22/6/22

Casio comienza a utilizar tecnología de cuarzo termocompensada para mejorar su precisión


El nuevo GBD-200 de G-Shock. Imagen: Zona Casio


Desde el pasado año de 2019, Casio ha comenzado a implementar tecnología de cuarzo termocompensado (oscilador de cuarzo con compensación de su temperatura) para mejorar la precisión de algunos de sus relojes. Hay que señalar que la exactitud de un reloj electrónico depende de varios factores, como la calidad del cuarzo, de su aislamiento, oscilación a las temperaturas y pureza. Es un fino equilibrio bastante difícil de mantener, y que exige que el oscilador esté lo mejor aislado posible y su fabricación se realice en salas con atmósfera limpia (las conocidas como "salas blancas").

Pero eso no es todo, con las constantes tensiones se produce en el cuarzo el fenómeno de las impurezas, generadas por la propia vibración (estrés mecánico). Por lo tanto, en algunos relojes de gama alta se utiliza un cuarzo "envejecido" (se dice que Citizen y Seiko para sus movimientos de élite llegan a envejecer sus cuarzos durante tres meses con el fin de medir ese efecto y poder tenerlo en cuenta), logrando así un oscilador más fiable a esas tolerancias. Eso explica también por qué a medida que un reloj tiene más años, se vuelve a la vez más impreciso.



Frecuencia de un cristal de cuarzo, y su relación con la temperatura. Imagen: M. A. del Casar


Otro de los defectos conocidos es el de la estabilización o error de rastreo, que puede afectar a los relojes que han estado mucho tiempo parados. De ahí que siempre sea recomendable cambiar la pila lo más rápidamente posible una vez ésta se agote, ya que si se deja pasar mucho tiempo el valor de estabilización es diferente hasta que regresa a su equilibrio térmico, que afecta menos a los que han pasado un proceso de envejecimiento.

El otro inconveniente es la sensibilidad a la temperatura. Desde hace muchos años es bien conocido que la precisión de un oscilador de cuarzo se ve muy afectada por la temperatura de trabajo. Con el fin de hacer frente a esto se desarrollaron tecnologías como la TCXO (Temperature Compensated Oscillator), o la TCVCXO (Temperature Compensated Voltage Controlled Crystal Oscillator). Uno de los primeros relojes en ofrecer un movimiento termocompensado fue el Rolex Oysterquartz. Otro ejemplo es el Grand Seiko 9F con sus 9RA2/9RA5, cuya temperatura es medida durante 540 veces en periodos fijos a lo largo de un día, con lo cual consiguen precisiones del orden de +/- 10 segundos por mes, y como máximo +0.5 segundos por día. No en vano fueron ellos uno de los mayores impulsores del reloj de cuarzo como lo conocemos, ya que gracias a su investigación de casi una década (y no menos importante, a la liberación que hicieron de sus patentes para que el resto de marcas las usaran) consiguieron que un cristal de cuarzo pudiera ser lo suficientemente estable como para usarlo como oscilador en un reloj.


Diagramas básicos con algunas de las tecnologías de compensación, partiendo de las más básicas sin compensación (XO). Nótese la fluctuación comparativa entre unas y otras en la banda de frecuencias para diferentes temperaturas. Imagen: M. A. del Casar


Básicamente, el funcionamiento de un reloj termocompensado se basa en el monitoreo de la temperatura, y dependiendo de sus variaciones un controlador va corriegiendo el desfase. Es una tecnología que Casio no solía implementar hasta fechas recientes, y que explica por qué modelos como los GBD-200, tal como contaba el GES en uno de sus vídeos, estaba dotado de un sensor de temperatura. Es de suponer que no solamente el GBD-200, sino toda su familia que hereda sus módulos con tecnología MIP (GBD-100, GBD-H1000...), cuenten con tecnología MEMS (MicroElectroMechanical System) de tipo termocompensado.

También explica, dicho sea de paso, por qué es tan complicado bajar de los +/- 15 segundos al mes que Casio solo ofrece en sus modelos de gama medio/alta, e incluso un buen número de Baby-G y Edifice (como por ejemplo los BGA-180 o los EFV-C100, respectivamente) no puedan ofrecer menos de 30 segundos de precisión por mes. Si no se cuenta con un sistema termocompensado, se debe producir un cristal más fiable acudiendo al soporte de impurezas, al aislamiento, y a un proceso de fabricación más exigente que conlleva, obviamente, un coste más elevado.


Precisión y estabilidad para una frecuencia dada (en el eje de abscisas tiempo, ordenadas frecuencia). Imagen: Carleton University


Es normal que movimientos básicos de Casio, como los módulos de algunos F-201 o B640, lleguen a los límites de esos 30 segundos por mes. Sin embargo, se da la paradoja de que algunos poseedores de simples F-91 hablen y se asombren sobre la fiabilidad y exactitud de ese tipo de relojes, de la gama más básica de Casio. Dejando de lado que pueden salir a la venta unidades más precisas que otras -te puede llegar un F-91 que se desvíe 10 segundos al mes, y otro que se desvíe 40, algo totalmente aleatorio-, conviene volver a recordar el tema de la temperatura. Si siempre tenemos el reloj en un ambiente con una temperatura media bastante constante, las cifras de desviación no variarán demasiado. Pero incluso aunque usemos el reloj bajo diversos rangos de temperatura, puede que unas compensen a las otras (algo así como si un reloj mecánico se nos atrasa durante la noche si lo dejamos en determinada posición guardado, y luego se nos adelante por la mañana en otra posición, lo que haría una media bastante equilibrada y como resultado, a pesar de sus variaciones, la precisión del reloj a lo largo del día sería buena) y acabe dando una meritoria exactitud.

Sea como fuera, es siempre una buena noticia que Casio acuda a este tipo de tecnologías, porque así todos podremos disfrutar de un reloj muy preciso sin necesidad de realizar continuos reajustes, bien sea manualmente, o recurriendo a elementos auxiliares como Bluetooth o Waveceptor.


Calibre termocompensado de Seiko. Este calibre usa un oscilador en cámara de vacío envejecido durante tres meses, junto con un extremadamente miniaturizado IC y un sensor de temperatura de tipo SOI-IC. Imagen: Seiko


| Redacción: ZonaCasio.com / ZonaCasio.blogspot.com




| Tecnologia | | Cuarzo | | Electronica | | Termocompensado |

7 comentarios:

  1. Muy muy interesante. Ahora lo importante es que cuando lleven dicho compensador, lo avisen.

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  2. Excelente investigación, de 10.
    Bien por Casio, estaba claro que era extraño ver un termometro en los menus secretos de estos relojes... Algo no cuadraba.

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  3. ¿Por que Casio no le da mas visibilidad a este tipo de cosas? Creo que beneficiarian mucho a la marca.

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  4. ¡Que gran investigación y qué importante hallazgo! Además muy bien explicado y con documentación.

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  5. Anónimo22.6.22

    Buen trabajo de información y divulgación como acostumbra siempre ZonaCasio, felicidades.

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  6. MarcosCD24.6.22

    como sigan así ,no es de extrañar que puedan hacer un reloj atomico en miniatura ,el futuro es ahora

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