תולדות השעונים המכניים

ברוב ימי הביניים, בערך מ 500 עד 1500 A.D., התקדמות הטכנולוגית עמדה על קיפאון וירטואלי באירופה. סגנונות השמש התפתחו, אך הם לא התרחקו מעקרונות מצרים קדומים.

שמשות פשוטות שהונחו מעל לפתחים שימשו לזיהוי חצות וארבע "גאות ושפל" של היום המואר בשמש בימי הביניים. המאה העשירית השתמשה במספר סוגים של משקפי שמש לכיס - דגם אנגלי אחד זיהה גאות ושפל ואף פיצוי על שינויים עונתיים בגובה השמש.

בראשית אמצע המאה ה -14 החלו להופיע שעונים מכניים גדולים במגדלים של כמה ערים איטלקיות. אין תיעוד של דגמים עובדים שקדמו לשעונים הציבוריים הללו שהונעו על משקל והוסדרו על ידי בריחות סף ופוליוט. מנגנוני קצה-ופוליוט שלטו במשך יותר מ -300 שנה עם וריאציות בצורת הפוליוט, אך לכולם הייתה אותה בעיה בסיסית: התקופה של תנודה היה תלוי מאוד בכמות הכוח המניע ובכמות החיכוך בכונן כך שהקצב היה קשה לוויסות.

קידום נוסף היה המצאה של פיטר הנליין, מנעולן גרמני מנירנברג, מתישהו בין 1500 ל -1510. הנליין יצר שעונים המופעלים באמצעות אביב. החלפת משקלי הכונן הכבד הביאה לשעונים ושעונים קטנים יותר וניידים יותר. הנליין כינה את שעוניו "ביצי נירנברג".

אף על פי שהאטו ככל שהצאצאים התפתלו, הם היו פופולריים בקרב אנשים עשירים בגלל גודלם ומכיוון שניתן היה להניח אותם על מדף או שולחן במקום להיתלות על קיר. אלה היו השעונים הניידים הראשונים, אבל היו להם רק ידיים של שעה. ידיים דקות לא הופיעו עד 1670 ולשעונים לא הייתה הגנה על זכוכית במהלך תקופה זו. זכוכית שהונחה מעל פני שעון לא הגיעה עד למאה ה -17. ובכל זאת, ההתקדמות של הנליין בעיצוב היו מקדימים למימוש זמן מדויק באמת.

כריסטיאן הויגנס, מדען הולנדי, ערך את שעון המטוטלת הראשון בשנת 1656. הוא הוסדר על ידי מנגנון עם תקופת "תנודה" טבעית. למרות ש גלילאו גליליי זוכה לפעמים בהמצאת המטוטלת והוא למד את תנועתו כבר בשנת 1582, עיצובו לשעון לא נבנה לפני מותו. לשעון המטוטלת של הויגנס הייתה שגיאה של פחות מדקה ביום, הפעם הראשונה שהושגה דיוק כזה. השכלולים המאוחרים שלו הפחיתו את טעויות השעון שלו לפחות מעשר שניות ביום.

הויגנס פיתח את גלגל האיזון ואת מכלול האביב מתישהו בערך בשנת 1675 והוא נמצא עדיין בכמה משעוני היד של ימינו. שיפור זה איפשר לשעוני המאה ה -17 לשמור את הזמן עד 10 דקות ביום.

ויליאם קלמנט החל לבנות שעונים עם בריחת "העוגן" או "הרתיעה" החדשה פנימה לונדון בשנת 1671. זה היה שיפור מהותי על הסף מכיוון שהוא הפריע פחות לתנועת המטוטלת.

בשנת 1721, ג'ורג 'גרהאם שיפר את דיוק שעון המטוטלת לשנייה ביום על ידי פיצוי על שינויים באורך המטוטלת עקב שונות בטמפרטורה. ג'ון הריסון, נגר וייצור שעונים בהדרכה עצמית, שידל את טכניקות הפיצוי לטמפרטורה של גרהאם והוסיף שיטות חדשות להפחתת החיכוך. עד שנת 1761 הוא בנה כרונומטר ימי עם הקפיץ ובריחת גלגל איזון שניצחה הפרס של ממשלת בריטניה בשנת 1714 הוצע לאמצעי לקביעת קו אורך תוך חצי שעה תואר. זה הקפיד על סיפון ספינה מתגלגלת לכחמישית השנייה בשעה ביום, כמו גם שעון מטוטלת יכול היה לעשות ביבשה, ויעיל פי עשרה מהנדרש.

במהלך המאה הבאה, השכלולים הובילו לשעון של זיגמונד ריפלר עם מטוטלת כמעט חופשית בשנת 1889. זה השיג דיוק של מאה השניה ביום והפך לתקן בתצפיות אסטרונומיות רבות.

עיקרון אמיתי של מטוטלת החופש הונהג על ידי ר. י. התחלף סביב 1898, והמרץ את התפתחותם של כמה שעוני מטוטלת חופשית. אחד המפורסמים ביותר, הוו. ח. שעון קיצור, הודגם בשנת 1921. שעון ה- Shortt החליף כמעט מייד את שעון ריפלר כנוקף זמן עליון במצפי כוכבים רבים. שעון זה כלל שני מטוטלות, האחת עבד והשנייה אדון. מטוטלת העבדים העניקה למאסטר המטוטלת את הדחיפות העדינות הדרושות לה בכדי לשמור על תנועתו, והיא גם הניעה את ידיו של השעון. זה איפשר למטוטלת המאסטר להישאר חופשי ממשימות מכניות שיפריעו בסדירותו.

קוורץ שעוני קריסטל החליפו את שעון ה- Shortt כסטנדרט בשנות השלושים והארבעים, ושיפרו את ביצועי שמירת הזמן הרבה מעבר לזו של המטוטלת וההימלטות של גלגל האיזון.

פעולת שעון קוורץ מבוססת על התכונה הפיאוזואלקטרית של גבישי קוורץ. כאשר מוחלים שדה חשמלי על הגביש, הוא משנה את צורתו. זה מייצר שדה חשמלי כאשר הוא סוחט או מכופף. כאשר הוא ממוקם במעגל אלקטרוני מתאים, אינטראקציה זו בין מתח מכני ושדה חשמלי גורמת ל גביש לרטט ולייצר אות חשמלי בתדר קבוע שניתן להשתמש בו להפעלת שעון אלקטרוני תצוגה.
שעוני קריסטל קוורץ היו טובים יותר מכיוון שלא היו להם הילוכים או בריכות להפריע לתדירות הרגילה שלהם. עם זאת, הם הסתמכו על רטט מכני שתדרו תלוי באופן קריטי בגודל ובצורת הגביש. אין שני גבישים יכולים להיות זהים בדיוק באותה תדר בדיוק. שעוני קוורץ ממשיכים לשלוט בשוק במספרים כיוון שהביצועים שלהם מצוינים והם לא יקרים. אבל ה שמירת זמן ביצועים של שעוני קוורץ הועלה באופן משמעותי על ידי שעונים אטומיים.

מידע ואיורים המסופקים על ידי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה ומחלקת המסחר האמריקאית.