石英钟的构成部件与工作原理

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发布时间 2008-07-26

  石英钟的种类很多,有挂在墙上的,也有放在桌上的,还有与其它电器组合在一起的。不过就石英钟的核心部件(机芯)来讲皆是大同小异的。

  石英钟机芯由电路部分与机械传动部分构成,下面介绍一下其内部的部件和工作原理:

  1.石英晶振:其功能相当于机械钟表里的游丝摆轮,晶振的作用是使电路产生稳定频率的振荡信号,是保证走时精度的关键元件。一般来说,晶振的频率越高,经分频后的秒脉冲精度越高,走时也就越准。

  石英钟的晶振频率主要有两类:一类为低频式,振荡频率为32.768kHz;另一类为高频式,其振荡频率为4.1943MHz。为减少外界影响和增强抗震、抗冲击能力,制造时把振子密封在圆柱形的金属或玻璃壳内,仅留出引脚。

  2.CMOS集成电路:与外围元件共同产生准确的基准频率,输出稳定的驱动信号和闹时信号。

  CMOS集成电路具有工作电压低、功耗小、抗干扰能力强、寿命长等特点。其内部含振荡、分频、窄脉冲形成、驱动和控制等部分。和晶振一样,也分高频与低频应用两类。

  3.微调电容:其功能类似机械钟的快慢调校针,是为消除石英晶振的谐振频率本身的误差以及分布电容对振荡频率的影响而设计,采用外接电容来修正振荡频率,以此满足走时的精度。

  石英钟走时偏快时,可增大该电容容量,相反,则减小电容容量。

  4.步进电机:功能是将电能转换为机械能,电机定子线圈的铁芯均为高导磁率的坡莫合金材料。线圈的直流阻值,因不同的产品有所差异,一般为350~500Ω。

  5.讯响器件:是将闹钟信号或报时信号转换为声响的器件。在集成电路的控制下,讯响信号发生电路输出并经放大后推动蜂鸣器或扬声器发声。

  6.工作原理简述:接通电源后,集成电路与其外围的石英晶振、调整电容等产生标准的4194304Hz或32768Hz振荡信号,经集成电路内部的分频电路、窄脉冲形成电路处理成1Hz的精准秒脉冲信号后,再通过驱动电路将脉冲信号加到步进电机,步进电机在秒脉冲驱动下,其定子线圈产生的磁场随脉冲的交替变化而变化,转子以每秒作 180°的步距角转动,进而带动传动齿轮使整个机械轮系及指针运作,显示时间。设定闹时功能后,在运转到设定的时间时,集成电路输出音频信号至讯响器件,发出闹时信号。

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