cản không khí và ma sát sẽ sớm sử dụng hết năng lượng của nó. Đó là lý do vì sao đồng hồ quả lắc có lò xo. Mỗi ngày 1 lần, bạn lên dây cót lò xo bên trong đồng hồ để tích trữ thế năng nhằm giữ cho con lắc chuyển động trong 24h tiếp theo.
Khi lò xo bung ra, nó cung cấp năng lượng cho các bánh răng bên trong đồng hồ. Thông qua một cơ chế được cọi là cơ cấu thoát, con lắc buộc các bánh răng quay với một tốc độ chính xác. Đây là cách bánh răng duy trì thời gian.
Đồng hồ thạch anh hoạt động thế nào
Rắc rối với đồng hồ quả lắc và các loại đồng hồ cơ là bạn phải lên dây cót cho chúng. Nếu bạn quên, nó sẽ dừng lại và bạn chẳng biết bây giờ là mấy giờ. Một khó khăn khác với đồng hồ quả lắc là chúng phụ thuộc vào lực hấp dẫn, rất khác nhau ở tùy từng nơi. Điều này có nghĩa đồng hồ quả lắc cho biết thời gian khác nhau ở độ cao lớn so với mực nước biển. Cùng với đó, mặt dây cũng thay đổi chiều dài khi nhiệt độ thay đổi, nở ra vào những ngày ấm áp và co lại vào những ngày lạnh. Điều này khiến chúng trở nên kém chính xác hơn.
Đồng hồ thạch anh giải quyết tất cả những vấn đề này. Chúng chạy bằng pin và do sử dụng rất ít điện nên 1 cục pin có thể giúp đồng hồ chạy vài năm. Đồng thời, chúng cũng chính xác hơn nhiều đồng hồ quả lắc. Đồng hồ Quartz vẫn có bánh răng bên trong để đếm giây, phút giờ và quét các kim quanh mặt đồng hồ. Tuy nhiên, các bánh răng được điều chỉnh bởi một tinh thể thạch anh nhỏ thay vì con lắc đung đưa. Lực hấp dẫn không ảnh hưởng đến hoạt động của đồng hồ Quartz. Vì vậy, nó cho bạn biết thời gian ở biển cũng giống như trên đỉnh Everest.
Thạch anh khá phổ biến trên trái đất. Nó được làm từ một hợp chất hóa học là silicon dioxide và bạn có thể tìm thấy nó trong hầu hết các loại cát và đá. Điều thú vị nhất của thạch anh là nó có tính áp điện. Điều đó có nghĩa nếu bạn bóp 1 tinh thể thạch anh, nó sẽ tạo ra một điện áp cực nhỏ. Điều ngược lại cũng đúng: nếu bạn đặt một điện áp vào một miếng thạch anh, nó sẽ rung ở một tần số chính xác.
Bên trong đồng hồ thạch anh, pin sẽ gửi điện đến tinh thể thạch anh thông qua một mạch điện tử. Tinh thể thạch anh dao động với tần số chính xác: 32.768 lần mỗi giây. Mạch đếm số lần dao động và sử dụng chúng để tạo ra các xung điện đều đặn, một xung mỗi giây. CÁc xung này có thể cung cấp năng lượng cho màn hình LCD hoặc điều khiển một động cơ điện nhỏ, quay các bánh răng quay kim giây, phút, giờ của đồng hồ.
