Muinaisina aikoina vuorokaudenajan määrittämiseen oli monia outoja menetelmiä. Joitakin menetelmiä ovat aurinkokello, vesikello, tiimalasi, tähtitieteellinen kello, peruutuskello ja monet muut. Tämän kaiken jälkeen, vuonna 1511, Peter Henlein keksi ensimmäisen kellon. Hän oli lukkoseppä ja kuului Nürnbergiin ja tunnetaan nykyajan kellojen luojana.
Crystal vs Resonator
Erona Crystalin ja Resonatorin välillä on, että kvartsikiteen toleranssiraja on välillä 30 ppm - 50 ppm, kun taas toisaalta keraamisen resonaattorin toleranssiraja on noin 1 %, mikä on nimellistaajuus. Myös kiteen tarjoama tarkkuus on korkea, kun taas resonaattorin tarkkuus on pienempi.
Kristalli tai kvartsikide on materiaali, jota käytetään kellon lähteenä koneistossaan. Sillä on erityinen ominaisuus värähdellä halutulla taajuudella, minkä vuoksi aktivointiin tarvittava teho on pieni. Koska sillä on korkean lämpötilan vakaus ja herkkyys, se soveltuu parhaiten Bluetooth- tai langattomien sovellusten valmistukseen.
Resonaattori on myös yksi materiaaleista, joita käytetään yleisesti kellolähteissä ja jotka on valmistettu keramiikasta. Keraamisen resonaattorin toimintaa pidetään jossain määrin samanlaisena. Vaikka resonaattorin sietokyky tai stabiilisuus lämpötilaa ja herkkyyttä vastaan ei ole hyvä kiteenä, käytetään sitä pääasiassa mikroprosessoreissa, joissa näitä ominaisuuksia ei vaadita tai tärkeitä.
Vertailutaulukko kristallin ja resonaattorin välillä
| Vertailuparametrit | Kristalli | Resonaattori |
| Toleranssiraja | Noin 30-50 ppm | noin 1 % |
| Tarkkuus | Lisää | Vähemmän |
| Lämpötilan vakaus | Noin 0,005 % | Noin 0,1 % |
| Herkkyys | Korkea | Matala |
| Koko | Suuri | Pieni |
| Valmistus | Vaikea | Helppo |
| Hinta | Korkea | Matala |
| ESD-toleranssi | Korkea | Matala |
| Iskun ja tärinän sietokyky | Vähemmän | Korkea |
| Hyödyllisyys | Seinäkellot, RTC, ajanottokone | Ei sovellettavissa |
Mikä on Crystal?
Kristalli on materiaali, jota käytetään kellojen lähdekoneiden valmistukseen ja joka koostuu kvartsista. Sillä on erityinen ominaisuus värähtelee halutulla taajuudella, mikä auttaa pääsemään alhaiseen tehoon ja varhaiseen aktivointiin. Kide värähtelee mekaanisesti, kun sähkövirta kulkee sen läpi.
Kvartsikiteen toleranssikapasiteetti on välillä 30 ppm - 50 ppm (miljoonasosaa). Myös kvartsikiteen tarkkuustaso on erittäin hyvä. Kvartsikiteen valmistus on vaikeaa, minkä vuoksi sen hinta on korkeampi. Kvartsikiteen lämpötilastabiilius on noin 0,005 %.
Kiteen koko on suuri, ja ne ovat erittäin herkkiä. Sillä on myös korkea toleranssi ESD:lle ja alhainen iskuja ja tärinää vastaan. Sitä käytetään pääasiassa seinäkelloissa, RTC: ssä ja ajanottokoneissa.
Mikä on Resonaattori?
Resonaattori on toinen materiaali, jota käytetään kellolähdekoneissa ja se koostuu keramiikasta. Resonaattorin toiminnan katsotaan olevan jossain määrin samanlainen kuin kvartsikiteellä. Sillä on se ominaisuus, että se hyödyntää sähkökomponentin sisällä olevaa taajuutta.
Keraamisen resonaattorin toleranssikapasiteetti on nimellisesti vain noin 1 %. Keraamisen resonaattorin valmistus on melko helppoa, mikä heijastelee sen kustannuksia tai hintaa ja on markkinoilla alhainen. Resonaattorin tarjoama tarkkuus on myös alhainen.
Keraamisten resonaattorien iskujen ja tärinän sietokyky on korkea, kun taas ESD:n toleranssi on alhainen. Keraamisen resonaattorin stabiilius korkeassa lämpötilassa on noin 0,1 % ja sen herkkyys on alhainen. Keraamisen resonaattorin koko on pieni verrattuna kvartsiresonaattoriin.
Tärkeimmät erot kristallin ja resonaattorin välillä
Johtopäätös
Kello on ollut olennainen osa jokaisen elämää. Se auttaa määrittämään oikean ajankohdan päivälle tai yölle. Ajan myötä koneissa ja kellotyypeissä on tehty parannuksia nykyään. Älykellot, rannekellot ja mobiilikellot ovat varsin suosittuja ihmisten keskuudessa, koska niitä on helppo käsitellä ja niiden kanssa on helppo matkustaa. Muinaisina aikoina ihmisillä oli tapana määrittää aika laskemalla veden tasoa, tarkistamalla auringon aiheuttaman pilarin varjoa, kynttilän sulamista, katsomalla hiekan putoamisnopeutta ja monilla muillakin tavoilla. Nyt kellon koneisto sisältää yllä olevat kaksi materiaalia, jotka ovat kristalli ja resonaattori sen sujuvan toiminnan takaamiseksi.
Viitteet
- https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.56.680
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6782512
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400517303933
- https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.57.105
