Kaip veikia analoginiai laikrodžiai?

Laikrodžius galima suskirstyti į dvi plačias kategorijas pagal tai, kaip jie rodo informaciją.

Analogas, dar žinomas mechaninis, laikrodžiai judančiomis rankomis nurodo dabartinį laiką. Skaitmeninis laikrodžiai, kita vertus, rodo laiką kaip skaičių rinkinį, paprastai per LCD ar kitą elektroninį ekraną.

(Techniškai įmanoma turėti elektroninį laikrodį su analoginiu ekranu, bet tai labai retai - mes gydysime analoginis ir mechaninis kaip sinonimai.)

Kiekvienam laikrodžiui reikia trijų pagrindinių dalių:

1. Laiko nustatymas mechanizmas: būdas tiksliai stebėti bėgantį laiką.
2. Energija šaltinis: būdas suteikti energijos kitų įvairių komponentų judėjimui.
3. Ekranas: parodo vartotojui dabartinį laiką.

Paprasčiausiais terminais laikrodis yra naudojamas prietaisas energijos į ekranas laikas, reguliuojamas a laiko nustatymas mechanizmas.

Apsvarstykite smėlio pripildytą smėlio laikrodį - labai paprastą analoginį laikrodį. Jo energijos šaltinis yra traukos trauka, jos ekranas yra kiekvienoje pusėje laikomo smėlio kiekis ir jo

Sudėtingesniuose analoginiuose laikrodžiuose trys pagrindinės dalys yra sujungtos per krumpliaračius, skriemulius ir kitas mechanines sistemas.

Šiuolaikiniuose laikrodžiuose mechaninius komponentus galima pakeisti laidais ir elektros srovėmis. Galimų konfigūracijų yra daugiau, nei galėtume kada nors aprėpti, todėl atidžiau pažvelkime į vieną konkretų laikrodžio tipą.

Švytuokliniai laikrodžiai, be abejo, yra pirmieji šiuolaikiniai laikrodžiai.

Svyruoklė, jūs atsiminsite, yra svoris, pakabintas iš fiksuoto taško ir leidžiamas siūbuoti pirmyn ir atgal - galite pagaminti paprastą, pakabinę porą ausinių.

XVII a. Sandūroje italų mokslininko Galileo Galilei fizikos eksperimentai paskatino jį atrasti šį unikalų švytuoklių bruožą: visada užtrukti tiek pat laiko, kol įsibėgės.

Tai galioja net ir tuo atveju, kai oro pasipriešinimas ir kiti veiksniai lėtai sumažina švytuoklės judėjimą su kiekvienu siūbavimu iki pat to momento, kol jis sustoja.

Jis iš karto atpažino švytuoklių galimybes laikrodžiui laikrodžio mechanizmo viduje, tačiau taip nebuvo iki 1656 m. olandų mokslininkas Christiaanas Huygensas, įkvėptas Galileo darbų, sukūrė darbinę švytuoklę laikrodis.

Huygensas neturėjo įgūdžių įgyvendinti savo dizaino, todėl pasamdė profesionalų laikrodininką Salomoną Costerį, kuris jį pastatė.

Pažvelkime, kaip veikia švytuokliniai laikrodžiai pagal trijų dalių suskirstymą (laiko laikymo mechanizmas, energijos šaltinis ir ekranas), kurį naudojome aukščiau.

Energijos šaltinis: Kaip ir smėlio laikrodis, pirmieji švytuokliniai laikrodžiai naudojo gravitaciją energijai generuoti per svorių sistemą, pakabintą ant skriemulių. Pasukus raktą „vėjas“ būtų laikrodis, kilnojant svorį ir kaupiant potencialią energiją, laikant svarmenis prieš sunkio jėgą.
Laiko laikymo mechanizmas: Švytuoklė ir komponentas, vadinamas an pabėgimas reguliuoti greitį, kuriuo išsiskiria energija iš svorių. Pabėgimas apima ratą su išpjova, kuris užtikrina, kad jis gali judėti tik atskirais žingsniais arba „erkėmis“.

Kiekvienas baigtas švytuoklės svyravimas paleidžia vieną erkę ant pabėgimo, o tai savo ruožtu leidžia svoriui šiek tiek nukristi.

Ekranas: Laikrodžio rodyklės pavaros traukiniu yra sujungtos su likusia mechanizmo dalimi.

Kai pabėgimas išleidžia vieną energijos erkę, krumpliaračiai pasisuka ir rankos juda teisingu kiekiu.

Jei manote, kad vienos sekundės švytuoklės svyravimas buvo įprastas vėlesniuose modeliuose, kiekviena varnelė galų gale judina sekundės rodyklę tiksliai 1/60-ąja puse.

Paprasčiausiais terminais: energijos laikomas naudojant pakeltus svorius, tada atleidžiamas tiksliu greičiu laiko nustatymas švytuoklės mechanizmas, kuris pasuka rankas ekranas norėdami parodyti dabartinį laiką.

Galbūt jums kilo mintis, kad švytuoklė neveiks laikrodyje, kuris nuolat juda.

Vietoj to naudojami mechaniniai laikrodžiai pagrindinės spyruoklės ir pusiausvyros ratai. Spyruokliniai laikrodžiai iš tikrųjų buvo ankstesni nei švytuokliniai laikrodžiai maždaug 200 metų, tačiau buvo daug mažiau tikslūs.

Maitinimo šaltinis sandariai suvyniotas laikyti energijos. Balansinis ratas yra specialiai svertinis diskas; pajudėjęs, jis sukasi pirmyn ir atgal įprastu greičiu, kad veiktų kaip laiko nustatymas mechanizmas.

Šiandien dažniausiai naudojami kvarciniai laikrodžiai, pavadinti jų vardu laiko nustatymas mechanizmas.

Kvarco kristalai yra pjezoelektrinis: jei per juos paleidžiate elektros srovę, jie vibruoja tam tikru greičiu. Pastebite tendenciją? Beveik bet koks procesas su konkrečia norma gali veikti kaip laiko nustatymo mechanizmas.

Tipiškas šiuolaikinis baterijomis maitinamas laikrodis per kvarco kristalą siunčia nedidelę elektros srovę, kuri yra nustatyta veikiančioje grandinėje. kaip pabėgimas: iš akumuliatoriaus jis reguliariai išskiria nedidelius elektros energijos kiekius, kuriuos diktuoja akumuliatoriaus vibracija. kvarcas.

Kiekviena įprasta elektros „erkė“ įjungia variklį, kad jis galėtų judinti analogines rankas, arba valdo išvestį į skaitmeninį ekraną.

Galbūt matėte ar girdėjote apie atominį laikrodį.

Jie beveik visiškai skaitmeniniai, todėl nesigilinsime į detales, tačiau pagrindiniai jų veikimo principai yra tokie patys kaip aukščiau pateiktų laikrodžių. Didelis skirtumas yra jų laiko nustatymas: jie yra pastatyti pagal mechanizmą, kuris matuoja tikslų cezio atomų energijos išsiskyrimo greitį po to, kai juos „sužadina“ radijo bangos.

Tarptautinė vienetų sistema standartizavo vienos sekundės apibrėžimą dėl cezio savybių 1967 m., Ir nuo to laiko ji išliko standartu.