Quarzuhr

Ein Quarzuhrwerk funktioniert elektromechanisch oder vollelektrisch. Gegenüber mechanischen Uhrenwerken übernimmt die Energieversorgung nicht eine gespannte Feder, sondern eine Batterie.
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Auf der anderen Seite erfolgt die Regulierung nicht durch Hemmung und Unruh, sondern durch einen schwingenden Quarz.

Quarzuhrwerk

Quarz ist auf der Erde das Material, das nach Feldspaten am häufigsten vorkommt. Die Ressourcen sind groß. In der Industrie wird Quarz deshalb als Baustoff und Rohstoff für Keramik-, Glas- oder Zementprodukte genutzt. Quarze sind aber auch als Schmucksteine sehr beliebt, denn zu ihnen gehören zum Beispiel Achat, Amethyst, Citrin, Jaspis oder Onyx. Die Schwingquarze für Uhren werden allerdings synthetisch hergestellt und in eine besondere Form gebracht. Dieser kleine Quarzkristall ist Namensgeber der Uhr. Er ist wie eine Stimmgabel geformt und steckt in einem kleinen Gehäuse im Inneren des Uhrwerks. Als Taktgeber der Uhr sorgt er – wie Hemmung und Unruh bei der mechanischen Uhr – dafür, dass die Energie der Batterie in genau dosiertem Maße weitergegeben wird. Dazu sind Quarzkristall und Batterie durch ein gemeinsames Teil, den Schrittmotor, verbunden. Er verrechnet die Impulse des Quarzkristalls mit der Energie der Batterie und gibt diese entsprechend an das Räderwerk zur Anzeige der Zeit weiter. Dass der Quarzkristall Impulse im Lauftempo der Zeit abgeben kann, basiert auf einer physikalischen Entdeckung aus dem Jahre 1880, dem »piezoelektrischen«
Effekt. Die weltbekannten Physiker Pierre und Jacques Curie fanden heraus, dass bestimmte Kristalle ihre Form verändern, wenn an deren Oberfläche elektrische Spannung angelegt wird. Dieser Effekt lässt sich sogar so genau berechnen, dass man nach der Verformung des Kristalls im wahrsten Sinne des Wortes die Uhr stellen kann.

Im Zusammenhang mit einem Uhrwerk wird die Verformung des Quarzkristalls als »Schwingung« bezeichnet. Größe und Form des Quarzkristalls bestimmen dabei die Frequenz, mit der die Schwingungen stattfinden. Bei Armbanduhren hat man sich auf eine Standardfrequenz von 32768 Schwingungen pro Sekunde geeinigt, die Girard-Perregaux im Jahr 1971 mit dem Kaliber GP 350 definierte und die noch heute gilt. Diese Anzahl ist kein Zufall, sondern hat den Vorteil, dass so genau ein Impuls pro Sekunde an den Schrittmotor weitergeleitet werden kann. Dieser setzt den Sekundenzeiger in der für Quarzuhren so bekannten Schrittbewegung in Gang. Oder er sendet Schaltimpulse an ein Zählwerk, welches die Zeit durch eine Digitalanzeige wiedergibt. Das Zählwerk ist eine kleine Rechenmaschine, die die Impulse des Schrittmotors in die Uhrzeit codiert. Die Entwicklung der ersten Quarzuhr wird zumeist dem kanadisch-amerikanischen Erfinder Warren Alvin Morrison zugeschrieben. Seine 1929 vorgestellte Quarzuhr wies jedoch bei unterschiedlichen Temperaturen teils grobe Schwankungen auf. Die erste serienreife Quarz-Armbanduhr wurde 40 Jahre später mit der Astron 35SQ vom japanischen Uhrenhersteller Seiko lanciert. Ein Jahr später stellte die Schwarzwälder Uhrenfabrik Junghans mit der Astro-Quartz die erste deutsche Quarz-Armbanduhr vor.

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