ビデオデッキ等の時計の時刻がすぐ狂うのはなぜ？

Question

家にあるビデオデッキやデジタルフォトフレームの時計の時刻が、時刻合わせをしてもちょっとずつ、ずれていってしまいます。まあ多少のずれは仕方がないと思っていますが、これらの機器に内蔵されているデジタル時計はどのような原理で動いていて、またなぜ時刻がずれやすいのでしょうか。あとカーステレオの時計も、ずれやすいですね。図書館で調べても、これらの時計の原理に関する記述がある本を見つけることができませんでした。「色々な時計のしくみ」というタイトルで夏休みの自由研究に取り組んでいる、小学３年生の子供に聞かれて困っています。よろしくお願いします。

boogeyman · Accepted Answer

多くの時計に使われている水晶発振子の周波数は、温度によって変動します。
横軸に温度、縦軸に周波数を取った特性曲線は、２０度か２５度をピークとする（２次曲線のような）山形だったと思います。
一定の環境（室温）で使われる目覚まし時計などは誤差が少ないのですが、内部温度がかなり高くなるＰＣやビデオデッキに組み込まれた時計はかなり狂ってくることがあります。

mimazoku_2 · Answer

原理としては、他の方が言う通り、水晶発振子を基準にします。

周波数は、32,768Hzで、これを分周器に掛けて、正確な１秒を作り出します。

【分周器】
ある周波数を基準として、目的別の周波数を作り出す。
時計の場合は、32,768Hzを基準として、１Ｈｚを作り出し、それを数えることにより、１秒を表現している。

ただ、他の方も書いているとおり、水晶は気温、湿度で変化を来すので、周波数に変動が発生します。

多くの電気製品には、マイコン（マイクロコンピューター）が搭載されておりますが、この中にＲＴＣ（リアル・タイム・クロック）という時計を持っており、プログラムがこの時計情報を利用し、様々な動作をします。

なお、時計には、「電源周波数同期」という発振子を持たない仕組みもあります。

これは、発振子の変わりに、電源周波数を利用する仕組みです。

現在、この電源周波数同期は、ほとんどありません。

多くの場合、マイコンに代替されているので、動作には支障がありません。

ビデオデッキでの検証方法は、電源を抜くとすぐに解ります。

「停電補償」が無いビデオデッキは、電源が途絶え、電源再投入時に時計が点滅表示になります。

これが「電源周波数同期」であり、電源再投入で表示が点滅しなければ、「マイコン搭載型」です。

また、マイコン搭載の場合、内部のＣＰＵなどが、ノイズ源になるため、ＲＴＣの周波数に近いと、同期、非同期を繰り返すうちに、誤差が広がり、ずれる原因になります。

性能を見極めるコツ

「精度」が「月差±１分以内」だと、安物クォーツです。
「精度」が「月差±３０秒以内」だと、標準クォーツです。
「精度」が「月差±１５秒以内」だと、上級クォーツです。
「精度」が「月差±１０秒以内」だと、純高級クォーツです。
「精度」が「月差±５秒以内」だと、超高級クォーツです。

jugemu_chosuke · Answer

かけるコストと品質管理の問題でしょうね。

わが家には家庭電源の周波数に同期したクッキングタイマー(電気時計)が1979年から正確に時を刻んでいます。No.2さんご説明の定時校正はついていませんが実に正確でわが家の標準時計の一つです。ただ残念ながら停電すると停まります。

作ろうと思えば作れるのでしょうが時計が正確だから売れるというものでもないのでメーカーの手抜きでしょうね。

P0O9I · Answer

他の人もおっしゃっているように、水晶振動子を使っています。
クオーツ時計も同じものを使っています。基本的には品質の差もありません。わざわざ悪くする必要もありません。

違いは校正しているかどうかだけです。
クオーツ時計はトリマコンデンサできっちり校正してるから、それなりの精度があります。
一般の電気製品では校正をしていません。そのための時間＝工数費用を節約しているためです。
電気製品も校正したら、もう少し正確になるのですが。

erzsebet · Answer

デジタルのなので、クォーツ時計とほぼ同じ原理で動いています。

水晶に電圧をかけると、水晶は振動を始めます。プルプル震えるんですよね。これを「圧電効果」といいます。
これがクォーツ時計の精度を決める大切な要素になります。

機械式の腕時計に耳を近づけると「チッチッチッチッ」と音がしますよね。あれは時計内部の部品が振動してる音で、「チッ」の音が1回で1振動です。この振動が6回で1秒だったり、8回で1秒だったりと、時計の機種によって違いますが、設計段階で決められています。クォーツ腕時計の場合は水晶の振動が32768回で1秒と設計されてて、構造の考え方としては、機械式時計もクォーツ時計も同じようなものです。

この水晶は人工のもので、品質の良し悪しがあり、悪ければ振動数も狂ってしまうので、時計の精度が悪くなる事に繋がります。また水晶の性質として、温度変化によって振動が変化しやすく、時計の精度を大きく左右します。

ビデオデッキに使われてる水晶はどの程度の物なんだろう・・・そこまではちょっとわかりません。腕時計などの精度が大切な製品ならば、温度変化のことも考慮した水晶を使ってるんですが、ビデオデッキやフォトフレームなど、精度にそれほど重点を置かない商品に、高品質の水晶を使っているとは考えにくいです。

水晶の振動を作ったり、時間に変換するのが電気回路の役目なんですが、小学生には難しすぎると思います。発信回路や分周回路など大人でも難しい内容なので。

自分なりに考えて狂いやすい原因として考えられるのは、水晶か回路の安物を使うことでコストダウンしてるからだと思われます。

ultraCS · Answer

アナログのビデオデッキの場合、通常は商用電源の周波数に同期した電気時計が多いと思います。で、これの補正をNHKが送出している時報信号で行っていましたが、アナログ放送終了とともにこれが無くなっちゃいました。
私の家では、CATVのデジアナ変換でアナログのビデオを使っていますが、デジアナ変換では時報信号は送出されないので、電源周波数だけだと結構ずれるので、週一程度で補正しています。
最近のデジタルのビデオでインターネットに接続している場合は、NTPで補正するので電波時計並の精度があるはずです。

デジタルフォトフレームの場合は、クォーツだと思いますが、多分、安物の回路を使っていると思います。で、そういう場合は、結構狂います。手元にあるラジオ録音が出来るICレコーダーも2週間で10秒くらいは狂います。クォーツでも安物は信頼できないと言うことです。

まあ、機械式時計の時代(一日10秒の狂いなら超高精度とされていた)に比べれば圧倒的に高精度なのですが、電波時計が出てきた現在では不満に思うのでしょう。
3/11でいわきの電波局が死んでいたとき、手元の電波掛け時計はさすがに正確で、電波の受信が出来なくても数ヶ月でNTPと比べて2-3秒しか狂わず、ちょっと感動しました。さすがに電子時計も金を掛けると正確と言うことですね。

umamimi · Answer

多くの家庭用の時計は「水晶振動子」「水晶発振器」という、
宝石である水晶を使った電子部品を使っています。

水晶の性質である「比較的高精度な電気的振動」を利用して
基本タイミングを得ています。
ただ、「比較的高精度」とはいっても、10ppm ( = 100万分の10 )程度の
誤差、偏差があります。これは「月差25秒」程に相当します。
「ちょっとずつ」が、１日に１秒程度ならまぁ異常ではありません。
また、マイコンプログラムを使ったものは、他の事情でも時計の狂いは生じると思われます。

なので家庭用のこれらの時計は、この程度の割合で狂いが生じます。
そして補正の仕組を持たなければ狂いは累積していきます。

蛇足ですが、家庭用でなくもっと高精度・高価格な原子時計も存在します。

wikipedia 原子時計
ttp://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%99%82%E8%A8%88

家庭用の時計でも、電波時計のように時々基準電波を受信して矯正する仕組みを持つものもあります。
携帯電話は、基地局からの電波を利用して矯正します。

ビデオデッキ等の時計の時刻がすぐ狂うのはなぜ？

多くの時計に使われている水晶発振子の周波数は、温度によって変動します。

原理としては、他の方が言う通り、水晶発振子を基準にします。

かけるコストと品質管理の問題でしょうね。

他の人もおっしゃっているように、水晶振動子を使っています。

この回答への補足

デジタルのなので、クォーツ時計とほぼ同じ原理で動いています。

アナログのビデオデッキの場合、通常は商用電源の周波数に同期した電気時計が多いと思います。

多くの家庭用の時計は「水晶振動子」「水晶発振器」という、

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