Partes del reloj

Esfera de un reloj de cuadro

El reloj con esfera tradicional suele contar con manecillas para la hora, minutero (para los minutos) y segundero (para los segundos)y el horario(la hora). 

Además, puede contar adicionalmente con despertador y/o calendario

Funcionamiento de los relojes electrónicos

Reloj electrónico de engranajes

Pantalla de reloj digital con segundos

Un reloj electrónico es un reloj en el que la base de tiempos es electrónica o electromecánica, al igual que la división de frecuencia. 

La exactitud del reloj depende de la base de tiempos, que puede consistir en un oscilador o en un adaptador que, a partir de una referencia, genera una señal periódica.

El divisor de frecuencia es un circuito digital formado por una sucesión de contadores hasta obtener una frecuencia de 1 Hz, que permite mostrar segundos. 

Si se quiere mostrar décimas, la división se detiene al llegar a los 10 Hz. 

Esta frecuencia pasa al módulo de presentación, que puede ser de carácter electrónico o mecánico, donde otros divisores van separando los segundos, minutos y horas para presentarlas mediante algún tipo de pantalla.

Funcionamiento de los relojes mecánicos

Los relojes mecánicos carecen en la mayoría de los casos de componentes electrónicos, este tipo de relojes cuentan con un sistema mecánico fabricado generalmente en metal, en donde la fuerza motriz necesaria para poner en marcha la maquinaria es proporcionada por un muelle motriz o por medio de pesas conectadas por cadenas o cables, en la cultura popular, es comun referirse a la carga de el muelle motriz como dar cuerda, sin embargo este termino es erroneo, y solo es aplicble a los relojes de pesas, en donde literalmente se le da cuerda a un cilindro dentro de el reloj para que de esa manera continue el desenso de la pesa que da vida a el reloj, dentro de un muelle motriz, se encuentra una banda o cinta de acero templado el cual, al enrollarse, genere fuerza de torsión usada por el reloj para mover el mecanismo, bien sea de marcha o de soneria, por medio de un tren de engranajes se reduce la fuerza y aumenta la velocidad, finalizando en una rueda dentada de manera especial, llamada rueda de escape, la cual conecta con una pieza llamada Ancora.

Esta pieza es la encargada de convertir el movimiento rotatorio de los engranajes, en un desplazamiento de izquierda a derecha que se trasmite a un volante o a un péndulo para proveerles la energía suficiente para oscilar, es el contacto entre estas dos piezas rueda de escape y Ancora el que produce el famoso tic-tac, normalmente el numero de engranajes que posee un reloj mecanico, es consecuncia directa de el tiempo estimado en que el muelle o la pesa. 

Le proveera de energia suficiente para funcionar, asi, si un reloj mecanico, por ejemplo un despertador, esta construido para almacenar 24 horas de marcha, el numero de ruedas sera generalmente de cinco, desde el engranaje de el muelle, hasta la rueda de escape, por otro lado, si se trata de un reloj de pared, en donde la reserva de marcha esta diseñada para durar 192 horas (ocho días).

Entonces se añadirá una rueda extra justo después de el muelle motriz para de esta forma, aumentar la velocidad de el mecanismo de escape en relación a la velocidad de rotación de el muelle motriz, aunque en estos casos se requerirá de muelles mas poderosos, para compensar la perdida de fuerza causada por el aumento en la relación de los engranajes, finalmente, la hora se muestra siempre en formato analógico, por medio de manecillas, que usan el giro de los engranajes internos, usualmente la rueda primera, para los relojes de 1 día, y la rueda segunda para los de 8 días, para convertir el movimiento de el tren de engranajes, controlado por el sistema de escape, en indicaciones comprensibles para las personas.

Quienes realizan la lectura de la hora fijándose en la posición de manecillas frente a una escala horaria fija en el frente de el reloj, cabe resaltar, que el minutero en el reloj mecánico, a diferencia de el horario, no posee un tren de engranajes independiente que ajuste la relación para marcar la hora, este se encuentra fijo a la rueda que usualmente conecta con el muelle motriz, dicha rueda posee un eje que sobre sale, en frente de la maquinaria, y que es de echo el eje, conocido como "cañón", donde se conecta el minutero, por lo tanto esta rueda gira una vez cada 60 minutos exactamente.

El horario realiza una reducción de velocidad, usando un pequeño tren de engranajes ubicado en la parte frontal de el reloj justo entre el minutero y el horario, la relación entre ambos seria entones de 1/60, este mecanismo también se encuentra en todos los relojes electrónicos con lectura analógica.

Base de tiempos

El tipo de base de tiempos utilizada es tan importante que suele dar nombre al tipo de reloj. 

Las más habituales son :

Patrón red. 

No tiene oscilador y utiliza como referencia los 50 Hz (ó 60 Hz) de la red. 

Es la más simple, pero es bastante exacta a medio plazo, pues las alteraciones en la frecuencia de red suelen compensarse a lo largo del día. 

Tiene dos inconvenientes importantes :

Necesita una señal "limpia", para lo cual se suele filtrar antes de aplicarla a los contadores.

Necesita la red, lo que no permite su utilización portátil y además, frenta a un corte de luz, pierde la hora. 

Existen modelos que incluyen un oscilador y pilas o baterías, de modo que el oscilador y los contadores siguen funcionando durante el corte, con lo que no se pierde la hora.

Emisora patrón. 

La base de tiempos viene a ser algún tipo de PLL, enganchado con alguna de las emisoras horarias.

Se ponen en hora solos y cambian al horario de invierno o verano de forma autónoma. 

Su inconveniente es que necesita la señal horaria, de modo que en zonas "oscuras" no presenta mayores ventajas.

Reloj de diapasón

El oscilador está controlado por un diapasón intercalado en el lazo de realimentación. 

Ya ha caído en desuso, pero en su momento eran de gama alta, y Bulova, por ejemplo, disponía de relojes de diapasón de pulsera.

Reloj de cuarzo

Sustituye el diapasón por un resonador de cuarzo, habitualmente a 32768 Hz, por ser potencia exacta de dos, lo que simplifica el divisor de frecuencia. 

Por su estabilidad y economía ha desplazado a todos los otros tipos de reloj en las aplicaciones habituales.

Reloj atómico (Amoníaco, cesio, etc) 

Se basa en incluir en el lazo de realimentación una cavidad con moléculas de la sustancia adecuada, de manera que se excite la resonancia de alguno de sus átomos.

El reloj mecánico se basa en un pulsador que puede ser de 1 Hz o submúltiplo. 

Por lo general este pulsador era un mecanismo de escape mecánico en el cual la energía almacenada en un muelle era liberada de manera constante y lenta. 

El sonido de tic-tac del reloj corresponde a este sistema de escape que es el responsable de generar la base de tiempo del reloj y brinda movimiento al segundero; tanto el minutero como el horario son movidos mediante trenes de engranajes que transforman la relación del segundero en 1/60 para el minutero y de éste 1/60 para el horario.

Un reloj digital consta de un oscilador, generalmente de cuarzo el cuál mediante divisor de frecuencia, a similitud de los trenes de engranajes, genera las señales de 1 Hz, 1/60 Hz y 1/3600 Hz para el segundero, minutero y horario respectivamente. 

En este caso los distintos pulsos eléctricos pasan a 3 contadores en cascada que se corresponden en la pantalla a los segundos, minutos y horas respectivamente. 

Estos contadores están acoplados para permitir la secuencia necesaria de conteo y de señalización entre un contador y otro, a saber 0 al 59 para los segundos y los minutos y 0 a 24 o 1 a 12 para las horas, según el diseño particular o la configuración en modelos que permiten ambas.