Diferença na precisão entre movimentos à Quartzo

[Edgar]

Amigos,

Uma curiosidade de leigo. A maioria dos meus relógios são mecânicos. Mas tenho vários à quartzo. A minha dúvida é: Por que existem movimentos que são muito precisos, e alguns que dão uma certa variação. Explico. Os relógios que tenho, da Seiko, e Citizen, Orient, Timex, e Technos (antigo), são muito precisos digamos que em um número x de dias, não alteram praticamente nada.  Os da Casio, linha G shock , assim como Victor Inox e o Mido dão oscilação, no meu caso para +, à cada 30 ou 40 dias. Em tese, sendo marcas conhecidas, e usarem o mesmo sistema não deveriam trabalhar, digamos meio que parecidos?


Muito obrigado por sanarem essa minha dúvida.

Abraços

Edgar

[flávio]

Apesar de o relógio eletrônico possuir um microprocessador que "conta" a passagem do tempo de forma não mecânica, ao contrário de um escapamento, o efetivo marcador do tempo funciona pelo mesmo princípio de um relógio de corda. Explico. Você pode usar, por exemplo, as batidas do seu coração como marcador do tempo. Se você acredita que suas batidas de coração ocorrem uma a cada segundo, se você contar 60, um minuto terá se passado. No caso, o marcador do tempo é o seu coração, o contador, sua mão sobre o coração e cérebro. No relógio mecânico, o marcador de tempo é o balanço, projetado para vibrar a uma frequência predeterminada. O contador é o escapamento. Ocorre que nem sempre o balanço vibra na frequência teórica para qual foi projetado, sendo influenciado por batidas do pulso, variações de temperatura que "aumentam e diminuem" o tamanho da espiral, do balanço, etc. Nos relógios a quartzo, o contador de tempo é um cristal de quartzo em forma de diapasão que, submetido a eletricidade, vibra também a uma frequência pré determinada. Bem... Deveria vibrar... Nos relógios a quartzo, duas coisas influenciam a precisão disso: temperatura, que atua do mesmo modo nos pêndulos, balanços, etc, alterando seu comprimento útil e, assim, sua frequência; e "fadiga de material", sendo simplista (a vibração continua do cristal o "estressa", e lá pelas tantas ele passa a sofrer variação. Deixemos isso de lado, pois é questão de desgaste). No final das contas, o que influencia mesmo um relógio de quartzo é a temperatura. Como se corrige isso? O quanto de variação em segundos que tantos graus de variação de temperatura acarreta no relógio é conhecido. Então, basta ao fabricante instalar um termômetro no sistema  e este monitorar a todo momento a temperatura. À medida que as mudanças vão ocorrendo, o processador aplica a solução ao horário.

O que diferencia um excelente movimento quartzo de outro, pois, é a compensação para temperatura. Quem começou isso, salvo engano, foi a Rolex, com o Oysterquartz (dê uma pesquisada no fórum pois há tópicos sobre o relógio). Atualmente, os movimentos ETA certificados como cronômetros (quartz) também são termocompensados.

Há apenas um ponto fora da curva aí, o Citizen Chronomaster, ou "The Citizen", que não usa compensação, mas sim um corte diferente no cristal, que é menos influenciado pela temperatura. O relógio é atualmente um dos mais precisos do mundo e tem faixa de variação de 10 segundos ao ano.


Flávio



Ps. Resolvi editar o texto e colocar um post script. Eu acho o Oysterquartz um relógio muito legal, porque coloca todo DNA da Rolex numa caixa padrão "Gerald Genta", que estava na moda na época. Ademais, tem o inusitado da coisa, porque ninguém vincula a Rolex ao quartzo. Mas não só: do início da sua produção nos anos de 1976 ou 77 até o fim, em 2001 (o último foi vendido uns dois anos depois, apesar de produzido anos antes), apenas 25 MIL FORAM PRODUZIDOS, o que faz dele um dos Rolex de menor produção da história. É um relógio bastante colecionável e, para quem curte Rolex, indispensável numa coleção.

[Edgar]

Flávio, sem comentários. Você é show. Te admiro muito. Muito obrigado.
Tenho o Bulova precionist, bem preciso. Mas não sei se faz o que prometem não...Rsrs

Abraços

Edgar

[kroiden]

Está faltando um botão "Curtir" nesse fórum.

Aprendi um monte de coisas nessa resposta do Flávio.

[flávio]

O bulova atua com outro princípio, não sei se acoplado a um mecanismo de compensação de temperatura, a altissima frequência. Os Omega marine chronometer usavam o mesmo princípio. A frequência é tão alta que os erros que porventura ocorrem se pulverizam, sendo simplista, no total. Há um texto meu no site principal chamado a evolução da frequência, que aborda a questão. Flávio

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[nlss33]

Puxa vida, esse é um dos motivos dos mais de 15 anos e 3000 membros do Fórum.

[GuilhermeAzeredo]

Ótimas explicações, Flávio!! Obrigado por mais estes sóbrios esclarecimentos!!

Abraços!

[Adriano]

Se me permitirem uma explicação um pouco diferente (na verdade o Flávio explicou parte dele, mas não a origem do problema), o principal fator que influencia a precisão em relógios a quartzo é a qualidade do oscilador de quartzo. Mais especificamente, o corte dele. Ou seja, tal qual em um relógio mecânico, é o fator de qualidade do órgão oscilador quem determinar a precisão do mecanismo. E por "fator de qualidade", leia-se o quão fiel é sua real frequência de oscilação comparada com a frequência teórica.

Ocorre que o cristal de quartzo é um material anisotrópico, o que significa que suas diversas características físicas, como resistência mecânica, densidade e coeficiente de dilatação térmica, variam conforme o eixo geométrico do material. Os osciladores de quartzo de melhor qualidade são aqueles cujo cristal é cortado com máxima precisão dimensional e também com relação à orientação da estrutura cristalográfica do material, produzindo assim uma vibração harmônica sem ruídos, previsível diante de mudanças de temperatura e principalmente, na frequência mais próxima possível da teórica. O cristal com o melhor corte possível tem uma curva previsível e autocompensatória de variação de frequência contra a mudança de temperatura.

O corte clássico é no formato de um diapasão, na direção do eixo ótico Y, com um desvio máximo de 5° do eixo (quando menor o desvio, maior a qualidade/precisão, e obviamente mais caro). Sua curva de frequência x temperatura é uma parábola, com a frequência mais próxima da teórica encontrada por volta dos 28°, com tendência de queda na frequência acima ou abaixo dessa temperatura. Porém esse tipo de corte não funciona bem para altas frequências, onde se usa o corte tipo AT, em forma de lente biconvexa, que se dá a exatos 35°15' do eixo ótico Z. A curva de frequência x temperatura é diferente, é senoidal (em forma de S) e muito estável entre 10 a 50°C, além de algumas outras vantagens (que não vêm ao caso aqui). Mas é algo muito caro de se fazer. Um exemplo desse tipo de oscilador é o dos Omega Marine Chronometer, de pulso ou mesa. Há ainda outros tipos de cortes, como barras ou simples discos, mas são raros em relógios. Na verdade, qualquer um que não seja o diapasão, é raro.

Seja lá qual for a qualidade do oscilador, ele é testado e para se descobrir o seu "desvio" e o circuito é programado para compensar esse erro. Hoje essa regulagem é fixa em circuitos comuns, coisa que antigamente era feita com um trimmer. Os osciladores hoje, mesmo os mais baratos, são melhores do que os do tempo dos trimmers, e nessa situação, o trimmer introduz mais erros do que possíveis vantagens. Então ele não é usado. O circuito é programado definitivamente (ou quase definitivamente, alguns permitem um ajuste forçado, outros permitem um ajuste único, uma vez na vida) para contar a frequência do oscilador contando com seu desvio (por exemplo, 32.680 Hz) e contando que ele deverá funcionar na temperatura do pulso (algo em torno de 28°C). Quanto melhor o oscilador, menos ele vai fugir disso, mesmo com a variação de temperatura. Quando pior, seu comportamento é imprevisível e ele varia mesmo com a programação compensatória do circuito.

Então é isso, o principal fator é a qualidade do oscilador, especificamente seu corte. O corte mais preciso oferece mais precisão, e é mais caro. Para além disso, vem a termocompensação como o Flávio falou.

Abraços!

Adriano

[kroiden]

Excelente, Adriano!

Me deu vontade até de comprar um relógio a quartzo. 

[Edgar]

O Flávio é o queijo, o Adriano a goiabada. Junte os dois dá isso. Só coisa boa!

Muito obrigado Adriano, você e o Flávio sem comentários. Nem tirando o chapéu é o suficiente.

Abraços

Edgar

[flávio]

Vivendo e aprendendo!

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[dan234]

Sensacional as informações fornecidas, fiquei curioso para ver como era o desenho do cristal de quartzo cortado "diapasão", dei uma busca na net e pra aqueles que como eu são leigos e ficaram curiosos também segue algumas fotos.

[Edgar]

O da Bulova Precisionist, é 262KHz por segundo...Já pensou?

Edgar

[edson rangel]

Um show de aprendizagem.

[dan234]

Com a curiosidade aguçada pelas explicações do Flavio e do Adriano sobre os fatores que influenciam a precisão e estava dando uma googleada por aí e achei este excerto falando sobre o movimento Bulova Precisionist citado pelo colega Edgar;

With Precisionist, Bulova has added a third prong to a standard two prong quartz crystal creating a torsional resonator. This innovation results in eight times the vibration frequency of a traditional quartz watch resulting in the most accurate watch with a continuously sweeping second hand. The aesthetic movement of the second hand becomes the symbol to the consumer of Bulova Precisionist and signals a watch with accuracy so exceptional, you can see it. The technology is accurate to 10 seconds per year as compared to most other quartz watches, which are accurate to fifteen seconds per month.

Traduzindo mal e porcamente, estaria dizendo que eles adicionaram ao o design tradicional de diapasão uma terceira ponta, algo como um "tridente" de quartzo, com isso criando um tipo de oscilador torcional e que essa inovação seria responsável pelo incremento em 8 vezes da frequência de vibração(oscilação), resultando na melhora de acuracidade e no movimento continuo do ponteiro de segundos e mais um bla bla de marketing e etc e tal..., bom fiquei procurando sobre esse sistema com três pontas da bulova e achei um artigo em inglês bem interessante (http://www.ieee-uffc.org/frequency-control/learning-eernisse.asp?page=6#TORSIONAL) explicando como funcionaria um diapazão de quartzo com oscilação torcional, seria algo como na figura abaixo:



Essa oscilação em forma de torção tendo uma amplitude menor possibilitaria um incremento da frequência (200-300khz), pelo resto que eu pude compreender do artigo, consegue-se criar correlações de frequência x temperatura, sendo um dos usos medir temperaturas com bastante precisão, numa faixa ampla de -50 a 250°C, podendo também ser usado criar sistema de oscilações mais complexos agindo como uma espécie de termoregulador com aumento insignificante de gasto de energia.

Sendo assim creio que mecanismo do Precisionist usa esse sistema de torção com 3 pontas como um híbrido, similar a este design de um sistema com torção patenteado pelo Dr. Hirofumi Kawashima para a Seiko:



Conseguindo assim atingir os alegados +-10 s/ano, sem uso de circuitos termocompensadores, assim entrando no mesmo patamar de precisão de alguns modelos high end de outras marcas (Grand Seiko, The Citzen, Omega Marine Chronometer, Breitling e etc...), mas tendo um preço bem menor (fiquei até com vontade de comprar um agora...kkk).

[spoiler]Achei boa pinta este Bulova - 96B259
[/spoiler]

Mas de qualquer modo estou apenas aproveitando minha insônia para divagar sobre o que eu andei lendo, sintam se a vontade pra me corrigir caso tenha falado alguma besteira.

[Edgar]

Amigos,

Só tenho que agradecer tantas explicações de peso. Isso não tem preço. Quem ensina coisas boas, é como se estivesse orando. Creio nisso.

Mas a grosso modo, depois de tudo dito, minha curiosidade é: Por que, algumas marcas como por exemplo a Casio, a Victorinox, e outras, que são marcas muito conhecidas com produtos de qualidade, seus relógios costumam adiantar um pouco digamos em 30 dias alguns segundos (se bem que vem no manual escrito essa possível variação, e outros como Seiko, Orient, Citizen, só alguns exemplos, possuem uma precisão bem maior? Tenho um relógio simples, de bolso, a quartzo da Technos, já o tenho há uns 10 anos, basicamente, não altera nada, só mecho nele na mudança de horário de verão, ou quando acaba a bateria.... Essa é a minha dúvida.

Desde já muito obrigado

Edgar

[Adriano]

Aí não tem como responder isso tecnicamente. Além de ser insuficiente para estabelecer uma estatística. Se você tivesse, por exemplo 20 relógios mais "nobres", e 20 mais baratos, e concluísse em uma observação o mais científica possível que os 20 mais baratos são bem mais precisos que os outros 20, a gente poderia até elocubrar alguma resposta mais precisa...

Mas na situação presente, pode-se atribuir simplesmente à sorte. Você deu sorte de que seu Technos está com uma máquina mais precisa que seus relógios mais caros.

Tenha ainda em mente que preço ou marca quer dizer muito pouco nesse sentido, ainda mais entre relógios quartzo, uma vez que são raros os relógios que usam realmente máquinas de qualidade. Ou seja, preço não anda junto com a qualidade do mecanismo, até uma certa faixa de preço. É ilusão pensar que o suíço de R$ 4k vem com uma máquina muito melhor que o nacional de R$ 400.

Aliás, até a faixa de preço de uns R$ 6k, os quartzo vêm equipados com máquinas tão simples e baratos quanto os de R$ 1k ou menos. É fácil você comprar um Orient com uma maquininha a quartzo Seiko que dá de 10 em todos os sentidos, inclusive precisão, em um suíço de R$ 3,5k. Fácil.

Então não associe uma suposta qualidade ou preço com uma precisão melhor, obrigatoriamente. As vitrines estão cheias de relógios a quartzo de alguns milhares de reais, equipados com máquinas de US$ 20,00. Enquanto os de centenas de reais vêm equipados com máquinas de US$ 10,00.

Abraços!

Adriano

[Edgar]

Adriano,

Matou a pau. Falou e disse. Parabéns mais uma vez.

Abraços

Edgar

[flávio]

Por falar nos Oyster Quartz, um modelo da primeira série, ainda com Beta 21 (não os movimentos termo compensados que discutimos acima), será vendido NOS em breve.

https://www.hodinkee.com/articles/rolexs-first-quartz-watch-5100-christies-geneva

[Enéias]

Daqui dá para se fazer um mestrado na área. Os caras são feras.