Analog Saatler Nasıl Çalışır?

Saatler, bilgileri nasıl görüntülediklerine bağlı olarak iki geniş kategoriye ayrılabilir.

Analog, diğer adıyla mekanik, saatler geçerli saati göstermek için hareketli ibreleri kullanır. Dijital Öte yandan saatler, zamanı tipik olarak bir LCD veya başka bir elektronik ekran aracılığıyla bir dizi sayı olarak gösterir.

(Analog göstergeli bir elektronik saate sahip olmak teknik olarak mümkündür, ancak çok nadirdir - analog ve mekanik eş anlamlı olarak.)

Her saatin üç temel parçaya ihtiyacı vardır:

1. Zaman İşleyişi mekanizma: zamanın geçişini doğru bir şekilde takip etmenin bir yolu.
2. Enerji kaynak: diğer çeşitli bileşenlerin hareketi için enerji sağlamanın bir yolu.
3. Görüntüle: kullanıcıya geçerli saatin ne olduğunu gösterir.

En temel ifadeyle saat, aşağıdakileri kullanan bir cihazdır: enerji için Görüntüle tarafından düzenlenen bir zaman zaman işleyişi mekanizma.

Kum dolu bir kum saatini düşünün – çok basit bir analog saat. Onun enerji kaynağı yerçekimi, onun Görüntüle her bir yarıda tutulan kum miktarıdır ve

Daha sofistike analog saatlerde, üç temel parça dişliler, kasnaklar ve diğer mekanik sistemler aracılığıyla birbirine bağlanır.

Modern saatlerde, mekanik bileşenlerin yerini teller ve elektrik akımları alabilir. Şimdiye kadar ele alabileceğimizden daha fazla olası konfigürasyon var, o yüzden belirli bir saat türüne daha yakından bakalım.

Sarkaç saatler tartışmasız ilk modern saatler.

Sarkaç, hatırlayacaksınız, sabit bir noktadan asılan ve ileri geri sallanmasına izin verilen bir ağırlıktır - bir çift kulakiçi sallayarak basit bir tane yapabilirsiniz.

17. yüzyılın başında, İtalyan bilim adamı Galileo Galilei'nin fizik deneyleri onu sarkaçların bu eşsiz özelliğini keşfetmeye yöneltti: her zaman tam bir dönüşü tamamlamak için aynı miktarda zaman ayırın.

Bu, hava direnci ve diğer faktörler, bir sarkacın durduğu ana kadar, her salınımla ne kadar ileri hareket ettiğini yavaşça azaltsa bile doğrudur.

Sarkaçların bir saat mekanizması içinde zaman tutma potansiyelini hemen fark etti, ama öyle değildi. 1656'ya kadar Hollandalı bilim adamı Christiaan Huygens, Galileo'nun çalışmalarından esinlenerek çalışan bir sarkaç tasarladı. saat.

Huygens, tasarımını uygulama becerisine sahip değildi, bu yüzden onu inşa etmesi için profesyonel saatçi Salomon Coster'ı tuttu.

Sarkaçlı saatlerin yukarıda kullandığımız üç parçalı kırılıma (zaman işleyişi mekanizması, enerji kaynağı ve gösterge) göre nasıl çalıştığına bakalım.

Enerji kaynağı: Bir kum saati gibi, ilk sarkaçlı saatler, kasnaklardan sarkan bir ağırlık sistemi aracılığıyla enerji üretmek için yerçekimini kullandı. Bir anahtarı çevirmek saati “kurar”, ağırlıkları kaldırır ve ağırlıkları yerçekimine karşı tutarak potansiyel enerjiyi depolar.
Zaman İşleyişi Mekanizması: Bir sarkaç ve adı verilen bir bileşen kaçış ağırlıklardan gelen enerjinin serbest bırakılma hızını düzenler. Eşapman, yalnızca ayrı adımlarla veya "tık"larla hareket etmesini sağlayan çentikli bir tekerlek içerir.

Sarkaçın tamamlanan her dönüşü, eşapmanda bir tik bırakır, bu da ağırlıkların biraz düşmesine izin verir.

Görüntüle: Saatin kolları mekanizmanın geri kalanına dişli takımı ile bağlanmıştır.

Eşapman bir enerji tiki serbest bıraktığında, dişliler döner ve eller doğru miktarda hareket eder.

Daha sonraki tasarımlarda yaygın olan bir saniyelik sarkaç salınımını varsayarsanız, her tik, saniye ibresini saat kadranının tam olarak 1/60'ı kadar hareket ettirir.

En basit ifadeyle: enerji yükseltilmiş ağırlıklar kullanılarak depolanır, ardından kesin bir oranda serbest bırakılır. zaman işleyişi ellerini döndüren sarkaç mekanizması Görüntüle Geçerli saati göstermek için

Sürekli hareket halinde olan bir saatte sarkaçın çalışmayacağı aklınıza gelmiş olabilir.

Bunun yerine mekanik saatler ana yaylar ve denge çarkları. Yaylı saatler aslında sarkaçlı saatlerden yaklaşık 200 yıl önce gelir, ancak önemli ölçüde daha az doğruydu.

Zemberek saklamak için sıkıca sarılmıştır enerji. Denge çarkı özel ağırlıklı bir disktir; Bir kez harekete geçtiğinde, normal bir hızda ileri geri dönerek hareket eder. zaman işleyişi mekanizma.

Günümüzde en yaygın saatler kuvars saatlerdir. zaman işleyişi mekanizma.

Kuvars kristalleri piezoelektrik: içlerinden bir elektrik akımı geçirirseniz, belirli bir oranda titreşirler. Bir eğilim fark ettiniz mi? Belirli bir orana sahip hemen hemen her süreç, bir zaman tutma mekanizması olarak hareket edebilir.

Pille çalışan tipik bir modern saat, hareket eden bir devreye yerleştirilmiş bir kuvars kristali aracılığıyla çok küçük bir elektrik akımı gönderir. eşapman gibi: pilin titreşiminin belirlediği düzenli aralıklarla pilden az miktarda elektrik salar. kuvars.

Her düzenli elektrik "tık", ya analog elleri hareket ettirmek için bir motora güç verir ya da çıkışı dijital bir ekrana kontrol eder.

Atom saatini görmüş veya duymuş olabilirsiniz.

Neredeyse tamamen dijitaldirler, bu yüzden ayrıntılara girmeyeceğiz, ancak nasıl çalıştıklarının temel ilkeleri yukarıdaki saatlerle aynıdır. Aralarındaki büyük fark, zaman işleyişinde yatıyor: Sezyum atomlarının radyo dalgaları tarafından “uyarıldıktan” sonra enerjiyi serbest bırakma hızını kesin olarak ölçen bir mekanizma etrafında inşa edilmişler.

Uluslararası Birimler Sistemi, sezyumun özelliklerine ilişkin bir saniye tanımını 1967'de standartlaştırdı ve o zamandan beri standart olarak kaldı.