Tartalom
- Mi van az analóg óra belsejében?
- Ingaórák: Az első modern óra
- Betekintés egy analóg órába
- Tavaszi vezérelt analóg órák
- Akkumulátoros kvarcórák
- Záró megjegyzés az atomi órákról
Az órákat két nagy kategóriába lehet osztani az információk megjelenítésének módja alapján.
Analóg, más néven mechanikai, az órák mozgó kezekkel jelzik az aktuális időt. Digitális Az órák ezzel szemben számidőként jelenítik meg az időt, jellemzően LCD vagy más elektronikus képernyőn keresztül.
(Technikai szempontból lehetséges egy analóg kijelzővel rendelkező elektronikus óra, de ez nagyon ritka - kezeljük analóg és mechanikai mint szinonimák.)
Mi van az analóg óra belsejében?
Minden órának három alapvető elemre van szüksége:
A legegyszerűbben az óra egy olyan eszköz, amely használ energia nak nek kijelző idő, a időmérő gépezet.
Vegyünk egy homokkal töltött homokóra - ez egy nagyon egyszerű analóg óra. a energia A forrás a gravitáció, az kijelző a félben tárolt homokmennyiség és annak mennyisége időmérő A mechanizmus az a viszonylag állandó sebesség, amellyel a homok átfolyik a két fél közötti szűk nyíláson.
Kifinomultabb analóg órákban a három alapelem fogaskerekekkel, tárcsákkal és más mechanikus rendszerekkel van összekötve.
A modern órákban a mechanikus alkatrészeket vezetékekkel és elektromos áramokkal lehet helyettesíteni. Több lehetséges konfiguráció létezik, mint amit valaha is tudnánk fedezni, ezért nézzük meg közelebbről egy bizonyos típusú órát.
Ingaórák: Az első modern óra
Az ingaórák vitathatatlanul az első modern órák.
Az inga, amire emlékezni fog, egy rögzített pontból lógott súly, amely engedi, hogy előre-hátra forduljon - egyszerűen elkészítheti egy pár füldugót.
A 17. század fordulóján az olasz tudós, Galileo Galilei fizikai kísérletei arra késztették, hogy fedezze fel az inga ezen egyedülálló tulajdonságát: mindig ugyanannyi időt vesz igénybe a teljes lend befejezéséhez.
Ez akkor is igaz, ha a légállóság és más tényezők lassan csökkentik az inga mennyi mozgását minden lengéssel, egészen addig, amíg meg nem áll.
Azonnal felismerte az inga potenciálját az óramechanizmuson belüli időmérés szempontjából, de csak 1656-ban Christiaan Huygens, a Galileo munkájának ihlette holland tudós tervezte meg a működő ingaórát.
Huygensnek nem volt készsége megvalósítani a tervét, ezért professzionális órakészítőt, Salomon Coster-t bérelte fel építésére.
Betekintés egy analóg órába
Nézzük meg, hogy az ingaórák hogyan működnek a fent használt háromrészes bontás (időmérő mechanizmus, energiaforrás és kijelző) szerint.
Energiaforrás: Mint egy homokóra, az első ingaórák gravitációt használtak az energia előállításához a szíjtárcsák függő súlyrendszeren keresztül. A kulcs elforgatása „felcsavarja” az órát, emeli a súlyokat és tárolja a potenciális energiát, ha a súlyokat a gravitáció ellen tartja.
Időmérő mechanizmus: Az inga és az an elillanás szabályozza a súlyokból származó energia felszabadulásának sebességét. A menekülés tartalmaz egy bevágott kereket, amely biztosítja, hogy csak különálló lépésekben vagy „kullancsok” -on mozogjon.
Az inga minden befejezett ingadozása egy kullancsot enged el a menekülésen, ami viszont lehetővé teszi a súlyok számára, hogy egy apró darabot ejtsenek.
Kijelző: Az óra keze a sebességváltón keresztül kapcsolódik a mechanizmus többi részéhez.
Amikor a menekülés felszabadít egy kullancsot az energiáról, a fogaskerekek fordulnak, és a kezek a megfelelő mennyiséget mozgatják.
Ha feltételezzük, hogy egy másodperces inga lengő, ami a későbbi tervekben gyakori volt, akkor minden kullancs végül a másodperc kezét pontosan az út 60/60-ig mozgatja az óra körül.
A legegyszerűbben: energia tárolása megemelt súlyokkal történik, majd egy pontos sebességgel kb időmérő ingamechanizmus, amely a kijelző az aktuális idő megjelenítéséhez.
Tavaszi vezérelt analóg órák
Előfordulhat, hogy az inga nem működik egy folyamatosan mozgó órában.
Ehelyett a mechanikus órákat használják mozgatórugója és egyensúly kerekek. A rugóval működtetett órák valójában körülbelül 200 évvel megelőzik az ingaórákat, ám jelentősen kevésbé voltak pontosak.
A hálózati rugót szorosan kell feltekerni a tároláshoz energia. A mérlegkerék egy speciálisan súlyozott tárcsa; ha elmozdul, akkor előre-hátra forog egy normál sebességgel, hogy a időmérő gépezet.
Akkumulátoros kvarcórák
Manapság a leggyakoribb órák a kvarcórák, amelyeket elneveztek időmérő gépezet.
Kvarc kristályok piezoelektromos: ha rajta keresztül áramot vezetnek, akkor meghatározott sebességgel rezegnek. Érted a tendenciát? Szinte bármilyen, meghatározott sebességű folyamat működhet időmérési mechanizmusként.
Egy tipikus modern, akkumulátorral működtetett óra egy kisméretű elektromos áramot vesz át egy kvarckristályon, amely egy áramkörben van elrendezve, mint egy menekülés: kis mennyiségű villamos energiát bocsát ki az akkumulátorból rendszeres időközönként, amelyet a kvarc vibrációja diktál.
Minden egyes rendszeres villamos „kullancs” vagy meghajtja a motort az analóg kezek mozgatására, vagy a kimenet vezérlését egy digitális képernyőre.
Záró megjegyzés az atomi órákról
Lehet, hogy látott vagy hallottál egy atomórát.
Szinte teljes egészében digitálisak, tehát nem kerülünk a részletekbe, de működésük alapelvei megegyeznek a fenti órákkal. A nagy különbség az időmérésük: egy olyan mechanizmus körül épülnek, amely méri a cézium-atomok energiakibocsátásának pontos sebességét, miután a rádióhullámok „gerjesztették” őket.
Az Egységek Nemzetközi Rendszere 1967-ben szabványosította egy másodperc meghatározását a cézium tulajdonságaira, és azóta is szabvány marad.