خب همونجور که از متن پیداس میخوایم در مورد کریستال صحبت کنیم. این سوال خیلی قبل ترها برای من پیش اومده بود، زمانی که شروع کردم با بردهای AVR و Arduino کار کنم. کریستال چیه؟! چرا اینقدر اهمیت داره؟! چرا وقتی داخل مدارهامون استفاده نمیکنم، مدارها به درستی کار میکنن!! ولی گاهی به مشکل میخورن!!
پس با ادامه متن همراه باشید تا کریستال رو به ساده ترین حالت ممکن براتون شرحه شرحه کنم و توضیح بدم.
به نظر من برای اینکه بدونیم وظیفه یک شخص، یک قطعه و یا هرچیز دیگه ای چیه؛ اول باید بفهمیم اون چیز به چه شکلی کار میکنه. و اگه بدونیم اون چیز به چه شکلی کار میکنه مسیر هموارتری برای فهمیدن چیزها بعدش رو خواهیم داشت. پس اول اجازه بدید یک تاریخچه مختصری راجبع کشف کریستال‌ها بهتون بگم.
قضیه بر میگرده به سالیان قبل؛ جایی در قرن هجدهم. جایی که دوتا برادر کنجکاو به چیزی پی بردن. اونا فهمیدن که بعضی از مواد خاصیت عجیبی دارن!! و اون خاصیت عجیب اینه که وقتی تحت فشار قرار میگیرن تولید الکتریسته میکنن!! میتونید حدس بزنید چقدر خوشحال بودن از این که چیزی رو در این جهان فهمیدن.
ولی کار به همینجا ختم نشد و یک سال بعد شخصی به اسم گابریل لیپمان فهمید که این خاصیت یعنی تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی، برگشت پذیر هست. یعنی چی؟ یعنی اگه ما به اون مواد الکتریسیته بدیم هم به ما ارتعاشات کاملا منظم و پایدار میده. که این پدیده رو پدیده پیزوالکتریکی نام گذاری کردن.
حالا تمام این ها به ما چه ربطی داره؟! باید بهتون بگم که کریستال کوارتز دقیقا همین خاصیت رو داره. از خاصیت تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی اون، در فندکِ گازهای خانگی و یا فندک های جیبیتون بارها استفاده کردید. زمانی که فندک رو فشار دادید و تغغغغغغ!! بعله بعله، این همون کوارتز هست که بر اثر برخورد یک جسم به اون، برای شما تولید جرقه میکنه!! ولی خاصیت برعکس اون چی؟! خاصیت تبدیل انرژی الکتریکی به اون ارتعاشات منظم و پایدار. باید بهتون بگم که نکته دقیقا همینجاست. ما که با کامپیوترها و بردهای الکتریکی سر و کار داریم، کریستال هارو به خاطر تولید پالس های منظم و پایدارش دوست داریم!
3 کارخانه فرضی رو در نظر بگیرید که یکی از اون ها بند کفش تولید میکنه، یکی دیگه از اون کارخانه ها کفی کفش و یکی دیگه هم خود کفش رو بدون بند و کفی تولید میکنه! در بازار شرایط فروش به شدت سخته. و فروشنده گفته فقط زمانی کفش هارو از شما می‌خرم که دقیق و هم زمان بند کفش، کفی کفش و خود کفش رو به دست من برسونید. اما مشکل همینجا شروع میشه!! یکبار کارخانه بند کفش، بند هارو تحویل میده ولی خبری از کفش و کفی کفش نیست!! یبار کفش ها آماده هستن ولی کفی کفش کارش رو تموم نکرده و و و و...
میتونید بفهمید چه فاجعه ای داره رخ میده؟! کار هیچ کدوم به درستی پیش نمیره و هر سه کارخانه به سمت ورشکستگی خیز بر میدارن. بعد از گذشت چند ماه و کارِ شلخته انجام دادن، این سه کارخانه تصمیم میگیرن فکری بکنن. و در جلسه ای باهم مشکلات رو بررسی کنن تا به یک راه حل برسن!! چیزهای مختلف رو بررسی میکنن و در آخر متوجه مشکل میشن. مشکل اونجایی شروع میشه که هرکدوم از رؤسا، ساعت کاری خاصی رو برای کارخانه خودشون در نظر گرفتن!! کارخانه کفش سازی صبح ها میرن سر کار، کارخانه بند سازی ظهر ها و کارخانه کفی کفش، شب ها برای کار به کارخانه میرن. بعد از کلی مذاکره و چک و چونه زدن، هر سه کارخانه تصمیم گرفتن یکی رو مسئول هماهنگ کردن این ساعت های کاری بکنن تا بتونن بین هر سه کارخانه هماهنگی ایجاد کنن!! و بعد بووووووم. از اون پس هر سه کارخانه سر موقع بندها، کفی ها و کفش هارو به فروشنده تحویل دادن!!
این قضیه دقیقا شبیه به قضیه بردهای الکتریکی هست. بردهای الکتریکی برای انجام کارهاشون نیاز خیلی جدی ای به زمانبندی دارن. یعنی باید بدونن چه موقع باید کارشون رو شروع کنن!! کریستال ها با گرفتن برق متناوب، شروع به تولید پالس های خیلی خیلی خیلی منظم و پایدار و سریع میکنن. که این پالس ها باعث میشه مسئله زمانبندی در بردها حل بشه و قسمت های مختلف بردهای الکتریکی کارشون رو به موقع شروع کنن و جواب هارو به موقع به مقصد برسونن. چون اگه این جواب ها در هر قسمت به موقع به خروجی نرسه، نتیجه مطلوب رو از بردهایی که طراحی کردیم نخواهیم گرفت.
کریستال ها رو عموما با فرکانس هاشون میشناسن و مثلا میگن: "کریستال 12 مگا هرتز" که این اعداد به صورت سرسام آوری زیاد هستن. مثلا یک کریستال 12 مگاهرتزی چیزی حدود 12،000،000 میشه، که این یعنی کریستال ما در یک ثانیه 12،000،000 بار پالس تولید میکنه!!! حتی نمیتونید تصور کنید یعنی چی!! یا مثلا کامپیوترهای امروزی کریستال های 4 گیگاهرتزی دارن که چیزی حدود 4،000،000،000 پالس در ثانیه میشه!! یعنی چراغی رو تصور کنید که 4،000،000،000 بار در ثانیه چشمک بزنه!!
تمام!! تمام سعیم رو کردم که این موضوع رو خیلی خیلی ساده توضیح بدم و هرچیزی رو که از کریستال ها میدونستم رو به شما منتقل کنم. از این به بعد به بردها بیشتر توجه کنید تا متوجه بشید که کریستال ها همه جا هستند چون زمانبندی مهمه! امید که رستگار شویم.
