Περιεχόμενο
- Τι υπάρχει μέσα σε αναλογικό ρολόι
- Εκκρεμές ρολόγια: Το πρώτο σύγχρονο ρολόι
- Μια ματιά μέσα σε ένα αναλογικό ρολόι
- Ρολόγια ανάλογες με την άνοιξη
- Χειροποίητα ρολόγια χαλαζία
- Τελική σημείωση για τα ατομικά ρολόγια
Τα ρολόγια μπορούν να χωριστούν σε δύο ευρείες κατηγορίες με βάση τον τρόπο εμφάνισης των πληροφοριών.
Αναλογικά, αλλιώς μηχανικός, τα ρολόγια χρησιμοποιούν τα κινούμενα χέρια για να υποδείξουν την τρέχουσα ώρα. Ψηφιακό τα ρολόγια, από την άλλη πλευρά, ο χρόνος εμφάνισης ως σύνολο αριθμών, συνήθως μέσω μιας οθόνης LCD ή άλλης ηλεκτρονικής οθόνης.
(Είναι τεχνικά δυνατό να έχετε ένα ηλεκτρονικό ρολόι με μια αναλογική οθόνη, αλλά είναι πολύ σπάνιο - θα το αντιμετωπίσουμε αναλογικό και μηχανικός ως συνώνυμα.)
Τι υπάρχει μέσα σε αναλογικό ρολόι
Κάθε ρολόι χρειάζεται τρία βασικά μέρη:
Με τους πιο βασικούς όρους, ένα ρολόι είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί ενέργεια προς το απεικόνιση ώρα, ρυθμίζεται από a χρονομέτρηση μηχανισμός.
Εξετάστε μια κλεψύδρα γεμάτη άμμο - ένα πολύ απλό αναλογικό ρολόι. Του ενέργεια πηγή είναι η έλξη της βαρύτητας, της απεικόνιση είναι η ποσότητα της άμμου που διατηρείται σε κάθε μισό, και της χρονομέτρηση ο μηχανισμός είναι ο σχετικά σταθερός ρυθμός με τον οποίο η άμμος ρέει διαμέσου του στενού ανοίγματος μεταξύ των δύο μισών.
Σε πιο εξελιγμένα αναλογικά ρολόγια, τα τρία θεμελιώδη μέρη συνδέονται μέσω γραναζιών, τροχαλιών και άλλων μηχανικών συστημάτων.
Στα σύγχρονα ρολόγια, τα μηχανικά εξαρτήματα μπορούν να αντικατασταθούν από καλώδια και ηλεκτρικά ρεύματα. Υπάρχουν περισσότερες δυνατές διαμορφώσεις από ό, τι θα μπορούσαμε να καλύψουμε ποτέ, οπότε ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε ένα συγκεκριμένο τύπο ρολογιού.
Εκκρεμές ρολόγια: Το πρώτο σύγχρονο ρολόι
Τα ρολόγια εκκρεμούς είναι αναμφισβήτητα τα πρώτα σύγχρονα ρολόγια.
Ένα εκκρεμές, θα θυμάστε, είναι ένα βάρος που κρέμεται από ένα σταθερό σημείο και επιτρέπεται να ταλαντεύεται μπροστά και πίσω - μπορείτε να φτιάξετε ένα απλό με το να κρεμάσετε ένα ακουστικό.
Στις αρχές του 17ου αιώνα, οι πειραματισμοί στη φυσική των Ιταλών επιστημόνων Galileo Galilei τον οδήγησαν να ανακαλύψει αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό των εκκρεμών: πάντα πάρτε το ίδιο χρονικό διάστημα για να ολοκληρώσετε μια πλήρη ταλάντευση.
Αυτό ισχύει ακόμα και όταν η αντίσταση του αέρα και άλλοι παράγοντες μειώνουν σιγά-σιγά το πόσο μακριά κινείται ένα εκκρεμές με κάθε κούνια, μέχρι τη στιγμή που σταματά.
Αναγνώρισε αμέσως τη δυνατότητα των εκκρεμών για χρονομέτρηση μέσα σε ένα μηχανισμό ρολογιού, αλλά μέχρι το 1656 ο Ολλανδός επιστήμονας Christiaan Huygens, εμπνευσμένος από το έργο του Galileo, σχεδίασε ένα ρολόι εκκρεμούς εργασίας.
Ο Huygens δεν είχε την ικανότητα να υλοποιήσει το σχεδιασμό του, έτσι προσέλαβε τον επαγγελματία ωρολογοποιό Salomon Coster για να το κατασκευάσει.
Μια ματιά μέσα σε ένα αναλογικό ρολόι
Ας δούμε πώς λειτουργούν τα ρολόγια εκκρεμούς σύμφωνα με την κατανομή τριών μερών (μηχανισμό χρονομέτρησης, πηγή ενέργειας και οθόνη) που χρησιμοποιήσαμε παραπάνω.
ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ: Όπως μια κλεψύδρα, τα πρώτα ρολόγια εκκρεμούς χρησιμοποιούσαν τη βαρύτητα για να παράγουν ενέργεια μέσω ενός συστήματος βαρών που κρέμεται από τροχαλίες. Η ενεργοποίηση ενός πλήκτρου θα "ανεμόνευε" το ρολόι, ανυψώνοντας τα βάρη και αποθηκεύοντας την πιθανή ενέργεια κρατώντας τα βάρη ψηλότερα.
Μηχανισμός χρονομέτρησης: Ένα εκκρεμές και ένα συστατικό που ονομάζεται ρυθμιστής ωρολογιού ρυθμίζει την ταχύτητα με την οποία απελευθερώνεται ενέργεια από τα βάρη. Η διαφυγή περιλαμβάνει έναν οδοντωτό τροχό που εξασφαλίζει ότι μπορεί να κινείται μόνο σε ξεχωριστά βήματα, ή "τσιμπούρια".
Κάθε ολοκληρωμένη αιώρηση του εκκρεμούς απελευθερώνει ένα τσίμπημα στη διαφυγή, το οποίο με τη σειρά του επιτρέπει στα βάρη να ρίξουν ένα μικρό κομμάτι.
Απεικόνιση: Τα χέρια του ρολογιού συνδέονται με το γρανάζι στο υπόλοιπο μηχανισμό.
Όταν η διαφυγή απελευθερώνει ένα κτύπημα ενέργειας, τα γρανάζια γυρίζουν και τα χέρια μετακινούνται στο σωστό ποσό.
Εάν υποθέσετε μια ταλάντευση εκκρεμούς ενός δευτερολέπτου, η οποία ήταν συνηθισμένη σε μεταγενέστερα σχέδια, κάθε τσεκούρι καταλήγει να μετακινεί το χέρι των δευτερολέπτων ακριβώς 1 / 60ο του δρόμου γύρω από το πρόσωπο του ρολογιού.
Με απλούστερους όρους: ενέργεια αποθηκεύεται με τη χρήση ανυψωμένων βαρών, κατόπιν απελευθερώνεται με ακριβή ρυθμό από το χρονομέτρηση μηχανισμό εκκρεμούς, που μετατρέπει τα χέρια του απεικόνιση για να εμφανίσετε την τρέχουσα ώρα.
Ρολόγια ανάλογες με την άνοιξη
Μπορεί να σας φανεί ότι ένα εκκρεμές δεν θα λειτουργούσε σε ένα ρολόι, το οποίο κινείται συνεχώς.
Αντ 'αυτού, μηχανικά ρολόγια χρησιμοποιούν mainsprings και ζυγοστάθμισης. Τα ρολόγια που λειτουργούν με ανοιξιάτικη πηγή στην πραγματικότητα προηγούνται των ρολογιών εκκρεμούς κατά περίπου 200 χρόνια, αλλά ήταν σημαντικά λιγότερο ακριβή.
Το mainspring είναι τραβηγμένο για να αποθηκευτεί ενέργεια. Ο τροχός εξισορρόπησης είναι ένας δίσκος με ειδική ένταση. Αφού τεθεί σε κίνηση περιστρέφεται εμπρός και πίσω με κανονικό ρυθμό για να λειτουργήσει ως α χρονομέτρηση μηχανισμός.
Χειροποίητα ρολόγια χαλαζία
Σήμερα, τα πιο συνηθισμένα ρολόγια είναι ρολόγια χαλαζία, που ονομάζονται για τους χρονομέτρηση μηχανισμός.
Κρύσταλλοι χαλαζία είναι πιεζοηλεκτρικό: αν τρέχετε ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω αυτών, δονείται με ένα συγκεκριμένο ρυθμό. Παρατηρήστε μια τάση; Σχεδόν κάθε διαδικασία με συγκεκριμένο ρυθμό μπορεί να λειτουργήσει ως μηχανισμός χρονομέτρησης.
Ένα συνηθισμένο σύγχρονο ρολόι με μπαταρία είναι ένα μικροσκοπικό ηλεκτρικό ρεύμα μέσω κρυστάλλου χαλαζία, το οποίο τοποθετείται σε ένα κύκλωμα που δρα σαν διαφυγή: απελευθερώνει μικρές ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας από την μπαταρία σε τακτά χρονικά διαστήματα που υπαγορεύονται από τη δόνηση του χαλαζία.
Κάθε τακτική "τσιμπούρια" του ηλεκτρικού ρεύματος είτε εξουσιοδοτεί έναν κινητήρα να μετακινεί αναλογικά χέρια είτε ελέγχει την έξοδο σε μια ψηφιακή οθόνη.
Τελική σημείωση για τα ατομικά ρολόγια
Ίσως έχετε δει ή ακούσει ένα ατομικό ρολόι.
Είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου ψηφιακά, οπότε δεν θα μπει κανείς σε λεπτομέρειες, αλλά οι βασικές αρχές του τρόπου λειτουργίας τους είναι οι ίδιες με τις παραπάνω ρολόγια. Η μεγάλη διαφορά είναι η χρονική διαχείρισή τους: είναι χτισμένα γύρω από ένα μηχανισμό που μετράει τον ακριβή ρυθμό με τον οποίο τα άτομα του καισίου απελευθερώνουν ενέργεια αφού "ενθουσιαστούν" από ραδιοκύματα.
Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων τυποποίησε τον ορισμό του ενός δευτερολέπτου για τις ιδιότητες του καισίου το 1967 και παρέμεινε το πρότυπο από τότε.