Como funcionam os relógios Seiko quartz?

Já tratamos dos relógios Seiko mecânicos, Seiko Kinetic e Seiko Solar em nossa Série Movimentos, hoje falarei dos relógios a quartzo. No artigo que conta a história completa da Seiko (aqui) mencionei que foi esta empresa quem lançou o primeiro relógio de pulso movido a quartzo do mundo, entretanto tal tecnologia começou a ser desenvolvida quase um século antes de chegar aos nossos pulsos.

Em 1880 os irmãos Pierre e Jacques Curie descobriram que o quartzo (além de alguns outros cristais) tinha a qualidade de se deformar, voltar à forma original (vibrar) e gerar energia após sofrer pressão por parte de algum objeto mecânico. Ademais, observaram que o oposto também ocorria, ou seja, caso um impulso elétrico passasse pelo cristal ele também vibrava de maneira regular e constante, propriedade conhecida como efeito piezoelétrico.

A partir dessas descobertas e já na tentativa de medir o decurso temporal, surgiram os primeiros osciladores de quartzo que eram estruturas basicamente compostas por circuitos eletrônicos capazes de criar sinais elétricos de forma regular e com bastante precisão.

Algumas décadas depois, precisamente em 1927, o canadense Warren Marrison baseou-se nesses experimentos e pela primeira vez o mundo presenciou um relógio a quartzo. O mecanismo era parcialmente conhecido, um minúsculo pedaço do cristal recebia a corrente elétrica e vibrava de maneira extremamente precisa e regular. Um núcleo de processamento analisava as vibrações e as convergia em movimentos dos ponteiros. O único porém era que o relógio tinha o tamanho de uma pequena sala!

Em 1963 a fase moderna do relógio a quartzo teve início e um nome, desta vez japonês, estava à frente do projeto. Tsumeya Nakamura tornou-se diretor do laboratório Suwa Seikosha e passou a gerenciar o Projeto Seiko Quartzo com empenho quase obsessivo na tentativa reduzir o relógio e colocá-lo em um pulso humano.

Em 1969 a Seiko disponibilizou mundialmente, pela primeira vez na história, um relógio de pulso com movimento a quartzo comercialmente viável. O lançamento ocorreu dia 25 de dezembro de 1969 e a revolução recebeu o nome de Seiko Quartz Astron.

O relógio apresentou desempenho inigualável. A precisão era absoluta, oscilava no máximo 0,2 segundos por dia, 5 segundos por mês ou 1 minuto por ano, 100 vezes mais preciso do que qualquer outro relógio da época e funcionava continuamente por um ano, ou 250 vezes mais do que a maioria dos relógios mecânicos.

Inúmeras tecnologias únicas foram desenvolvidas e aplicadas para a criação do Seiko Quartz Astron, foi o caso da adoção de um oscilador de cristal cortado em forma de  diapasão (imagem acima), o desenvolvimento de um circuito integrado e de um motor de passo para interpretar corretamente os sinais do oscilador de quartzo e posteriormente movimentar os ponteiros. A frequência do quartzo nessa época era de 8.192 Hz, um quarto da frequência atualmente utilizada pela maioria dos relógios.

A Seiko não monopolizou os direitos de patente sobre estas tecnologias e tornou-as acessíveis ao mundo inteiro, tendo muitas delas se convertido em padrões mundiais e contribuído para o desenvolvimento dos relógios de pulso a quartzo atuais.

Uma das grandes características do relógio de pulso de quartzo é o movimento do ponteiro de segundo. Nos relógios mecânicos o ponteiro de segundo se movimenta quase constantemente, o que leva a um grande gasto de energia e também a um belo movimento fluído. O ponteiro do relógio a quartzo se desloca e para a cada segundo, economizando energia e garantido maior longevidade. Uma bateria assegura em média um a dois anos de funcionamento ao relógio, já a corda completa de um relógio mecânico garante poucos dias de funcionamento.

Importante destacar que nessa mesma época a tradicional relojoaria Suíça também trabalhava em seu relógio de pulso a quartzo, tendo o Astron sido lançado menos de um ano antes da introdução do movimento Swiss Beta 21, que foi desenvolvido por 16 fabricantes de relógios suíços e usado pela Rolex, Patek Philippe e Omega em seus modelos eletrônicos.

Simplificando, o relógio a quartzo funciona através da energia fornecida por uma bateria que passa pelo cristal de quartzo, este vibra atualmente 32.768 vezes por segundo, uma central analisa essas vibrações e movimenta os ponteiros ou gera os números em um display.

A precisão inerente e o baixo custo de produção resultaram na proliferação de relógios de quartzo até os dias de hoje e  ameaçou drasticamente a tradicional indústria de relógios mecânicos, tendo diversas empresas suíças fechado suas portas, mas isso é assunto para outro artigo.

A título de curiosidade, um relógio chinês a quartzo custando um dólar é mais preciso que um Rolex automático de 100 mil dólares! Falarei mais sobre esse aparente conflito em breve e deixo aqui uma pergunta, a maioria de seus relógios são de que tipo de movimento?

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