นาฬิกาอะนาล็อกทำงานอย่างไร

เนื้อหา

• อะไรอยู่ข้างในนาฬิกาอะนาล็อก
• Pendulum Clocks: นาฬิกาโมเดิร์นแรก
• ดูข้างในนาฬิกาอะนาล็อก
• นาฬิกาแบบแอนะล็อกที่ขับเคลื่อนด้วยสปริง
• นาฬิกาควอตซ์ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่
• หมายเหตุสุดท้ายเกี่ยวกับนาฬิกาอะตอม

นาฬิกาสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้าง ๆ ตามวิธีที่แสดงข้อมูล

อะนาล็อกหรือที่รู้จัก เชิงกลนาฬิกาใช้มือที่ขยับเพื่อระบุเวลาปัจจุบัน ดิจิทัล ในทางกลับกันเวลาในการแสดงเป็นชุดของตัวเลขโดยทั่วไปผ่านทางจอแอลซีดีหรือหน้าจออิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

(เป็นไปได้ในทางเทคนิคที่จะมีนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์พร้อมจอแสดงผลแบบอะนาล็อก แต่หาได้ยากมาก - เราจะปฏิบัติต่อ อนาล็อก และ เชิงกล เป็นคำพ้องความหมาย)

อะไรอยู่ข้างในนาฬิกาอะนาล็อก

นาฬิกาทุกเรือนต้องการส่วนพื้นฐานสามส่วน:

ในแง่พื้นฐานที่สุดนาฬิกาเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ พลังงาน ไปยัง แสดง เวลาควบคุมโดย การจับเวลา กลไก.

พิจารณานาฬิกาทรายที่เต็มไปด้วยทราย - นาฬิกาอะนาล็อกที่ง่ายมาก ของมัน พลังงาน แหล่งที่มาคือแรงดึงดูดของโลก แสดง คือปริมาณของทรายที่ถือในแต่ละครึ่งและของทราย การจับเวลา กลไกคืออัตราคงที่ที่ทรายไหลผ่านช่องเปิดแคบ ๆ ระหว่างสองส่วน

ในนาฬิกาอะนาล็อกที่มีความซับซ้อนมากขึ้นส่วนพื้นฐานสามส่วนจะถูกเชื่อมต่อผ่านเฟืองรอกและระบบกลไกอื่น ๆ

ในนาฬิกาที่ทันสมัยส่วนประกอบทางกลอาจถูกแทนที่ด้วยสายไฟและกระแสไฟฟ้า มีการกำหนดค่าที่เป็นไปได้มากกว่าที่เราเคยครอบคลุมดังนั้นลองมาดูนาฬิกาประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ

Pendulum Clocks: นาฬิกาโมเดิร์นแรก

นาฬิกาลูกตุ้มเป็นนาฬิกาที่ทันสมัยครั้งแรก

ลูกตุ้มที่คุณจำได้คือน้ำหนักแขวนจากจุดคงที่และอนุญาตให้แกว่งไปมา - คุณสามารถทำแบบง่าย ๆ โดยห้อยหูฟังคู่หนึ่ง

ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีได้ทดลองการทดลองทางฟิสิกส์ของกาลิเลโอกาลิเลลีทำให้เขาค้นพบคุณสมบัติพิเศษของลูกตุ้ม: หนึ่งจะ เสมอ ใช้เวลาเท่ากันในการแกว่งเต็ม

สิ่งนี้เป็นจริงแม้ในขณะที่แรงต้านของอากาศและปัจจัยอื่น ๆ จะลดลงอย่างช้าๆว่าลูกตุ้มเคลื่อนที่ไปพร้อมกับการแกว่งในแต่ละครั้งเท่าใดจนกระทั่งมันหยุดลง

เขารับรู้ถึงศักยภาพของลูกตุ้มทันทีสำหรับการจับเวลาภายในกลไกนาฬิกา แต่มันไม่ได้จนกว่าปี ค.ศ. 1656 ที่นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ Christiaan Huygens ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากงานของกาลิเลโอออกแบบนาฬิกาลูกตุ้มที่ทำงาน

Huygens ไม่มีทักษะในการใช้การออกแบบของเขาดังนั้นเขาจึงจ้างซาโลมอนคอสเตอร์ผู้ทำนาฬิกามืออาชีพเพื่อสร้างมันขึ้นมา

ดูข้างในนาฬิกาอะนาล็อก

มาดูกันว่านาฬิกาลูกตุ้มทำงานอย่างไรตามการแยกส่วนสามส่วน (กลไกการบอกเวลาแหล่งพลังงานและการแสดงผล) ที่เราใช้ด้านบน

แหล่งพลังงาน: เหมือนนาฬิกาทรายนาฬิกาลูกตุ้มตัวแรกที่ใช้แรงโน้มถ่วงในการสร้างพลังงานผ่านระบบตุ้มน้ำหนักที่แขวนจากรอก การหมุนกุญแจจะ“ ไข” นาฬิกายกน้ำหนักและเก็บพลังงานที่อาจเกิดขึ้นโดยถือตุ้มน้ำหนักต้านแรงโน้มถ่วง

กลไกการจับเวลา: ลูกตุ้มและส่วนประกอบที่เรียกว่า การหนี กำหนดอัตราการปล่อยพลังงานจากน้ำหนัก Escapement มีล้อที่มีรอยบากซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าสามารถเคลื่อนที่ในขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่องหรือ“ เห็บ”

การแกว่งของลูกตุ้มแต่ละครั้งเสร็จสมบูรณ์จะปล่อยหนึ่งติ๊กบนทางหนีซึ่งจะทำให้น้ำหนักลดลงเล็กน้อย

แสดง: เข็มนาฬิกาเชื่อมต่อกันผ่านทางเฟืองกลไกไปยังส่วนที่เหลือของกลไก

เมื่อการหลุดออกของพลังงานหนึ่งเกียร์จะเกิดการหมุนเกียร์และมือจะเคลื่อนที่ในปริมาณที่ถูกต้อง

หากคุณถือว่าแกว่งลูกตุ้มหนึ่งวินาทีซึ่งเป็นเรื่องปกติในการออกแบบในภายหลังติ๊กทุกตัวจะจบลงด้วยการขยับเข็มวินาที 1 / 60th ของทางรอบหน้าปัดนาฬิกา

ในแง่ง่ายที่สุด: พลังงาน ถูกเก็บไว้โดยใช้ตุ้มน้ำหนักที่ยกขึ้นจากนั้นปล่อยในอัตราที่แม่นยำโดย การจับเวลา กลไกลูกตุ้มซึ่งจะเปลี่ยนมือของ แสดง เพื่อแสดงเวลาปัจจุบัน

นาฬิกาแบบแอนะล็อกที่ขับเคลื่อนด้วยสปริง

อาจเกิดขึ้นกับคุณว่าลูกตุ้มจะไม่ทำงานในนาฬิกาซึ่งเคลื่อนที่ไปมาตลอดเวลา

นาฬิกาเชิงกลใช้แทน mainsprings และ ล้อสมดุล. นาฬิกาสปริงขับเคลื่อนจริงนาฬิกาลูกตุ้มก่อนวันจริงประมาณ 200 ปี แต่มีความแม่นยำน้อยกว่ามาก

กำลังสำคัญในการจัดเก็บแผลแน่น พลังงาน. ล้อดุลเป็นดิสก์ที่มีน้ำหนักเป็นพิเศษ เมื่อตั้งค่าในการเคลื่อนไหวมันหมุนไปมาในอัตราปกติเพื่อทำหน้าที่เป็น การจับเวลา กลไก.

นาฬิกาควอตซ์ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่

วันนี้นาฬิกาที่พบมากที่สุดคือนาฬิกาควอทซ์ การจับเวลา กลไก.

คริสตัลควอตซ์นั้น piezoelectric: หากคุณใช้กระแสไฟฟ้าผ่านพวกเขาพวกเขาจะสั่นสะเทือนในอัตราที่กำหนด สังเกตแนวโน้ม เกือบทุกกระบวนการที่มีอัตราเฉพาะสามารถทำหน้าที่เป็นกลไกการจับเวลา

นาฬิกาที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่โดยทั่วไปเป็นกระแสไฟฟ้าที่เล็กที่สุดผ่านผลึกคริสตัลซึ่งตั้งอยู่ในวงจรที่ทำหน้าที่เหมือนทางหนี: มันจะปล่อยกระแสไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยจากแบตเตอรี่ในช่วงเวลาปกติซึ่งกำหนดโดยการสั่นสะเทือนของผลึก

“ เห็บ” ปกติของกระแสไฟฟ้าแต่ละอันจะให้พลังงานแก่มอเตอร์ในการเคลื่อนมืออนาล็อกหรือควบคุมเอาต์พุตไปยังหน้าจอดิจิตอล

หมายเหตุสุดท้ายเกี่ยวกับนาฬิกาอะตอม

คุณอาจเคยเห็นหรือได้ยินเรื่องนาฬิกาอะตอม

พวกมันเกือบจะเป็นดิจิตอลทั้งหมดดังนั้นเราจะไม่ได้รับรายละเอียด แต่หลักการพื้นฐานของวิธีการทำงานของมันเหมือนกับนาฬิกาด้านบน ความแตกต่างที่สำคัญคือการจับเวลาของพวกเขา: พวกมันถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ กลไกที่วัดอัตราที่แม่นยำซึ่งอะตอมซีเซียมปล่อยพลังงานหลังจากที่“ ตื่นเต้น” โดยคลื่นวิทยุ

ระบบระหว่างประเทศของหน่วยมาตรฐานของคำจำกัดความของหนึ่งวินาทีกับคุณสมบัติของซีเซียมในปี 1967 และมันยังคงมาตรฐานตั้งแต่