L'Orologio al Quarzo

Fase 2: Lo Stepper e gli ingranaggi

Vediamo com'è costituito in dettaglio lo Stepper. La bobina è avvolta su un asse verticale e il numero di avvolgimenti può variare a seconda delle applicazioni. La bobina, a seconda del verso della corrente elettrica (alternata) da cui è percorsa, genera variazioni di campo magnetico, il quale magnetizza lo statore. Lo statore è un elemento di materiale ferromagnetico, costituito da due poli che si polarizzano diversamente (Nord, Sud) a seconda delle variazioni del campo magnetico in cui sono immersi. All'interno dello statore, è posto il rotore. Il rotore è un magnete dotato di un asse che , a seconda della polarizzazione dei poli dello statore, compie rotazioni attorno al proprio asse. 




Il segnale elettrico che arriva allo Stepper è quello generato dall'oscillatore (5). La corrente elettrica alternata che percorre la bobina genera un campo magnetico variabile. La variabilità di tale campo si percuote sui poli dello statore che vengono polarizzati e ri-polarizzati continuamente. Questo fa sì che il rotore, ogni qual volta lo statore polarizza i poli, compia mezzo giro attorno all'asse. Il movimento del rotore mette poi in azione (6) gli ingranaggi che muovono le lancette.


Ora è il momento di capire il perché del numero 32.768 riferito alle oscillazioni del Quarzo. Andiamo a fare una piccola valutazione sul movimento del rotore, rispetto al numero delle oscillazioni che compie il cristallo. Il rapporto che lega la frequenza dell'oscillatore a quella del segnale, è di 15:1. Ciò vuol dire che ad ogni 15 oscillazioni del Quarzo corrisponde un'oscillazione dell'oscillatore, che a sua volta corrisponde ad una variazione del campo magnetico e di conseguenza a due movimenti del rotore a formare un giro completo. Dunque ogni giro completo del rotore scandisce in maniera inequivocabile il secondo.

Ironia del caso, attraverso una relazione matematica,  2^15  = 32.768,  dove 32.768 sono le oscillazioni del Quarzo e  15 sono le volte in cui il rotore compie un giro  riusciamo a capire che ci vorranno 32.768 oscillazioni di Quarzo affinché il rotore segni il tempo in maniera perfetta. La precisione della rotazione, derivando dall'oscillazione del cristallo di Quarzo, è incredibilmente elevata e il movimento delle lancette risulta praticamente impeccabile!