O artigo intitulado "The Application of Piezoelectricity to Watches," escrito por Eishi Momosaki e Shigeru Kogure, publicado em 1982 na revista Ferroelectrics, apresenta uma análise detalhada sobre a aplicação de osciladores de quartzo em relógios de pulso. A introdução do artigo destaca como a piezoelectricidade, especificamente através do uso de cristais de quartzo, transformou a precisão e a miniaturização dos relógios.
O texto, sempre com referência à época, começa por explicar a rápida adopção de osciladores de quartzo em relógios e cronómetros, em grande parte devido à sua capacidade de manter uma frequência extremamente estável. Isto deve-se à resistência do cristal de quartzo a mudanças ambientais, como temperatura e tempo decorrido. Os autores destacam que mais de 60% dos osciladores de quartzo fabricados na época, no Japão, eram destinados à indústria de relógios e cronómetros, o que sublinha a importância que essa tecnologia tinha no mercado.
Desempenho dos Osciladores de Quartzo em Relógios de Pulso
O artigo descreve quatro requisitos principais para o desempenho dos osciladores de quartzo em relógios de pulso:
Estabilidade das características: A precisão é fundamental, exigindo que a frequência de ressonância seja o mais estável possível, independentemente de condições ambientais.
Miniaturização: O tamanho reduzido dos componentes é essencial para a fabricação de relógios pequenos e elegantes.
Baixo consumo de energia: Dado o tamanho limitado das baterias usadas em relógios, é necessário que o oscilador de quartzo consuma pouca energia.
Baixo custo: Alta produtividade e baixos custos são vitais para a viabilidade comercial dos relógios de quartzo.
Avanços Técnicos e Métodos de Fabrico
Os autores discutem os avanços técnicos que permitiram a miniaturização dos osciladores de quartzo. A evolução da tecnologia de encapsulamento reduziu o volume dos osciladores, e o consumo de energia diminuiu significativamente ao longo dos anos, graças às melhorias tanto nos circuitos integrados quanto nos osciladores.
Além disso, o artigo explora os métodos de análise e design, destacando o uso do Método dos Elementos Finitos (MEF) para calcular as vibrações dos osciladores de quartzo, o que permitiu melhorias no design e na eficiência dos componentes.
No que diz respeito ao fabrico, os autores explicam a transição do uso de técnicas mecânicas para a fabricação de osciladores, para a aplicação de técnicas fotolitográficas, que permitem a produção em massa de osciladores com alta precisão a custos reduzidos. A fotolitografia, similar à usada na fabricação de circuitos integrados, possibilita a produção de osciladores ultrafinos e miniaturizados, já utilizados em relógios de alta precisão.
Tendências Futuras
O artigo conclui com a discussão das tendências futuras, a partir de uma perspectiva da época, para os osciladores de quartzo, sugerindo que a busca por precisão continuará a impulsionar a inovação na área. Os autores referem o crescente interesse em modos de ressonância mais avançados, como o modo de cisalhamento de espessura e o acoplamento de múltiplos osciladores, que poderão resultar em relógios ainda mais precisos e fiáveis.
O artigo de Momosaki e Kogure apresenta uma visão abrangente sobre o impacto da piezoelectricidade e dos osciladores de quartzo na indústria de relógios. As inovações descritas no texto não apenas melhoraram a precisão dos relógios, mas também possibilitaram a produção em massa de relógios acessíveis e elegantes, moldando o mercado de relógios de pulso como o conhecemos hoje. A combinação de avanços em design, análise e fabrico continua a constituir um campo de grande interesse para a indústria relojoeira.
Mais informações em: The application of piezoelectricity to watches
NOTA:
A piezoelectricidade é a propriedade que certos materiais, como cristais de quartzo e cerâmicas, possuem de gerar uma carga elétrica quando submetidos a uma pressão mecânica. Este fenómeno ocorre devido à estrutura cristalina desses materiais, que, quando deformada, causa um deslocamento das cargas elétricas internas, resultando na criação de uma diferença de potencial elétrico. Inversamente, a aplicação de um campo elétrico a esses materiais pode induzir uma deformação mecânica, o que permite a sua utilização em uma ampla gama de aplicações tecnológicas, como sensores e osciladores em relógios e outros dispositivos eletrónicos.
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