Sisältö
- Mikä on analogisen kellon sisällä
- Heilurikello: ensimmäinen moderni kello
- Katso analogisen kellon sisältä
- Kevään ohjattavat analogiset kellot
- Akkukäyttöiset kvartsikellot
- Viimeinen huomautus atomikelloista
Kellot voidaan jakaa kahteen laajaan luokkaan sen mukaan, kuinka ne esittävät tietoja.
Analoginen, aka mekaaninen, kellot ilmoittavat kellonajan liikkuvilla käsillä. Digitaalinen kellot, toisaalta, näyttävät ajan numerosarjana, tyypillisesti nestekidenäytön tai muun elektronisen näytön kautta.
(On teknisesti mahdollista saada elektroninen kello, jossa on analoginen näyttö, mutta se on hyvin harvinaista - käsittelemme analoginen ja mekaaninen synonyymeinä.)
Mikä on analogisen kellon sisällä
Jokainen kello tarvitsee kolme perusosaa:
Yleisimmin sanottuna kello on laite, joka käyttää energia että näyttö aika, säädetään a ajankäyttö mekanismi.
Mieti hiekalla täytetty tiimalasi - hyvin yksinkertainen analoginen kello. Sen energia lähde on vetovoima, sen näyttö on kummassakin puoliskossa pidetyn hiekan määrä ja sen määrä ajankäyttö mekanismi on suhteellisen vakio nopeus, jolla hiekka virtaa kahden puolikkaan välisen kapean aukon läpi.
Kehittyneemmissä analogisissa kelloissa kolme perusosaa kytketään hammaspyörien, hihnapyörien ja muiden mekaanisten järjestelmien välityksellä.
Nykyaikaisissa kelloissa mekaaniset komponentit voidaan korvata johdoilla ja sähkövirroilla. Mahdollisia kokoonpanoja on enemmän kuin voisimme koskaan peittää, joten katsotaanpa tarkemmin yhtä tietyntyyppistä kelloa.
Heilurikello: ensimmäinen moderni kello
Heilurikellot ovat kiistatta ensimmäiset modernit kellot.
Muistathan, että heiluri on kiinteästä kohdasta ripustettu paino, jonka annetaan kääntyä edestakaisin - voit tehdä yksinkertaisen ripustamalla korvakuulokkeet.
Italialaisen tutkijan Galileo Galilein fysiikan kokeilut johtivat 1700-luvun vaihteessa hänet löytämään tämän ainutlaatuisen heilurin: aina vie sama aika täyden vauhdin suorittamiseen.
Tämä on totta, vaikka ilmavastus ja muut tekijät hitaasti vähentävät heilurin liikettä jokaisella heilahduksella, aina siihen asti, kunnes se pysähtyy.
Hän tunnisti heti heilurien mahdollisuudet ajankäyttöön kellomekanismin sisällä, mutta vasta vuonna 1656 Hollannin tutkija Christiaan Huygens suunnitteli Galileon työn inspiroimana toimivan heilurikello.
Huygensilla ei ollut taitoa toteuttaa suunnitteluaan, joten hän palkkasi rakentamaan ammattimaisen kelloseppä Salomon Costerin.
Katso analogisen kellon sisältä
Katsotaanpa kuinka heilurikellojen toiminta tapahtuu yllä käytetyn kolmiosaisen erittelyn (ajankäyttömekanismi, energialähde ja näyttö) mukaisesti.
Energian lähde: Kuten tiimalasi, ensimmäiset heilurikellot käyttivät painovoimaa energian tuottamiseen hihnapyörien roikkuvan painojärjestelmän kautta. Avaimen kääntäminen “tuulettaa” kelloa, nostaa painoja ja varastoi potentiaalista energiaa pitämällä painot ylöspäin painovoimaa vastaan.
Ajanhallintamekanismi: Heiluri ja komponentti, jota kutsutaan an hillike säädä painojen energian vapautumisnopeutta. Poistumiseen kuuluu lovipyörä, joka varmistaa, että se voi liikkua vain erillisissä askeleissa tai "tikkuissa".
Jokainen valmistettu heilurin heilahdus vapauttaa yhden tikin poistumiselta, mikä puolestaan antaa painoille mahdollisuuden pudottaa pienen osan.
Näyttö: Kellon kädet on kytketty vaihdejunan kautta muuhun mekanismiin.
Kun poistuminen vapauttaa yhden tikan energiaa, vaihteet kääntyvät ja kädet liikuttavat oikean määrän.
Jos oletat yhden sekunnin heilurin heilahduksen, joka oli yleistä myöhemmissä malleissa, jokainen rasti päätyy siirtämään sekunnin kättä tarkalleen 1/60-osasta tietä kellon ympäri.
Yksinkertaisimmin sanottuna: energia varastoidaan käyttämällä nostettuja painoja, sitten vapautetaan tarkalla nopeudella ajankäyttö heilurimekanismi, joka kääntää näyttö näyttää nykyisen ajan.
Kevään ohjattavat analogiset kellot
Sinulle on saattanut tapahtua, että heiluri ei toimi kellossa, joka liikkuu jatkuvasti.
Sen sijaan mekaaniset kellot käyttävät peruskannustimia ja tasapaino pyörät. Kevätkäyttöiset kellot edeltävät heilurikelloja noin 200 vuotta, mutta olivat huomattavasti vähemmän tarkkoja.
Pääjousi haavataan tiukasti varastointia varten energia. Vaakapyörä on erityisesti painotettu levy; kun se on liikkeessä, se pyörii edestakaisin säännöllisellä nopeudella toimiakseen ajankäyttö mekanismi.
Akkukäyttöiset kvartsikellot
Nykyään yleisimmät kellot ovat kvartsikelloja, nimeltään niiden ajankäyttö mekanismi.
Kvartsikiteet ovat pietsosähköinen: Jos ajat sähkövirran niiden läpi, ne värisevät tietyllä nopeudella. Huomaatko trendi? Melkein mikä tahansa tietty tietyn nopeuden prosessi voi toimia ajankäyttömekanismina.
Tyypillinen nykyaikainen akkukäyttöinen kello on pienikokoinen sähkövirta kvartsikiteen läpi, joka asetetaan pilaantumisen kaltaisessa piirissä: se vapauttaa akusta pieniä määriä sähköä säännöllisin väliajoin, jotka kvartsin värähtely määrää.
Jokainen säännöllinen sähkön "tikki" joko antaa moottorille voiman siirtää analogisia käsiä tai ohjaa lähtöä digitaaliseen näytölle.
Viimeinen huomautus atomikelloista
Olet ehkä nähnyt tai kuullut atomikello.
Ne ovat melkein täysin digitaalisia, joten emme päästä yksityiskohtiin, mutta niiden toiminnan perusperiaatteet ovat samat kuin yllä olevat kellot. Suuri ero on niiden aikataulussa: ne on rakennettu mekanismin ympärille, joka mittaa tarkkaa nopeutta, jolla cesiumatomit vapauttavat energiaa sen jälkeen, kun radioaallot ovat “innoissaan”.
Kansainvälinen yksikköjärjestelmä standardoi yhden sekunnin määritelmän cesiumin ominaisuuksista vuonna 1967, ja se on pysynyt standardina siitä lähtien.