Также по теме

ЧАСЫ

ЧАСЫ, прибор для отсчета времени.

Стационарные часы.

Ход стационарных колесных часов и показания ими времени обеспечиваются в четырехэтапной последовательности. Сначала запасается необходимая энергия, ее источником может быть либо падающий с высоты груз, либо раскручивающаяся, предварительно туго навитая, спиральная (винтовая) или плоская пружина, либо электричество. Затем эта энергия передается ходовому механизму через последовательность пар больших и малых зубчатых колес. Далее, точность хода задается маятником, балансиром или переменным током. Наконец, появляются показания времени – обычно приходят в движение стрелки, вращающиеся на оси, проходящей через центр циферблата, на котором помечены часы и минуты. Для защиты механизма, а также из эстетических cоображений его помещают в корпус.

НАСТОЛЬНЫЕ ИТАЛЬЯНСКИЕ ЧАСЫ 15 В. IGDA/G. CigoliniБАШЕННЫЕ ЧАСЫ в старом центре Праги (1490). IGDA/W. Buss

Электрические часы питаются от батареек или сети переменного тока. Энергия батареек – в зависимости от типа механических часов – заставляет колебаться маятник или балансир, поднимает рычаг с противовесом, пускающим механизм, скручивает пружину, поднимает гири; за ее счет регулируется положение минутной стрелки относительно часовой и осуществляется связь между задающими часами (хронизатором) и вторичными. Приводом часов на переменном токе служит небольшой электродвигатель, питаемый от сети.

Переносные часы.

Эти небольшие портативные устройства известны с 15 в., когда в механизм часов ввели спиральную пружину. Им присущи те же четыре функциональных этапа, что и в стационарных часах. Источником энергии служит пружина, длиной от 25 до 60 см, изготовленная из стали или какого-либо другого упругого сплава и навитая на барабан с торцом в виде шестерни, исполняющей роль первого зубчатого колеса. Стремясь развернуться, пружина вращает барабан, и он приводит в действие зубчатую передачу, состоящую из четырех шестерен, каждая последующая из которых вращается быстрее предыдущей. На каждой оси, или валике, передачи насажены зубчатые большое колесо и малое колесико (триб). Второе (центральное) колесо вращается в 8 раз быстрее первого и делает один оборот в час; на конце его валика, проходящего сквозь циферблат, крепится минутная стрелка. Третье колесо вращается в 8 раз быстрее центрального. Четвертое колесо совершает полный оборот за минуту; на выходе его валика крепится секундная стрелка. (В часах с центральной секундной стрелкой ставится дополнительная зубчатая передача.) Последний валик связан шестеренчатой парой с пятым (спусковым) колесом, совершающим один оборот за 6 секунд. На третьем этапе согласованные действия спускового (анкерного) колеса, вильчатого рычага (вилки с рожками) и балансира с волоском (спиральной пружиной) обеспечивают точный ход часов.

ШПИНДЕЛЬНЫЙ СПУСК. Изобретен около 1275 для управления ходом часов. Зубчатое, или храповое, колесо, приводимое в движение грузами, стопорится лопатками шпинделя, которые попеременно зацепляют то верхний, то нижний зуб храпового колеса, тем самым вынуждая балансир размеренно колебаться. Точность хода часов регулируется положением грузов на коромысле балансира. 1 – шпиндель; 2 – груз; 3 – коромысло балансира; 4 – лопатка; 5 – храповое колесо.

Обычно балансир совершает 5 колебаний в секунду. Спусковое колесо подталкивает его через вилку, в оба конца которой вставлены палетные камни (рубины); рожки вилки охватывают 3 из 15 зубьев спускового колеса. Когда колесо высвобождает зуб от одной лопатки (палеты), другая цепляется за противолежащий ей зуб, и колесо останавливается. Упругий волосок толкает балансир обратно, и вилка меняет положение, освобождая очередной зуб. Точная размеренность этих простых движений делает пружинные часы надежным и удобным прибором.

Движения хозяина самозаводящихся часов воздействуют на их рычаг с противовесом, который и заводит механизм.

Электрические наручные часы питаются миниатюрной батарейкой. Для их работы требуется гораздо меньше деталей, чем в механических часах; так, в схему типичных электрических портативных часов входят ртутно-цинковый элемент, конденсатор, резистор, два магнита, две катушки индуктивности и транзистор. Для контроля за движением стрелок используется камертон, совершающий 360 колебаний в секунду. В таких часах движущихся деталей всего 12 (в уже упоминавшихся самозаводящихся – 26).

КВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ. Постоянный ток батарейки поступает на колебательный контур; там он преобразуется в переменный ток, который возбуждает собственные колебания кристалла пьезокварца. Частота этих колебаний делится 15 раз пополам, и полученный сигнал переменного тока, частотой 1 Гц, поступает на миниатюрный электродвигатель. Тот, в свою очередь, приводит в движение зубчатую передачу, связанную со стрелками циферблата. 1 – батарейка; 2 – кварцевый генератор колебаний; 3 –колебательный контур; 4 – логическая схема управления электродвигателем; 5 – регулировочная («заводная») головка; 6 – ротор; 7 – зубчатая передача; 8 – электродвигатель; 9 – катушка индуктивности; 10 – делитель частоты (с 32 768 Гц до 1 Гц).

Электронные часы.

содержат миниатюрную батарейку, несколько интегральных схем и тонкую пластинку из пьезокварца. Постоянный ток от батарейки преобразуется в переменный колебательным контуром, откуда подается на кварцевую пластинку, вызывая в ней 32 768 электрических колебаний в секунду, которые налагаются на колебания входного переменного тока. Затем эти колебания поступают в интегральную схему, которая 15 раз делит их частоту пополам; в итоге на ее выходе ток совершает 1 колебание в секунду. В кварцевых цифровых часах этот сигнал через декодирующую схему воздействует на цифровой дисплей, а в часах со стрелками от него работает миниатюрный электродвигатель, приводящий в движение стрелки. Точность кварцевых часов – минута в год, механических – минута в день.

Литература

Курендаш Р.С. Конструкции и расчеты приборов времени. Львов, 1970
Завельский Ф.С. Время и его измерение. М., 1977
Аксельрод З.М. Проектирование часов и часовых систем. Л., 1981
Попова В.Д., Гольдберг Н.Б. Устройство и технология сборки часов. М., 1982