300px|thumb|Reloj de pulsera de cuarzo
El reloj de cuarzo o reloj de cristal de cuarzo es un reloj electrónico, analógico o digital, que se caracteriza por poseer una pieza de cuarzo que sirve para generar los impulsos necesarios a intervalos regulares que permitirán la medición del tiempo. El cuarzo se talla habitualmente en forma de lámina y se introduce en un cilindro metálico, que tiene por función la protección del mineral. Para que vibre el cristal de cuarzo, debe ser alimentado por un campo eléctrico oscilante generado por un circuito electrónico.
Características
La electricidad necesaria para activar el cuarzo la suministra la pequeña pila eléctrica que se monta en el interior de la caja del reloj. Esto es lo que lo diferencia de otros relojes (reloj de agua, reloj de arena, etc), donde los impulsos son generados por medios físicos o mecánicos.
El cuarzo hace el papel de regulador y estabilizador de la frecuencia, lo que servirá finalmente para dar una medida del tiempo. La vibración de la lámina producida por el circuito genera una señal eléctrica de la misma frecuencia. Esta nueva onda realimenta el circuito electrónico, corrigiéndose las desviaciones de frecuencia que pudieran producirse respecto a su valor nominal. La frecuencia natural de oscilación de un cristal de cuarzo depende tanto de su forma como de su tamaño, por lo que puede ser seleccionada por el fabricante. Es de señalar que los relojes de cuarzo no son siempre digitales, siendo también muy habituales los relojes de cuarzo con mecanismo de agujas.
Historia thumb|left|Cuatro osciladores de cuarzo de precisión de 100 kHz en la Oficina de Normas de Estados Unidos (ahora NIST) que se convirtieron en el primer estándar de frecuencia de cuarzo para los Estados Unidos en 1929. Mantenidos en hornos con temperatura controlada para evitar la deriva de frecuencia debido a la expansión o contracción térmica de los grandes resonadores de cuarzo (montados debajo de las cúpulas de vidrio en la parte superior de las unidades), lograron una precisión de 10−7, aproximadamente 1 segundo de error en 4 meses thumb|Uno de los primeros relojes experimentales controlados por cuarzo, construido por Warren Marrison en los Laboratorios Bell en 1927. Un oscilador de tubo de vacío controlado por el cristal de cuarzo de 100 kHz (bajo la cúpula en la parte superior) se divide hacia abajo mediante contadores de tubo de vacío y hace funcionar el reloj sincrónico situado delante. La precisión era de 0,01 segundos por día
thumb|right|Un reloj de cuarzo colgado en una pared, 2005
Las propiedades piezoeléctricas del cuarzo fueron descubiertas por Jacques y Pierre Curie en 1880, mientras que el oscilador electrónico fue inventado en 1912. Un oscilador eléctrico fue utilizado por primera vez para sostener el movimiento de un diapasón por el físico británico William Eccles en 1919. Este dispositivo eliminó gran parte de la amortiguación asociada con los osciladores mecánicos, y maximizó la estabilidad de la frecuencia de vibración. El primer oscilador de cristal de cuarzo fue construido por Walter G. Cady en 1921. En 1923, D. W. Dye del Laboratorio Nacional de Física en el Reino Unido y Warren Marrison de los Laboratorios Bell produjeron secuencias de señales de tiempo de precisión con osciladores de cuarzo.
En 1920, Warren Marrison y J.W. Horton construyen el primer reloj de cuarzo en los Laboratorios Bell, aunque al tratarse de un dispositivo propio de un laboratorio, no se vio la posibilidad en aquel momento de aplicar la nueva tecnología al por entonces pujante sector de los relojes de pulsera mecánicos. El reloj de 1927 utilizaba un bloque de cristal, estimulado por electricidad, para producir pulsos a una frecuencia de 50.000 ciclos por segundo. Un generador de frecuencia controlado por submúltiplos lo dividía en un pulso regular y utilizable que impulsaba un motor síncrono.
Las siguientes tres décadas vieron el desarrollo de relojes de cuarzo como estándares de tiempo de precisión en entornos de laboratorio. La electrónica de conteo delicada y voluminosa, construida con válvulas de vacío, limitó su uso en otros lugares. En 1932, un reloj de cuarzo pudo medir pequeñas variaciones en la tasa de rotación de la Tierra durante períodos tan cortos como unas pocas semanas.Marrison , 1948. En Japón, en 1932, Issac Koga desarrolló un corte de cristal que daba una frecuencia de oscilación con una dependencia de la temperatura muy reducida. La Oficina Nacional de Normas (ahora Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) basó el estándar de tiempo de los EE. UU. en relojes de cuarzo entre la década de 1930 y la de 1960, después de lo cual pasó a utilizar relojes atómicos. En 1953, la firma suiza Longines desarrolló el primer movimiento de cuarzo. El uso más amplio de la tecnología de los relojes de cuarzo tuvo que esperar al desarrollo de la lógica digital y a la disponibilidad de semiconductores baratos en la década de 1960.
En consecuencia, no sería hasta 1964 cuando Seiko usó su modelo Quartz Crystal QC-591 como cronómetro de respaldo de la maratón en los Juegos Olímpicos de Tokio.
En 1967 aparecieron los dos primeros prototipos de relojes de pulsera de cuarzo, el Beta 1, presentado por el Centre Électronique Horloger de Neuchâtel, Suiza, y el Astron de Seiko, empresa que había estado trabajando en los relojes de cuarzo desde 1958.Carlene Stephens and Maggie Dennis Engineering time: inventing the electronic wristwatch .Timepieces: masterpieces of chronometry By David Christianson , p. 144
Así, en la Navidad de 1969 se puso comercialmente a la venta el Seiko Astron 35SQ, el primer reloj de pulsera de cuarzo del mercado, que atrasaba tan solo 5 segundos al mes. Fabricado en oro, su precio era de 1250 dólares, como un automóvil en su época. Su eslogan de lanzamiento sería «Algún día, todos los relojes se fabricarán así». Unos meses más tarde, los principales 21 fabricantes suizos que habían desarrollado el Beta 21 presentaron en la feria de Basilea sus relojes de cuarzo de pulsera.
La firma Girard-Perregaux introdujo el Calibre 350 en 1971, con una precisión anunciada de aproximadamente 0,164 segundos por día, que tenía un oscilador de cuarzo con una frecuencia de 32.768 Hz, más alta que la de los movimientos de los relojes de cuarzo anteriores, y que desde entonces se ha convertido en la frecuencia de oscilación utilizada por la mayoría de los relojes de cuarzo. La introducción durante la década de 1970 de los circuitos integrados con semiconductores metal–óxido (MOS) permitió una vida útil de la batería de 12 meses empleando solamente una pila de botón para impulsar un motor Lavet paso a paso mecánico, un motor de barrido suave sin pasos o una pantalla de cristal líquido (en un reloj digital LCD). Las pantallas led para relojes se han vuelto raras debido a su consumo de batería comparativamente alto. Estas innovaciones hicieron que la tecnología del cuarzo fuera adecuada para su lanzamiento en el mercado masivo. En entornos de laboratorio, los relojes atómicos habían reemplazado a los relojes de cuarzo como base para mediciones precisas de tiempo y frecuencia, dando como resultado el Tiempo Atómico Internacional.
En 1972, la firma norteamericana Hamilton Watch lanzó el primer reloj digital, bajo la marca Pulsar, marca que luego sería adquirida por Seiko. Longines elaboraría al poco tiempo el primer reloj digital con pantalla LCD.
Al poco tiempo se inició la producción masiva en Japón y en Hong Kong de este tipo de relojes, tanto analógicos como principalmente digitales LCD, a cargo de fabricantes como Casio, Citizen o Seiko. Gracias a su comodidad (muchos consumidores los compraron para sustituir a sus relojes mecánicos, a los que había que dar cuerda), precisión, bajo coste y funciones antes reservadas a relojes de alto precio (como alarmas, cronógrafos o calendarios que no requerían ajuste), tuvieron un fulgurante éxito comercial. El reloj mecánico tradicional poco a poco quedó arrinconado, y muchos fabricantes suizos envueltos en graves problemas económicos acabaron adoptando los movimientos de cuarzo y lanzaron modelos digitales.
En la década de 1980, la tecnología de cuarzo había asumido aplicaciones como los temporizadores de cocina, los relojes despertadores, las cerraduras temporizadas de las cámaras de seguridad de los bancos o las espoletas de algunas municiones. Y en el campo de la relojería, había provocado una revolución conocida como la crisis del cuarzo, que a punto estuvo de llevar a la ruina a la industria relojera suiza.
Sin embargo, la providencial aparición en 1983 del reloj Swatch, equipado con un sencillo mecanismo de cuarzo, revivió los relojes de agujas. El éxito de la firma fue tal que acabó comprando la mayoría de los fabricantes tradicionales suizos. Hoy en día, muchos de estos fabricantes suizos usan el cuarzo para sus modelos económicos, y los movimientos mecánicos para sus series superiores.
El reloj de cuarzo automático, sin pila, lanzado en 1992 por Seiko con el nombre de Kinetic, es un híbrido entre el clásico reloj automático mecánico y el reloj de cuarzo, y se convirtió en un nuevo enfoque de esta tecnología. El movimiento humano, en lugar de dar cuerda a un dispositivo mecánico como un resorte espiral, mueve un generador que alimenta un mecanismo eléctrico. La firma suiza de movimientos ETA también produjo un calibre de cuarzo automático con el nombre de AutoQuartz para una serie de fabricantes suizos como Tissot, Omega, Mido o Longines. Otra firma helvética, Ventura, diseñó un mecanismo similar para alimentar un reloj digital.
A partir de la década de 1980, los relojes de cuarzo han dominado el mercado de los relojes de pulsera. Son más precisos que los mejores relojes mecánicos, y la eliminación de todas las partes móviles y la sensibilidad significativamente menor a las perturbaciones provocadas por causas externas como el magnetismo y los golpes, los hace más resistentes y elimina la necesidad de un mantenimiento periódico.
Las unidades de cristal de "reloj" estándar o reloj en tiempo real (RTC) se han convertido en artículos baratos de producción en masa en el mercado de componentes electrónicos.
Funcionamiento de un reloj electrónico right|300px
Un reloj electrónico se caracteriza porque su base de tiempos es electrónica o electromecánica, como también lo es 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 enlazados para obtener una frecuencia de 1 Hz, que permite mostrar segundos. Si se quieren mostrar décimas, la división se detiene al llegar a los 10 Hz.
Esta frecuencia pasa al módulo de presentación, que puede ser electrónico o mecánico, donde otros divisores van separando los segundos, minutos y horas para presentarlas mediante algún tipo de display.
Base de tiempos thumb|right|Reloj de cuarzo moderno
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 o 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 una conexión a la red eléctrica, lo que no permite su utilización portátil y además, frente 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.