כיצד עובדים שעונים אנלוגיים?

תוֹכֶן

• מה יש בתוך שעון אנלוגי
• שעוני מטוטלת: השעון המודרני הראשון
• מבט בתוך שעון אנלוגי
• שעונים אנלוגיים מונעיים באביב
• שעוני קוורץ עם סוללה
• הערה אחרונה לשעון אטומי

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

אנלוגי, aka מכני, שעונים משתמשים בידיים זזות כדי לציין את השעה הנוכחית. דיגיטלי שעונים, לעומת זאת, מציגים זמן כסט מספרים, בדרך כלל דרך LCD או מסך אלקטרוני אחר.

(ניתן מבחינה טכנית שיהיה שעון אלקטרוני עם צג אנלוגי, אך זה נדיר מאוד - אנו נטפל אנלוגי ו מכני כמילים נרדפות.)

מה יש בתוך שעון אנלוגי

כל שעון זקוק לשלושה חלקים בסיסיים:

במונחים הבסיסיים ביותר, שעון הוא מכשיר שמשתמש בו אנרגיה ל תצוגה זמן, מוסדר על ידי א שמירת זמנים מנגנון.

קחו למשל שעון חול מלא חול - שעון אנלוגי פשוט מאוד. שלה אנרגיה המקור הוא משיכת הכובד, שלו תצוגה היא כמות החול המוחזקת בכל מחצית, ושלה שמירת זמנים המנגנון 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 על ידי חוטים וזרמים חשמליים. ישנן תצורות אפשריות יותר מכפי שנוכל אי פעם לכסות, אז בואו נסתכל מקרוב על סוג מסוים של שעון.

שעוני מטוטלת: השעון המודרני הראשון

שעוני מטוטלת הם ככל הנראה השעונים המודרניים הראשונים.

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

בשלהי המאה ה- 17 הניסויים של המדען האיטלקי גלילאו גליליי בפיזיקה הובילו אותו לגלות תכונה ייחודית זו של מטוטלות: תמיד קח את אותו הזמן להשלים את התנופה.

זה נכון גם כאשר עמידות לאוויר וגורמים אחרים מפחיתים אט אט את המרחק של מטוטלת עם כל נדנדה, ממש עד לרגע שהיא נעצרת.

הוא זיהה מיד את הפוטנציאל של מטוטלות למזמני שעון בתוך מנגנון שעון, אך רק בשנת 1656 תכנן המדען ההולנדי כריסטיאן הויגנס, בהשראת עבודתו של גלילאו, שעון מטוטלת עובד.

לויגנס לא היה מיומנות ליישם את העיצוב שלו, ולכן הוא שכר את השעון המקצועי סלומון קוסטר לבנות אותו.

מבט בתוך שעון אנלוגי

בואו נראה כיצד שעוני המטוטלת פועלים בהתאם לפירוק בן השלושה חלקים (מנגנון שמירת זמן, מקור אנרגיה ותצוגה) בהם השתמשנו למעלה.

מקור אנרגיה: כמו שעון חול, שעוני המטוטלת הראשונים השתמשו בכוח המשיכה בכדי לייצר אנרגיה דרך מערכת משקלים התלויה על גלגלות. סיבוב מפתח היה "מרימה" את השעון, מרימה את המשקולות ואגור אנרגיה פוטנציאלית על ידי החזקת המשקולות כנגד כוח המשיכה.

מנגנון שמירת זמן: מטוטלת ורכיב הנקרא א בריחה לווסת את הקצב בו משתחררת האנרגיה מהמשקולות. הבריחה כוללת גלגל חרוט שמבטיח שהוא יכול לנוע רק בצעדים נפרדים, או "קרציות".

כל נדנדה שהושלמה על המטוטלת משחררת טיק אחד על הבריחה, אשר בתורו מאפשר למשקולות לצנוח מעט.

תצוגה: ידיו של השעון מחוברות באמצעות רכבת הילוכים לשאר המנגנון.

כאשר הבריחה משחררת קרציית אנרגיה אחת, ההילוכים מסתובבים והידיים מזיזות את הכמות הנכונה.

אם אתה מניח סווינג מטוטלת של שנייה, שהיה נפוץ בעיצובים מאוחרים יותר, כל קרציות בסופו של דבר מזיזות את היד השניות בדיוק 1/60 מהדרך סביב פני השעון.

במונחים הפשוטים ביותר: אנרגיה מאוחסן באמצעות משקולות מוגבהות ומשוחררים בקצב מדויק על ידי שמירת זמנים מנגנון המטוטלת, אשר הופך את ידיהם של תצוגה כדי להציג את השעה הנוכחית.

שעונים אנלוגיים מונעיים באביב

יכול להיות שקרה לך שמטוטלת לא תעבוד בשעון שמסתובב כל הזמן.

במקום זאת משתמשים בשעונים מכניים צאצאים ו איזון גלגלים. שעונים מונע קפיצים למעשה קדמו לשעוני המטוטלת בערך 200 שנה, אך היו פחות מדויקים במידה ניכרת.

הצאצא נכרך חזק לאחסון אנרגיה. גלגל האיזון הוא דיסק משוקלל במיוחד; ברגע שהוא מופעל בתנועה הוא מסתובב קדימה ואחורה בקצב קבוע כדי לפעול כ שמירת זמנים מנגנון.

שעוני קוורץ עם סוללה

כיום, השעונים הנפוצים ביותר הם שעוני קוורץ, הקרויים על שם שלהם שמירת זמנים מנגנון.

גבישי קוורץ הם פיוזואלקטרי: אם אתה מפעיל זרם חשמלי דרכם, הם רוטטים בקצב ספציפי. שימו לב לטרנד? כמעט כל תהליך עם קצב ספציפי יכול לשמש כמנגנון לנקודת זמן.

שעון אופייני מודרני המונע על סוללות מניע זרם חשמלי זעיר דרך גביש קוורץ, המוצב במעגל שפועל כמו בריחה: הוא משחרר כמויות קטנות של חשמל מהסוללה בפרקי זמן קבועים המוכתבים על ידי הרטט של הקוורץ.

כל "מתקתק" רגיל של חשמל מכניס את המנוע להעביר ידיים אנלוגיות או שולט בפלט למסך דיגיטלי.

הערה אחרונה לשעון אטומי

אולי ראית או שמעת על שעון אטומי.

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

מערכת היחידות הבינלאומית תקנה את הגדרתה לשנייה אחת על תכונות הצזיום בשנת 1967 והיא נותרה התקינה מאז.