Quarzuhr

Eine Quarzuhr ist eine Uhr, bei der ein Quarzkristall als Taktgeber zum Einsatz kommt. Die Quarzkristalle steuern mittels einer elektronischen Schaltung das Räderwerk einer herkömmlichen Analoguhr oder liefern die Schaltimpulse für Digitaluhren. Im Vergleich zu anderen Taktgebern wie einer Unruh oder einem Pendel lässt sich mit Quarzkristallen ein deutlich präziserer Takt erzeugen.

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1 Aufbau

Als Energiequelle können sowohl das Stromnetz als auch Batterien und Solarenergie zum Einsatz kommen. Ähnlich wie Automatikuhren können Quarzuhren außerdem per Schwungmassegenerator betrieben werden. Der Quarzkristall ist einem Metallgehäuse verbaut und mit der Steuerelektronik verbunden. Er hat in den meisten Fällen die Form einer Stimmgabel oder eines Stabes. Der Quarzkristall wird auch als Uhrenquarz bezeichnet. Eine Steuerelektronik verbindet Energiequelle und Quarzkristall. Außerdem überträgt die Steuerelektronik den Takt an die mechanische bzw. digitale Zeitanzeige.

2 Funktionsweise

Quarzuhren nutzen den sogenannten piezoelektrischen Effekt in umgekehrter Form. Werden Piezoelektrische Metalle und Kristalle verformt, erzeugen sie eine elektrische Spannung (direkter Piezoeffekt). Im Gegensatz dazu wird bei Quarzuhren eine elektrische Spannung an den Quarzkristall angelegt, so dass sich dieser verformt (inverser Piezoeffekt). Wenn keine elektrische Spannung anliegt, nimmt er wieder seine ursprüngliche Form an. Durch das Anlegen einer Wechselspannung wird der Quarzkristall zum gleichförmigen Schwingen angeregt. Bei Quarzuhren schwingt der Quarzkristall mit 32.768 Hz, also genau 32.768-mal pro Sekunde. Dies wurde für die Zeitmessung als Standardschwingungszahl festgelegt und entspricht 2¹⁵. Die Steuerelektronik misst die Schwingungen des Quarzkristalls und erzeugt aller 32.768 Schwingungen einen Takt. Mit dem so erzeugten Sekundentakt wird dann ein mechanisches Räderwerk oder eine Digitalanzeige gesteuert.

3 Eigenschaften

Die Ganggenauigkeit einer Quarzuhr beträgt ± 10-30 Sekunden im Monat. Gangabweichungen einer Quarzuhr lassen sich auf verschiedene Arten minimieren oder ausgleichen:

möglichst konstante Temperatur oder dauerhafte Temperaturkompensation
manuelle Anpassung des Teilerverhältnisses in der Steuerelektronik
Synchronisation per Zeitsender (Funkuhr)

4 Geschichte und Marktrelevanz

Bereits 1929 wurde die erste Quarzuhr gebaut, die sich mit ihrer Genauigkeit von rein mechanischen Uhren deutlich abhob. Zwar wurden die ersten Quarz-Armbanduhren Mitte der 1960er Jahre unter großem finanziellem Aufwand in einem Schweizer Technologiezentrum, dem Centre Électronique Horloger (CEH), entwickelt. Doch wurde diese Technologie seitens Europa, Nordamerika und nicht zuletzt der Schweiz selbst in ihrer Marktrelevanz unterschätzt.^[1] Obwohl die Quarzuhr eine exaktere Zeitmessung ermöglichte, setzte der Großteil der traditionellen Schweizer Uhrenindustrie weiterhin auf mechanischen Uhren und investierte in den 1970er und 1980er Jahren verstärkt in die Perfektion traditioneller Uhren. Der japanische Hersteller Seiko führte zwar schon in den 1960er Jahren mit dem Schweizer Uhrenkonzern Rolex ein Wettrennen um die erste Quarz-Armbanduhr der Welt. Doch Seiko konnte bereits 1969 mit der Massenproduktion von Quarz-Armbanduhren beginnen, während Rolex erst im April 1970 eine Quarzuhr aus Eigenproduktion vorstellen konnte.^[2] Die Verbindung aus günstigem Preis und technischer Überlegenheit sorgte für eine lang anhaltende japanische Marktdominanz. In Europa und Nordamerika litten die Uhrenhersteller hingegen unter einer wirtschaftlichen Krise, die von 1970 bis Mitte der 1980er Jahre dauerte und als sogenannte Quarzkrise in die Geschichte einging. Seither hat sich eine Zweiteilung des Marktes ergeben. Quarzuhren gibt es als preisgünstige Massenware sowie auch als hochwertige Liebhaberstücke. Mechanische Uhren hingegen zielen vor allem auf besser situierte Kunden, da sie durch den höheren Produktionsaufwand deutlich teurer sind und in der dementsprechenden Ausstattung schnell einen fünfstelligen Betrag kosten können. Die Quarzuhr hat allerdings den Ruch des billigen Asienimports längst abgelegt, was sich auch daran zeigt, dass viele Händler^[3] beide Spielarten der Armbanduhr parallel anbieten. Sogar die Firma Rolex bot 1971 ausnahmsweise eine Serie als Quarzuhr an.