Съдържание
- Какво има вътре аналогов часовник
- Махални часовници: Първият модерен часовник
- Поглед вътре в аналогов часовник
- Пролетни аналогови часовници
- Кварцови часовници с батерия
- Последна бележка за атомните часовници
Часовниците могат да бъдат разделени на две широки категории въз основа на това как показват информация.
Аналог, ака механичен, часовниците използват движещи се ръце, за да посочат текущото време. Дигитален часовниците, от друга страна, показват времето като набор от числа, обикновено чрез LCD или друг електронен екран.
(Технически е възможно да имате електронен часовник с аналогов дисплей, но това е много рядко - ще разгледаме аналог и механичен като синоними.)
Какво има вътре аналогов часовник
Всеки часовник се нуждае от три основни части:
В най-основните термини часовникът е устройство, което използва енергия да се показ време, регламентирано от a Основния механизъм.
Помислете за пясъчен часовник, изпълнен с пясък - много прост аналогов часовник. негов енергия източник е тегленето на гравитацията, нейното показ е количеството пясък, задържано във всяка половина, и неговото Основния механизъм е относително постоянната скорост, с която пясъкът тече през тесния отвор между двете половини.
В по-сложните аналогови часовници трите основни части са свързани чрез зъбни колела, шайби и други механични системи.
В съвременните часовници механичните компоненти могат да бъдат заменени от проводници и електрически токове. Има повече възможни конфигурации, отколкото бихме могли да покрием, така че нека разгледаме по-подробно един конкретен тип часовник.
Махални часовници: Първият модерен часовник
Махални часовници са, може би, първите съвременни часовници.
Махалото, което ще помните, е тежест, окачена от фиксирана точка и оставена да се люлее напред и назад - можете да направите проста такава, като закачите чифт уши.
В края на 17-и век експериментите на италианския учен Галилео Галилей по физика го накараха да открие тази уникална особеност на махалата: един ще винаги отделете същото време, за да завършите пълен замах.
Това е вярно, дори когато въздушното съпротивление и други фактори бавно намаляват колко далече се движи махалото с всеки замах, чак до момента, в който спре.
Той веднага разпозна потенциала на махалата за запазване на времето вътре в часовников механизъм, но чак през 1656 г. холандският учен Кристиаан Хюйгенс, вдъхновен от работата на Галилео, проектира работещ часовник с махало.
Хюйгенс не е имал умението да реализира своя дизайн, затова е наел професионален часовникар Саломон Костър, за да го изгради.
Поглед вътре в аналогов часовник
Нека да разгледаме как работят часовниците на махалото според разделението по три части (механизъм за отчитане на времето, източник на енергия и дисплей), които използвахме по-горе.
Източник на енергия: Подобно на часовници, първите часовници с махало използваха гравитацията, за да генерират енергия чрез система от тежести, висящи от шайби. Завъртането на ключ ще "навие" часовника, повдига тежестите и съхранява потенциалната енергия, като държи тежестите срещу гравитацията.
Механизъм за определяне на времето: Махалото и компонент, наречен an изпускателен отвор регулират скоростта, с която се освобождава енергия от тежестите. Бягството включва назъбено колело, което гарантира, че може да се движи само с дискретни стъпки или „кърлежи“.
Всеки завършен замах на махалото освобождава по един кърлеж върху избягането, което от своя страна позволява на тежестите да изпуснат малко.
показ: Ръцете на часовника са свързани чрез зъбно колело към останалата част от механизма.
Когато бягството освободи един кърлеж на енергия, зъбните колела се обръщат и ръцете движат правилното количество.
Ако приемете махало с махало с една секунда, което е често срещано в по-късните дизайни, всеки кърлеж завършва нагоре, премествайки секундната ръка точно на 1/60 от пътя по лицето на часовника.
Най-просто казано: енергия се съхранява с повишени тегла, след което се освобождава с точна скорост от Основния механизъм на махалото, който завърта ръцете на показ за да покажете текущото време.
Пролетни аналогови часовници
Може да ви е хрумнало, че махалото няма да работи в часовник, който постоянно се движи наоколо.
Вместо това се използват механични часовници mainsprings и баланс колела, Пролетните задвижвани часовници всъщност предхождат часовниците с махало с около 200 години, но бяха значително по-малко точни.
Главната пружина е навита плътно за съхранение енергия, Балансовото колело е специално претеглен диск; веднъж пуснат в движение, той се върти напред-назад с нормална скорост, за да действа като Основния механизъм.
Кварцови часовници с батерия
Днес най-често срещаните часовници са кварцови часовници, наречени за техните Основния механизъм.
Кварцовите кристали са пиезоелектричен: ако пуснете електрически ток през тях, те вибрират с определена скорост. Забелязвате ли тенденция? Почти всеки процес със специфична скорост може да действа като механизъм за отчитане на времето.
Типичен съвременен часовник, захранван от батерия, е незначителен електрически ток през кварцов кристал, който е настроен във верига, която действа като бягство: той освобождава малки количества електричество от батерията на редовни интервали, продиктувани от вибрацията на кварца.
Всеки редовен „тикове“ на ток или задвижва двигателя да движи аналогови ръце, или контролира изхода към цифров екран.
Последна бележка за атомните часовници
Може би сте виждали или чували за атомен часовник.
Те са почти изцяло дигитални, така че няма да навлизаме в подробности, но основните принципи как работят са същите като часовниците по-горе. Голямата разлика е във времето им: те са изградени около механизъм, който измерва точната скорост, с която цезиевите атоми освобождават енергия, след като са „възбудени“ от радиовълните.
Международната система от единици стандартизира своето определение за една секунда за свойствата на цезия през 1967 г. и оттогава остава стандарт.