Como se fazem relógios?

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1 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Como se fazem relógios? Relógios Digitais Projeto FEUP Grupo: 02 Francisco Luís Machado Campos José Abílio Ribeiro da Silva Tiago Jorge Maia Prata Luís Rodrigues de Castro Turma: 1M4 4/11/2013 1

2 1. Introdução 2. História do relógio 3. História do relógio digital 4. Funcionamento dos relógios I. Equipamentos com ligação à corrente elétrica II. Equipamentos alimentados a pilhas III. Osciladores de Quartzo IV. Tipologia de Mostradores a. Díodo foto emissor (led) b. Filamento ou plasma c. Lcd (liquid cristal display) 5. Materiais constituintes dos relógios I. O plástico II. O vidro 6. Conclusão 2

3 Desde a sua origem que o Homem sentiu necessidade de medir o tempo, de o controlar e manipular de modo a conseguir gerir a sua vida mais facilmente ; Dessa necessidade surgiu o relógio, objeto de medição do tempo criado para este efeito ; No entanto os primeiros relógios eram de complicada utilização e os acelerados estilos de vida precisavam de uma maneira mais prática de ler as horas ; Assim surgiu o relógio digital, que é atualmente o tipo de relógio onde a leitura é mais fácil. 3

4 O primeiro tipo de relógios inventados foi o relógio de sol, seguindo-se as clepsidras (relógios simples de água) e as conhecidas ampulhetas (relógios de areia) ; Bem mais tarde foi inventado o primeiro relógio mecânico, pelo papa Silvestre II. Em 1500, Peter Henlein inventou o relógio de bolso ; Como existiam poucas pessoas com relógio de bolso, este era considerado um item raro e luxuoso, sendo usado maioritariamente por membros da alta aristocracia ; Mais tarde apareceu o relógio de pulso, que revolucionou totalmente o modo de ver o tempo e aumentou a utilização de relógios, tornando-os mais vulgares. 4

5 Um relógio digital é um tipo de relógio em que o tempo é exibido através de números, contrariamente ao analógico em que o tempo é demonstrado por ponteiros ; Os relógios digitais são associados a unidades eletrónicas, mas a parte do digital refere-se à exibição, e não ao mecanismo de processamento ; Em 1883, Josef Pallweber inventou o relógio digital de bolso. Em 1920, apareceu o primeiro relógio digital de pulso, com o mesmo mecanismo que o relógio deste inventor ; Em 1970 surgiu o primeiro relógio de pulso digital com mostrador LED. O nome deste relógio era Pulsar, criado pela empresa Hamilton Watch Company. 5

6 Os relógios digitais estão presentes em vários aparelhos eletrónicos, como os telemóveis, televisões, etc. ; Os componentes essenciais que constituem os relógios digitais são a fonte de energia, os osciladores de quartzo (em alguns casos), os divisores, os contadores e os mostradores de LED s, filamentos ou LCD s ; Os relógios digitais podem ser também alimentados de duas formas: Corrente elétrica Pilhas 6

7 Nos relógios cuja fonte de energia é a corrente elétrica, esta fornece 60Hz, que é necessário transformar em 1Hz ; Então usam-se 2 divisores: um divide por 6 (60Hz para 10Hz) e o outro divide por 10 (10Hz para 1Hz), obtendo 1 pulso elétrico por segundo ; Depois temos os contadores, que contam os pulsos e transformam-nos em números, que são depois apresentados nos mostradores ; Normalmente há 3 contadores, para as horas, minutos e segundos ; Quando o contador dos segundos chega a 60, este emite um pulso para o dos minutos. Quanto este último chega a 60, emite também um pulso para o contador das horas. 7

8 A alimentação através do recurso a pilha é outra possibilidade. Estas convertem a energia libertada numa reação química em energia elétrica ; Há dois grupos de pilhas: as primárias (cuja reação é irreversível, logo não podem ser recarregadas) e as secundárias (que podem ser recarregadas) ; Nos relógios digitais usamos pilhas primárias, que podem ser secas ou alcalinas ; 8

9 O oscilador de quartzo substitui a frequência da rede elétrica e está mais associado a equipamentos alimentados a pilhas/baterias; O efeito piezoelétrico é um processo que consiste em aplicar tensão num cristal, neste caso de quartzo, produzindo uma corrente elétrica na sua superfície e fazendo o cristal vibrar a uma frequência bem definida; A temperatura, tamanho e forma dos cristais são fatores que alteram a frequência de vibração destes; A preocupação das empresas relojoeiras é ter um bom rácio entre o tamanho do cristal e a frequência de vibração, que não pode ser muito alta por causa do gasto energético. 9

10 Existem 3 tipos de mostradores: os de LED, filamento e os de LCD. Díodo foto emissor (LED): O LED é um componente semicondutor que consegue transformar a energia elétrica em luz, ocorrendo esta transformação no estado sólido; Este componente tem um terminal positivo e um negativo. Dependendo de como seja polarizado, este vai permitir, ou não, a passagem de corrente elétrica e, consequentemente, a geração de luz. 10

11 LCD (liquid cristal display): A utilização de LCD s é muito frequente na indústria dos computadores, televisões e relógios digitais; Este tipo de mostradores usa uma tecnologia baseada na propriedade de certos cristais se poderem orientar segundo um campo elétrico; Estes mostradores normalmente têm uma proteção de vidro ou plástico e, do lado de dentro, encontra-se o cristal num meio líquido; Elétrodos transparentes são eletrizados por uma corrente elétrica e produzem um campo elétrico que permite a passagem de luz. 11

12 Plástico nos relógios digitais: Os tipos de plásticos normalmente mais utilizados na composição dos relógios digitais são, no visor, o PMMA, devido à sua semelhança com o vidro, e na estrutura os ABS ou os PP; O plástico ABS é um termoplástico que tem uma elevada resistência térmica, química e à fadiga; O PP (polipropileno) é um termoplástico produzido a partir da polimerização do gás propileno. 12

13 O vidro: O vidro é obtido através de várias matérias-primas numa certa proporcionalidade. Estas são a sílica (SiO2), carbonato de sódio (Na2CO3), carbonato de cálcio (CaCO3) e componentes que dão a coloração ao vidro; Para fazer o vidro usado nos relógios usamos um processo a que se dá o nome de prensagem. 13

14 O relógio em geral tem uma importância bem definida na sociedade mundial, que precisa do tempo para controlar melhor a vida; O relógio digital é o tipo de relógio mais prático a nível de leitura, mas o seu funcionamento e criação são complexos. 14