כיצד עובדים שעונים אנלוגיים?

ניתן לפצל שעונים לשתי קטגוריות רחבות על סמך האופן בו הם מציגים מידע.

אנלוגי, aka מֵכָנִי, שעונים משתמשים בידיים נעות כדי לציין את השעה הנוכחית. דִיגִיטָלי לעומת זאת, שעונים מציגים זמן כקבוצת מספרים, בדרך כלל באמצעות LCD או מסך אלקטרוני אחר.

(אפשר טכנית שיהיה שעון אלקטרוני עם תצוגה אנלוגית, אבל זה נדיר מאוד - נתייחס אליו אנלוגי ו מֵכָנִי כמילים נרדפות.)

כל שעון זקוק לשלושה חלקים בסיסיים:

1. תזמון זמן מנגנון: דרך לעקוב מדויק אחר חלוף הזמן.
2. אֵנֶרְגִיָה מקור: דרך לספק אנרגיה לתנועה של שאר המרכיבים השונים.
3. לְהַצִיג: מראה למשתמש מה השעה הנוכחית.

במונחים הבסיסיים ביותר, שעון הוא מכשיר שמשתמש בו אֵנֶרְגִיָה ל לְהַצִיג זמן, מוסדר על ידי א תזמון זמן מַנגָנוֹן.

קחו בחשבון שעון חול מלא בחול - שעון אנלוגי פשוט מאוד. שֶׁלָה אֵנֶרְגִיָה המקור הוא משיכת הכבידה, שלה לְהַצִיג היא כמות החול המוחזקת בכל מחצית, והיא תזמון זמן מנגנון הוא הקצב הקבוע יחסית בו חול זורם דרך הפתח הצר בין שני החצאים.

בשעונים אנלוגיים מתוחכמים יותר, שלושת החלקים הבסיסיים מחוברים באמצעות הילוכים, גלגלות ומערכות מכניות אחרות.

בשעונים מודרניים, ניתן להחליף את הרכיבים המכניים בחוטים וזרמים חשמליים. יש תצורות אפשריות יותר מכפי שיכולנו לכסות אי פעם, אז בואו נסתכל מקרוב על סוג שעון מסוים.

שעוני מטוטלת הם ללא ספק השעונים המודרניים הראשונים.

מטוטלת, תזכור, היא משקל שתלוי מנקודה קבועה ומותר להתנדנד קדימה ואחורה - אתה יכול להכין משקל פשוט על ידי השתלשלות זוג אוזניות.

בתחילת המאה ה -17, הניסויים של המדען האיטלקי גלילאו גליליי בפיזיקה הובילו אותו לגלות את המאפיין הייחודי הזה של מטוטלות: אחד יהיה תמיד קח את אותה פרק זמן להשלמת תנופה מלאה.

זה נכון גם כאשר התנגדות האוויר וגורמים אחרים מפחיתים באטיות את המטוטלת של המטוטלת בכל נדנדה, עד לרגע שהיא נעצרת.

הוא זיהה מיד את הפוטנציאל של מטוטלות לשעון זמן בתוך מנגנון שעון, אבל זה לא היה עד 1656 כי המדען ההולנדי כריסטיאן הויגנס, בהשראת עבודתו של גלילאו, תכנן מטוטלת עבודה שָׁעוֹן.

הויגנס לא היה מיומן ליישם את העיצוב שלו, אז הוא שכר את השען המקצועי סלומון קוסטר לבנות אותו.

בואו נסתכל כיצד פועלים שעוני מטוטלת על פי התפלגות שלושת החלקים (מנגנון שעון זמן, מקור אנרגיה ותצוגה) בה השתמשנו לעיל.

מקור אנרגיה: כמו שעון חול, שעוני המטוטלת הראשונים השתמשו בכוח המשיכה כדי לייצר אנרגיה דרך מערכת משקולות התלויות על גלגלות. סיבוב מקש היה "מתפתל" השעון, מרים את המשקולות ואוחסן אנרגיה פוטנציאלית על ידי החזקת המשקולות כנגד כוח הכבידה.
מנגנון תזמון זמן: מטוטלת ורכיב הנקרא מַחגֵר לווסת את קצב שחרור האנרגיה מהמשקולות. הבריחה כוללת גלגל מחורץ שמבטיח שהוא יכול לנוע רק בצעדים נפרדים, או "קרציות".

כל נדנדה שהושלמה של המטוטלת משחררת סימן אחד על הבריחה, שמאפשר בתורו למשקולות לרדת מעט.

לְהַצִיג: הידיים של השעון מחוברות באמצעות רכבת הילוכים לשאר המנגנון.

כאשר הבריחה משחררת טיק אנרגיה אחד, ההילוכים מסתובבים והידיים זזות בכמות הנכונה.

אם אתה מניח כי תנופה של מטוטלת שנייה, שהייתה מקובלת בעיצובים מאוחרים יותר, כל סמן מסמן את יד השניות בדיוק 1/60 מהדרך סביב השעון.

במונחים הפשוטים ביותר: אֵנֶרְגִיָה מאוחסן באמצעות משקולות מוגבהות, ואז משוחרר בקצב מדויק על ידי תזמון זמן מנגנון המטוטלת, שמסובב את הידיים של לְהַצִיג כדי להציג את השעה הנוכחית.

יכול להיות שעלה על דעתך שמטוטלת לא תפעל בשעון שמסתובב כל הזמן.

במקום זאת, שעונים מכניים משתמשים מעיינות עיקריים ו גלגלי איזון. שעונים המונעים באביב למעשה מקדימים את שעוני המטוטלת בכ- 200 שנה, אך היו מדויקים פחות במידה ניכרת.

הזרע העיקרי פצוע חזק לאחסון אֵנֶרְגִיָה. גלגל האיזון הוא דיסק משוקלל במיוחד; לאחר שהניע אותו מסתובב קדימה ואחורה בקצב קבוע כדי לשמש כ תזמון זמן מַנגָנוֹן.

כיום, השעונים הנפוצים ביותר הם שעוני קוורץ, על שמו תזמון זמן מַנגָנוֹן.

גבישי קוורץ הם פיזואלקטרית: אם מריצים דרכם זרם חשמלי, הם רוטטים בקצב מסוים. שמים לב לטרנד? כמעט כל תהליך בעל שיעור ספציפי יכול לשמש כמנגנון של זמן.

שעון מודרני אופייני המופעל באמצעות סוללה שולח זרם חשמלי זעיר דרך גביש קוורץ, המוצב במעגל הפועל כמו בריחה: היא משחררת כמויות קטנות של חשמל מהסוללה במרווחי זמן קבועים המוכתבים על ידי הרטט של קְוָרץ.

כל "קרציות" רגילות של חשמל מניע מנוע להזיז ידיים אנלוגיות או שולט ביציאה למסך דיגיטלי.

אולי ראיתם או שמעתם על שעון אטומי.

הם כמעט לגמרי דיגיטליים, כך שלא ניכנס לפרטים, אך העקרונות הבסיסיים של אופן פעולתם זהים לשעונים שלמעלה. ההבדל הגדול הוא בקצב הזמן שלהם: הם בנויים סביב מנגנון המודד את הקצב המדויק בו אטומי צזיום משחררים אנרגיה לאחר ש"נרגשים "מגלי רדיו.

מערכת היחידות הבינלאומית סטנדרטית הגדרה של שניה אחת על תכונות הצזיום בשנת 1967, והיא נותרה הסטנדרט מאז.