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Eine Quarzuhr ist ein Zeitmesser, in dem weder Feder, Unruh noch Hemmung vorhanden ist, sondern stattdessen ein elektrisches Quarzwerk. Es handelt sich bei Quarzuhren um elektromechanische oder vollelektronische Uhren, deren Taktgeber ein elektronischer Quarzoszillator ist, dessen Frequenz mit Hilfe eines Uhrenquarzes gehalten wird.
Vorteil von Quarzuhren: Hohe Ganggenauigkeit
Quarzuhren sind wesentlich genauer als mechanische Uhren. Die Abweichung einer mechanischen Uhr kann bei vier bis sechs Sekunden pro Tag liegen, eine Quarzuhr hat in der Regel nur eine Abweichung von einer Sekunde pro Woche. Quarzuhren mit einem Uhrenquarz mit der üblichen Schwingfrequenz von 32.768 (=215) Hz haben normalerweise einen Uhrgang (fortschreitende Abweichung) von ± 10 bis 30 Sekunden im Monat. Da sich dieser Fehler kumuliert, muss auch eine Quarzuhr öfter synchronisiert werden, also auf den Zeitwert einer genaueren Uhr oder eines Zeitzeichensenders eingestellt werden. Eine Quarzuhr mit digitaler Anzeige hat neben seiner hohen Ganggenauigkeit noch einen weiteren Vorteil: Aufgrund der fehlenden Mechanik ist sie resistenter gegen Beschädigungen.
Wer entwickelte die erste Quarzuhr?
1919 entwickelte H. M. Dadourian die erste Quarzuhr. Diese basierte auf Ultraschall-Experimenten mit Schwingquarzen durch Paul Langevin. Diese ersten Prototypen wiesen jedoch – ebenso wie die 1929 von dem kanadischen Telekommunikationsingenieur Warren Marrison bei Bell in den Vereinigten Staaten entwickelten – wegen nicht ausreichender Temperaturkompensation schlechtere Gangresultate auf als die zu dieser Zeit noch üblichen mechanischen Präzisionspendeluhren. -
Erst die Quarzuhren von Adolf Scheibe und Udo Adelsberger in den 1930er-Jahren erreichten deutlich bessere Gangresultate. Die Miniaturisierung der Elektronik führte um 1970 zu den ersten Digitalstoppuhren und Quarz-Armbanduhren.
Wie funktioniert eine Quarzuhr?
Eine Quarzuhr bedarf elektrischer Energie, die sie über eine Batterie oder eine Photovoltaik-Anlage (Solarzelle) erhält. Der Quarzkristall wird durch Anlegen einer Spannung in Schwingungen versetzt. Die Schwingungsfrequenz liegt bei 32768 Hertz (Schwingungen pro Sekunde). Diese wird in der Quarzuhr durch eine elektronische Schaltung auf eine Schwingung pro Sekunde reduziert. Ein Mal pro Sekunde erzeugt der Quarz einen Impuls, der eine LED-Anzeige oder einen Schrittschaltmotor steuert. Der Schrittschaltmotor entspricht dabei dem eines analogen Zeigerwerks in einer mechanischen Uhr. Dieser Motor treibt den Sekundenzeiger an, der mechanisch mit den anderen Zeigern verbunden ist.
Komplikationen
Genau wie mechanische Uhren können Quarzuhren verschiedene Komplikationen aufweisen. Beispiele komplexer Quarzuhrwerke für Armbanduhren sind: Das Kaliber 6870 von Citizen mit sechs Zeigern, Datum und mit vier Drückern zusätzlich zur Krone, bei dem ein Chronograph, ein Ewiger Kalender, zwei Wecker, ein Abwärtstimer und eine zweite Zeitzone realisiert sind. Die meisten Zeiger haben Mehrfachverwendungen; der jeweils aktive Modus wird über einen eigenen Zeiger mit Stellungen wie TIME, ALM, CHR etc. angezeigt. Das Kaliber 633 von Jaeger-LeCoultre (ab 1987) mit 233 Bauteilen und 27 Lagersteinen verfügt über Zeit- und Datumsanzeige, Wecker und mechanischen Chronographen. Verwendet wurde dieses Kaliber zum Beispiel in der IWC Ingenieur Chrono Alarm.