 パワーストーン広島 ＞ パワーストーン ＞ クオーツ（水晶振動子）時計のしくみ
⇔クオーツ腕時計の中のしくみ？
クオーツ時計と呼ばれる時計のクオーツとは、英語で「石英」という意味。クオーツ時計は、石英の透明な結晶である水晶を使って、正確な時間を作り出しています。クオーツ腕時計は水晶で作った水晶振動子を時間の調速、つまり1秒を1秒に制御する装置に使用している時計のことです。時計に正確な時を刻ませるためには一定の周期で振動するものを利用します。
たとえば掛け時計のふりこ、機械式腕時計のてんぷ などです。 クオーツ腕時計に使用されている「一定の周期で振動するもの」は水晶なのです。
クオーツ時計は水晶で作った水晶振動子で時を刻む
鉱石の中には、結晶を2枚の電極で挟んで電圧をかけると結晶が変形する性質のものがあり、それを「逆圧電（ぎゃくあつでん）効果」と呼びます。水晶の両面にプラスとマイナスの電気を交互に流すと、その向きによって伸び縮みの変形が交互こ起こります。クオーツ時計の水晶振動子に用いられる人工水晶は、毎秒3万2768回振動するようにカットされています。この振動数を特殊な電気回路が調整することで、正確な1秒を刻むことができるのです。
電池の動力により水晶振動子が振動し、その振動が信号として集積回路に伝わり、モーターを経由して歯車を回して針を動かします。デジタル時計の場合には、モーターも歯車もいらず、振動の信号が液晶板の数字のセグメントを点灯させる仕組みになっています。
身近な機器に利用されている水晶振動子（エアコン・パソコン・電子炊飯器）
時計のみならず、パソコンや電子炊飯器、携帯電話、エアコンなどにもタイマーや時計の機能が内臓されています。それらの機器にも水晶振動子が用いられています。体の中の時間
クオーツ（水晶）時計
時計に使われる人工クオーツのミクロの薄片に存在する原子は、1秒に32,768回の割合で振動しています。このクリスタルは、ほんのわずかな力しか必要としないため、ごく小さな電池、太陽エネルギー機器の場合は蓄電器で充電することができます。クオーツの原子は、振動する際に非常に正確なパルスを発します。このパルスがマイクロチップ回路に伝えられ、そこで15段階に繰り返し半減されます。こうして、1秒につきたったひとつの安定したパルスが得られるのです。
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占いから電子工学の分野まで水晶が昔から占い石やパワーストーンとして利用されてきたことはよく知られています。最近では、純粋な水晶を合成して、電子工学の分野でも幅広く便われています。例えば、水晶に圧力を加えると電気を発生する性耳を利用した水晶振動子で、もっとも使われているのがクオーツ時計です。また、水晶が特定の周波数を選別する性繋があることから携帯電話などにも便われています。さらに、石英ガラスの透明性を利用して、光ファイバーや光学機器など、その用途は現代社会では不可欠なものとして広がっています。
⇔音叉型水晶振動子
音叉型水晶振動子に電圧をかけると、毎秒3万2768回振動する。それを分周回路で毎秒一回の振動に減らし、さらに駆動回路で１秒ごとに逆向きに回転して歯車が秒を刻むようになる。
32,768ヘルツの振動
一般的にクオーツ腕時計の水晶振動子は1秒間に32,768回振動します。 どんな水晶も32,768回の振動をするわけではありません。 そのカットや形によって振動の仕方が違い、固有の振動数も違います。天然水晶は不純物が含まれ品質にもばらつきがあるため、クオーツ腕時計に使用する水晶振動子には人工水晶を用い正確に32,768回の振動を起こすようカットしています。
電池からの電圧を受けて発振回路に電気振動が生じます。 水晶振動子が電気振動の中から32、768ヘルツの振動を捉えて、先に説明した逆圧電効果により振動します。
そのことは同時に圧電効果により32、768ヘルツの電気振動を発生させ、発振回路に取り込ませます。 このことにより発振回路は32、768ヘルツの安定した振動を繰り返します。
この振動数（ヘルツ）は分周回路により1振動に下げられ、駆動回路からモーターに1秒1回のパルス電流として送り込まれます（パルス電流＝一定間隔をおいて起こる電気のこと。
瞬間的な電流が1秒間隔で流れる）。 モーターの回転子（ローター）はパルス電流が流れた時だけ一定の角度回転するように作られています。 そして回転する毎に噛み合わせられている歯車の歯を1つ送ります。
その歯車の歯数を60にして秒針を取り付けておけば、秒針が1秒毎にタク・タク・タクとひと目盛りづつ進み、60秒で一周することになります。 ここからは機械時計の歯車のしくみと同じです。
順に分針の取り付けられている歯車、時針の取り付けられている歯車と噛み合わせられて行き、それぞれ針を動かします。デジタルクオーツの場合はモーターも歯車も使用しません。
駆動回路からの電気振動が液晶板の数字の各セグメントを点灯して所定の時刻を表示します。 |
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水晶って振動する？
水晶などの結晶には圧力（押す）を加えると一方の表面に（+）電気を、もう一方の面には（−）電気を発生する性質があります。 張力（引っ張る）をくわえた時には発生する電気のプラスとマイナスの面が逆になります（これを圧電効果といいます）。押したとき
・・・・・・+++++/-----<BR>
引っ張ったとき・・・-----/+++++<BR>
⇔さまざまなタイプの水晶振動子
同じように、曲げた時には曲がる方向によってプラスの電気とマイナスの電気の発生する面が逆になります。 さらにその逆の現象、水晶片の両面に電気を加えると伸びたり縮んだりの変形を起こします（逆圧電効果といいます）。
水晶片の両面にプラスとマイナスの電気を交互に加えれば、その向きによって伸びと縮みの変形が交互に起こることになります。 これが水晶振動子の振動です。
クオーツ時計はこの振動を時間の調速に利用しています。 現在、身の回りにはこのしくみを利用した時計がたくさんあります。 パソコンや携帯電話に時刻が表示されているのも水晶振動子を利用した時刻表示なのです。
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