Историята на механичните часовници

През по-голямата част от Средновековието - от около 500 до 1500 г. н.е., технологичният напредък беше в действителност в Европа. Стилове на слънчевия часовник се развиват, но те не се отдалечават от древноегипетските принципи.

Прости слънчеви часовници, поставени над врати, са били използвани за идентифициране на обед и четири "приливи и отливи" от слънчевия ден през Средновековието. През 10-ти век се използват няколко вида джобни слънчеви часовници - един английски модел идентифицира приливи и отливи дори за сезонни промени на надморската височина.

В началото на средата на 14 век в кулите на няколко италиански градове започват да се появяват големи механични часовници. Няма запис на никакви работещи модели, предхождащи тези обществени часовници, които са били с тегло и са регулирани от ръбове и фолио. Механизмите на ръбовете и фолиото владееха повече от 300 години с различия във формата на фолиото, но всички имаха един и същ основен проблем: Периодът на

Друг напредък беше изобретение на Питър Хенлейн, немски ключар от Нюрнберг, някъде между 1500 и 1510 година. Хенлейн създава пролетни часовници. Подмяната на големите тежести на задвижването доведе до по-малки и по-преносими часовници и часовници. Хенлейн си прозвил часовниците „Нюрнберг яйца“.

Въпреки че забавиха движението си, като се развиха, те бяха популярни сред заможните индивиди поради размерите си и защото можеха да бъдат поставени на рафт или маса, вместо да бъдат окачени от стена. Те бяха първите преносими часовници, но имаха само часовни ръце. Минутните ръце се появяват чак през 1670 г., а часовниците през това време не са имали защита от стъкло. Стъкло, поставено върху лицето на часовник, е възникнало чак през 17 век. И все пак, напредъкът в дизайна на Henlein е предшественик на наистина точното време.

Кристиан Хюйгенс, холандски учен, направи първия часовник на махалото през 1656г. Регулира се чрез механизъм с „естествен“ период на колебания. Макар че Галилей Галилей понякога се кредитира за изобретяването на махалото и той изучава движението му още през 1582 г., неговият дизайн за часовник не е построен преди смъртта му. Махалото на часовника на Хюйгенс имаше грешка по-малка от една минута на ден, като за първи път беше постигната такава точност. По-късните му уточнения намалиха грешките на часовника му до по-малко от 10 секунди на ден.

Хюйгенс разработи колелото за баланс и пружината някъде около 1675 г. и все още се намира в някои от днешните ръчни часовници. Това подобрение позволи на часовниците от 17-ти век да поддържат време до 10 минути на ден.

Уилям Клемент започна да строи часовници с новото "котва" или "отдръпване" в Лондон през 1671г. Това беше значително подобрение спрямо ръба, защото по-малко се намесваше в движението на махалото.

През 1721 г. Джордж Греъм подобрява точността на часовника на махалото до една секунда на ден, като компенсира промените в дължината на махалото поради температурни колебания. Джон Харисън, дърводелец и самоук часовникар, усъвършенства техниките за компенсация на температурата на Греъм и добави нови методи за намаляване на триенето. До 1761 г. той е построил морски хронометър с пружината и избягването на балансиращото колело наградата на британското правителство от 1714 г. предлага за средство за определяне на дължината до половината a степен. Това запазваше време на борда на подвижен кораб до около една пета от секундата на ден, почти толкова, колкото часовник с махало можеше да направи на сушата и 10 пъти по-добре от необходимото.

През следващия век усъвършенстването доведе до часовника на Зигмунд Рифлер с почти свободно махало през 1889г. Той постигна точност от една стотна от секундата на ден и стана стандарт в много астрономически обсерватории.

Истински принцип на махалото е въведен от Р. J. Руд около 1898 г., стимулирайки развитието на няколко часовника със свободно махало. Един от най-известните, W. H. Къс часовник, е демонстриран през 1921г. Часът на Shortt почти веднага замени часовника на Riefler като върховен хронометър в много обсерватории. Този часовник се състоеше от две махала, единият роб, а другият господар. Махалото на робите даваше на махалото на господаря нежните тласъци, необходими за поддържане на движението му, а също така задвижваше ръцете на часовника. Това позволи на махалото на майстора да остане без механични задачи, които биха нарушили неговата закономерност.

кварц кристалните часовници замениха часовника Shortt като стандарт през 30-те и 40-те години на миналия век, подобрявайки производителността на времето, далеч надхвърляща тази на махалото и изравненията на колелото.

Работата с кварцов часовник се основава на пиезоелектричното свойство на кварцовите кристали. Когато електрическото поле се приложи към кристала, то променя формата си. Той създава електрическо поле при натискане или огъване. Когато е поставен в подходяща електронна верига, това взаимодействие между механично напрежение и електрическо поле предизвиква кристал за вибриране и генериране на постоянен честотен електрически сигнал, който може да се използва за работа с електронен часовник показване.
Кварцовите кристални часовници бяха по-добри, тъй като нямаха зъбни колела или изпускания, които да нарушават редовната им честота. Въпреки това, те разчитаха на механична вибрация, чиято честота зависи критично от размера и формата на кристала. Никой два кристала не може да бъде точно с еднаква честота. Кварцовите часовници продължават да доминират на пазара по брой, тъй като тяхната производителност е отлична и те са евтини. Но на Основния производителността на кварцови часовници е значително надвишена от атомните часовници.

Информация и илюстрации, предоставени от Националния институт за стандарти и технологии и от Министерството на търговията на САЩ.