Како раде аналогни сатови?

Сатови се могу поделити у две широке категорије на основу начина на који приказују информације.

Аналог, ака механички, сатови користе покретне казаљке да покажу тренутно време. Дигитални с друге стране, сатови приказују време као скуп бројева, обично путем ЛЦД-а или другог електронског екрана.

(Технички је могуће имати електронски сат са аналогним дисплејем, али то је врло ретко - лечићемо аналогни и механички као синоними.)

Сваки сат треба три основна дела:

1. Мерење времена механизам: начин за тачно праћење протока времена.
2. Енергија извор: начин за обезбеђивање енергије за кретање осталих различитих компонената.
3. Приказ: показује кориснику које је тренутно време.

У најосновнијим терминима, сат је уређај који користи енергије до приказ време, регулисано а мерење времена механизам.

Размотрите пешчани сат испуњен песком - врло једноставан аналогни сат. Његово енергије извор је привлачење гравитације, њен приказ је количина песка у свакој половини и његова мерење времена Механизам је релативно константна брзина којом песак протиче кроз уски отвор између две половине.

У софистициранијим аналогним сатовима, три основна дела су повезана зупчаницима, ременицама и другим механичким системима.

У модерним сатовима механичке компоненте могу бити замењене жицама и електричним струјама. Постоји више могућих конфигурација него што бисмо икада могли да покријемо, па погледајмо ближе једну одређену врсту сата.

Сатови са клатном су вероватно први модерни сатови.

Клатно, сетићете се, је тег окачен о фиксну тачку и дозвољен да се њише напред-назад - једноставно можете да направите висећи пар минђуша.

На прелазу у 17. век, експерименти у физици италијанског научника Галилеа Галилеја довели су га до открића ове јединствене особине клатна: неко ће увек одвојите исто толико времена да завршите пун замах.

То је тачно чак и када отпор ваздуха и други фактори полако смањују колико се клатно креће са сваким замахом, све до тренутка када се заустави.

Одмах је препознао потенцијал клатна за мерење времена унутар механизма сата, али није до 1656. да је холандски научник Цхристиаан Хуигенс, инспирисан Галилејевим радом, дизајнирао радно клатно сат.

Хуигенс није имао вештину да примени свој дизајн, па је ангажовао професионалног урара Саломона Цостера да га изради.

Погледајмо како сатови клатна раде према троделној рашчлањивању (механизам за мерење времена, извор енергије и приказ) који смо горе користили.

Извор енергије: Попут пешчаног сата, први сатови са клатном користили су гравитацију за генерисање енергије кроз систем тегова који висе на ременицама. Окретање кључа би „намотало“ сат, подизало тегове и складиштило потенцијалну енергију држањем тегова у односу на гравитацију.
Механизам за мерење времена: Клатно и компонента која се назива ан бекство регулишу брзину ослобађања енергије из тегова. Стезник укључује урезан точак који осигурава да се може кретати само дискретним корацима или „крпељима“.

Сваки завршени замах клатна ослобађа по један крпељ на степенику, што заузврат омогућава да тегови падну за мало.

Приказ: Казаљке сата повезане су преко зупчаника са остатком механизма.

Када се у бекству ослободи један тик енергије, зупчаници се окрећу и казаљке померају тачну количину.

Ако претпоставите замах клатна у трајању од једне секунде, што је било уобичајено у каснијим дизајном, сваки крпељ завршава померањем казаљке секунде тачно за 1/60 пута око сата.

Најједноставније речено: енергије се складишти помоћу повишених тегова, а затим ослобађа са тачном брзином до мерење времена клатно механизам, који окреће казаљке на приказ за приказ тренутног времена.

Можда вам је пало на памет да клатно неће радити у сату који се непрестано креће.

Уместо тога, користе се механички сатови маинспрингс и точкови за равнотежу. Пролећни сатови заправо претходе сатима са клатном за око 200 година, али су били знатно мање тачни.

Главна опруга је чврсто намотана за чување енергије. Точак за вагу је посебно пондерисани диск; једном покренут, окреће се напред-назад редовном брзином да би деловао као мерење времена механизам.

Данас су најчешћи сатови од кварца, названи по њиховим мерење времена механизам.

Кварцни кристали су пиезоелектрични: ако кроз њих прођете електричну струју, они ће вибрирати одређеном брзином. Примећујете тренд? Готово сваки процес са одређеном стопом може деловати као механизам за мерење времена.

Типични савремени сат на батерије батерија шаље малу кружну струју кроз кварцни кристал, који је постављен у круг који делује попут бекства: ослобађа мале количине електричне енергије из батерије у редовним интервалима које диктирају вибрације кварц.

Сваки редовни „крпељ“ електричне енергије покреће мотор да помера аналогне казаљке или контролише излаз на дигитални екран.

Можда сте видели или чули за атомски сат.

Готово су у потпуности дигитални, па нећемо улазити у детаље, али основни принципи како раде исти су као и сатови изнад. Велика разлика је у њиховом рачунању времена: изграђени су око механизма који мери тачну брзину којом атоми цезијума ослобађају енергију након што их „побуде“ радио таласи.

Међународни систем јединица стандардизовао је своју дефиницију секунде о својствима цезијума 1967. године и од тада остаје стандард.