Por @Alvy — 20 de Junio de 2019

En este didáctico vídeo de Steve Mould acerca de los cristales de cuarzo y su frecuencia de 32.768 hertzios en los relojes se pueden aprender unas cuantas cosas, entre ellas:

  • El funcionamiento básico de algunos relojes mecánicos, incluyendo la necesidad de un oscilador a una frecuencia determinada (como un péndulo, muelle o similar).
  • Cómo se puede hacer que un electroimán actúe como oscilador; de hecho hay relojes mecánicos de este tipo que vibran 360 veces por segundo (y se oye un zumbido)
  • Qué es el efecto piezoeléctrico y por qué se usa para los relojes de precisión.
  • Cómo extraer el cristal de cuarzo de un reloj y examinarlo de cerca.
  • Cómo además del «sonido» de su oscilación los cristales de cuarzo producen oscilaciones en el voltaje, y cómo se miden con un osciloscopio.
  • Cómo se afinan los cristales de cuarzo, cuya precisión suele ser de un solo decimal (32,7 kHz) para que oscilen exactamente 32.768 veces por segundo: calibrándoles añadiéndoles minúsculas cantidades de oro durante su fabricación.
  • El porqué de 32.768 y no otro número. Esto lo sabe cualquier informático: es un «número redondo» en binario, una potencia de dos: 215. Esto tiene consecuencias útiles.
  • Cómo añadiendo electrónica para dividir esas oscilaciones mediante biestables (flip-flops) se puede dividir esa señal por dos con unos pocos componentes, hasta obtener algo que deja pasar la corriente una vez cada segundo. Exactamente.
  • Cómo a partir de esa oscilación de 1 Hz se añaden los componentes mecánicos que mueven las manecillas del reloj, o cómo digitalmente se utiliza para llevar una cuenta del tiempo exacto y marcar la hora en la pantalla de uno digital.

Las explicaciones son muy buenas y la descripción de los flip-flops –aunque no es ideal para mi gusto– es bastante original porque la hace con chanclas colgadas de un cable. Quizá sea más fácil ver cómo es el conteo binario en este otro vídeo de un contador binario de los alumnos del IIT Gandhinagar: basta imaginar que la manivela gira 32.768 veces por segundo y que hay 15 dígitos binarios de cartón (que equivaldrían a los flip-flops). Al cabo de un segundo se habrían recorrido todos los números y el último dígito marcaría el paso del tiempo una vez por segundo.

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