Одежда Одежда, обувь и аксессуары
Товары Услуги Статьи Закупки Добавить статью
Фирмы Вакансии Новости Ссылки Статистика
  домашней  в избранное  О портале
| Настройки :
Регион: не выбран!
Валюта: рубль
Поиск
> Аксессуары > Часы > Часы и кварцевые будильники
- Часы TISSOT. Из чего сделан ремешок этих часов?
- Женские кварцевые часы с сапфировым стеклом
- Мужские спортивные часы со стальным ремешком
- Часы Полет с автоподзаводом БУРАН

Часы и кварцевые будильники

Оставить комментарий

Часы, прибор для измерения текущего времени (в секундах, минутах, часах). часы относятся к категории "приборов времени", куда входят также хронометр, секундомер, таймер, реле времени и комбинированные приборы, например часы с секундомером. Для измерения времени можно использовать равномерное поступательное или вращательное движение и периодические колебания; мерилом времени в этих случаях будет соответственно пройденный путь (или перемещение), угол поворота или число колебаний.
Первым устройством, с помощью которого человек измерял время, были солнечные часы Уже в середине 3-го тысячелетия до н. э. в качестве простейших часы использовался гномон. В Древнем Египте и Греции время отсчитывали по солнечным часы с горизонтальными или вертикальными циферблатами (рис. 1). В Самарканде в 1-й половине 15 в. Улугбек построил солнечные часы высотой около 50 м. В средние века в Европе значительное распространение получили часы с вертикальным циферблатом. Такие часы, например, сохранились в Москве на здании Историко-архивного института и старом здании МГУ. Наряду с солнечными часы уже во 2-м и 1-м тыс. до н. э. в Индии, Египте, Китае и Греции строились водяные часы, которые показывали время и днём, и ночью. Простейшие водяные часы представляли собой сосуд со шкалой, проградуированной в единицах времени. В сосуд капля за каплей поступала вода из наполненного до краев (из внешнего источника) резервуара. Постоянство давления воды в резервуаре обеспечивало равномерное наполнение сосуда и равномерное повышение уровня воды в нём, отмечаемое по шкале. Около 150 до н. э. Ктесибий создал водяные часы (рис. 2), ставшие прототипом часы, которые применялись во многих странах вплоть до 18 в. Равномерное движение положено в основу функционирования и некоторых других типов часы, в том числе песочных.

Первое упоминание о механических часы содержится в византийской антологии (конец 6 в.). Одни историки приписывают изобретение механических часы Пацификусу из Вероны (начало 9 в.), другие - монаху Герберту (впоследствии папа Сильвестр II), якобы в 996 сделавшему гиревые башенные часы для г. Магдебурга, которые не были механическими часы в современном понимании. Скорее всего это были водяные часы с использованием механизмов для приведения в действие дополнительных устройств, например механизма боя часы, но не отсчёта времени. Достоверно известно, что простые по конструкции механические башенные часы были построены в Милане в 1335; в 1348-64 Донди в Италии создал часы, которые наряду с отсчётом времени воспроизводили движение Солнца, Луны и пяти планет; в 1354 были установлены часы Страсбургского собора с курантами, календарём и движущимися фигурами. В России первые башенные часы были сделаны в 1404 в Московском Кремле монахом Лазарем Сербиным; они имели гиревые двигатели, механизм боя, планетарный механизм. В 15-17 вв. башенные часы начали устанавливать во многих городах России.

В 14 в. появились первые механические часы со шпиндельным спуском (рис. 3). По сравнению с водяными часы шпиндельные часы были более совершенными, но всё же точность их хода не превышала 0,5 ч в сутки; до 16 в. они имели одну лишь часовую стрелку. Около 1510 нюрнбергский механик П. Хенлейн впервые применил вместо гирь стальную пружину и создал карманные часы со шпиндельным механизмом. Из-за несовершенства пружин и самого шпиндельного механизма, не имеющего собственного периода колебаний, показания этих часы сильно зависели от степени заводки пружины. В 1525 Я. Цех из Праги предложил фузею, или улитку, - приспособление для выравнивания усилия пружины во времени, что позволило повысить точность пружинных часы Шпиндельные часы, хотя и имели невысокую точность, отличались высокой надёжностью и просуществовали до конца 19 в.

Огромное значение для повышения точности часы имело открытие Г. Галилеем изохронности малых колебаний маятника, т. е. независимости периода его колебаний от амплитуды. Галилей около 1640 предложил новый спусковой механизм, напоминающий современный хронометровый, но его идея не получила практического воплощения. Изобретателем современных механических часы по праву считается Х. Гюйгенс, который в 1657 применил маятник в качестве регулятора часы Маятниковые часы даже с несовершенным шпиндельным механизмом позволили снизить погрешность за сутки до 5-10 сек. В 1675 английский часовщик У. Клемент предложил заменить шпиндельный механизм на крючковый, представляющий собой простейшую разновидность анкерного спускового механизма (см. Анкер). Такой механизм сохранился до наших дней в простейших маятниковых часы типа ходиков (рис. 4). Новый шаг в совершенствовании часы связан с именем англичанина Дж. Грагама, который изобрёл несвободный анкерный механизм, имеющий значительно меньшие потери энергии, чем крючковый механизм Клемента. В 1675 Гюйгенс предложил в качестве регулятора колебаний использовать систему "баланс-спираль". Баланс - это колесо с массивным металлическим (обычно латунным) ободом, укрепленное на стальной оси; спираль - тонкая пружина, один конец которой крепится к оси баланса, а другой - к неподвижной опоре. Выведенная из состояния покоя система "баланс - спираль" совершает колебания вокруг своей оси; момент инерции баланса и жёсткость спирали определяют период колебаний системы. Такая колебательная система обладает собственным периодом колебаний; она достаточно надёжна при переноске и транспортировке часы В связи с применением балансового регулятора в часы с пружинным двигателем потребовалось дальнейшее совершенствование спусковых механизмов. До конца 19 в. в карманных часы широко применялся изобретённый Грагамом в начале 18 в. цилиндровый механизм. Со 2-й половины 19 в. получил распространение свободный анкерный механизм, до сего времени применяющийся во всех переносных, в том числе наручных и карманных, часы В связи с повышением точности часовых механизмов в конце 17 в. в карманных часы устанавливают минутные стрелки, а примерно с 1760 в часы стали применять секундные стрелки.

Значительное влияние на точность хода маятниковых, особенно балансовых, часы оказывает изменение температуры окружающей среды. Погрешность хода маятниковых часы за сутки при изменении температуры на 1?С за счёт изменения длины маятника при стальном стержне составляет 0,5, а при деревянном - 0,2 сек; для балансовых часы со стальной спиралью около 11 сек, в основном за счёт изменения её жёсткости. В середине 18 в. было создано несколько типов маятников, температурная погрешность которых устранялась методом компенсации. Температурная компенсация балансового регулятора, основанная на применении биметалла, была предложена в 1761 французским часовым мастером П. Леруа. Такие балансы с компенсационными грузами по ободу применяются в современных морских хронометрах. Русский механик И. П. Кулибин в конце 18 в. предложил оригинальную конструкцию биметаллического баланса. В конце 19 - начале 20 вв. швейцарский физик Ш. Э. Гильом создал материалы с близким к нулю коэффициентом линейного расширения (для маятников) - инвар, и с минимальным значением термоэластического коэффициента (для часовых спиралей) - элинвар. Использование этих материалов в часы в сочетании с компенсационными устройствами практически устранило температурные воздействия на ход механических часы Так, например, часы с маятником из инвара даже без компенсационного устройства имеют температурную погрешность хода за сутки менее 0,05 сек на 1?С, а наручные часы со спиралью из элинвара - менее 0,5 сек, что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к часы широкого потребления.

В России в 18 в. над совершенствованием часы, в частности спускового механизма и способов температурной компенсации, работали выдающиеся механики Кулибин, Т. И. Волосков, инженер Л. Сабакин. Кулибин создал ряд уникальных часы, в том числе хранящиеся в Эрмитаже часы в форме яйца, с фигурами, автоматически выполняющими во время боя сложные движения; карманные планетарные часы с семью стрелками, показывающими часы, минуты, секунды, дни недели, месяцы, фазы Луны, восход и заход Солнца. В 19 в. в России успешно работали над совершенствованием часы механики Д. И. Толстой, И. П. Носов; часовщики братья И. Н. и Н. Н. Бутеноп в 1851-52 полностью реконструировали куранты Спасской башни Московского Кремля (см. Кремлёвские куранты).

По назначению часы можно разделить (условно) на бытовые и специальные. В зависимости от условий использования различают бытовые часы наручные, карманные, настольные, настенные, уличные, башенные. В зависимости от назначения выделяют специализированные часы для подводного плавания, дорожные, антимагнитные и др. Имеется большая группа часы специального, служебного назначения: сигнальные, табельные, процедурные, программные и др. По типу колебательных систем, используемых в современных часы, различают маятниковые, балансовые, камертонные, кварцевые и квантовые часы. Поскольку в часы поддержание колебаний и индикация могут выполняться от разных энергетических источников и разными способами, то различают механические, электромеханические (или контактные), электронно-механические (или бесконтактные) и электронные часы (например, кварцевые с цифровой индикацией на жидких кристаллах). Особо выделяют синхронные или, как их иногда называют, электрические часы, работающие от сети переменного тока. Такие часы по существу являются вторичными, а роль первичных часы выполняет генератор электростанции. Первичными часы могут быть также обычные часы, как правило, повышенной точности, от которых с минутными или полуминутными интервалами по проводам передаются электрические импульсы вторичным часы

Наиболее распространены (70-е гг. 20 в.) механические часы с механическим (пружинным, гиревым) приводом. Основные узлы современных механических часы (рис. 5) - двигатель, система колёс, ход или спусковой механизм, регулятор, стрелочный механизм и механизм заводки часы Пружина (двигатель) вращает барабан 1 (внутри которого она находится) и через него систему колёс 2-5, частота вращения которых определяется периодом колебаний системы "баланс - спираль" 6-7. Числа зубьев колёс и период колебаний баланса подбирают так, чтобы колесо 2 делало один оборот в час, а колесо 4 - один оборот в минуту; на их осях могут устанавливаться соответственно минутная и секундная стрелки. Практически же минутная стрелка закрепляется не на самой оси колеса 2, а на трибе 9, позволяющем переводить стрелку независимо от колёс 2-5. Колесо 2 через передачу 9-11- 12 приводит в движение колесо 10, на котором крепится часовая стрелка. При заводке вращение головки 15 (через вал 14,муфту 18 и колёса 17, 19 и 20) сообщается валу, на который наматывается пружина. При переводе стрелок вытягивают головку 15, муфта 18 с помощью рычагов 16 отводится от триба 17 и вступает в зацепление с переводными колёсами 13,вращение которых сообщается стрелкам. Современные часы оснащают часто дополнительным механизмом, показывающим числа и дни недели, а в крупных часах и месяцы. В наручных часы часто применяют противоударные устройства, предохраняющие их механизм от поломок. Всё большее распространение получают наручные механические часы с автоматическим подзаводом, в которых на механизме часы со стороны крышки расположен свободно качающийся груз в виде неуравновешенного сектора. При ношении часы на руке груз качается и через колёсную передачу с реверсивным устройством подзаводит пружину; за 10-12 часов пружина получает завод, обеспечивающий ход часы в течение 20 и более часов. Потребитель освобождается от необходимости заводить часы и, что особенно важно, они работают при более постоянном значении усилия заводной пружины, в результате чего часы имеют более высокую точность хода.

Первые попытки применения электрических устройств в часы относятся к 30-40-м гг. 19 в. Первоначально получили распространение электромеханические маятниковые и балансовые часы, в которых завод осуществлялся с помощью электромагнита, электродвигателя и т.д. Большое значение для дальнейшего развития электромеханических часы имели работы швейцарских часовщиков М. Гиппа и Л. Бреге, создавших часы с электроприводом. В электромеханических часы с электроприводом источник питания через контакты, управляемые маятником или балансом, периодически подключается к приводу, в результате чего в спусковом регуляторе устанавливаются автоколебания. Роль двигателя таких часы выполняет сама колебательная система, движение которой с помощью спец. механизма преобразуется в прерывистое вращательное движение стрелок.

До середины 20 в. электромеханические часы были в основном крупногабаритными, маятникового, реже балансового типа. На усовершенствование конструкции малогабаритных, и прежде всего наручных, электромеханических балансовых часы значительное влияние оказало появление малогабаритных и энергоёмких источников тока, миниатюрных контактов. В начале 50-х гг. 20 в. появились балансовые наручные электромеханические часы, выпущенные фирмами во Франции - "Лип" (Lip), в США - "Гамильтон" (Hamilton), электрическая цепь которых при подаче импульса балансу замыкалась механическими контактами.

Замена механических контактов электронными ключами на транзисторах, туннельных диодах, интегральных микросхемах решила проблему повышения надёжности электронно-механических часы Современные наручные электронно-механические балансовые часы имеют точность хода =15 сек в сутки, потребляют около 10 мка от источника тока напряжением 1,3-1,5 в. Такие часы с традиционными колебательными системами (осцилляторами) - маятником или "баланс - спиралью" - в отличие от контактных часы иногда называют бесконтактными. Быстродействие электронных устройств и возможность управлять ими при малых амплитудах осцилляторов обусловили развитие камертонных и кварцевых часы, обладающих высокой точностью.

В 70-х гг. 20 в. получили широкое распространение наручные и настольные камертонные часы с автономной работой без смены батареи от 1 до 2 лет при точности хода =2 сек в сутки. Первый камертонный регулятор с контактным прерывателем был создан А. Гийе в 1915. В 1919 У. Эклс и Ф. Джордан (Великобритания) и А. Абрахам и Э. Блох (Франция) предложили схему лампового камертонного регулятора с электромагнитной системой привода. Камертонные регуляторы на транзисторах для наручных часы впервые были изготовлены фирмой "Булова уотч компани" (Bulova Watch Со) в США в 1950; в СССР камертонные часы были выпущены в 1962 на 2-м Московском часовом заводе. В этих часы применен храповой механизм для преобразования колебаний камертона во вращение стрелок. Одна из схем электромеханических камертонных часы представлена на рис. 6. При колебаниях камертона в обмотке освобождения наводится эдс, которая открывает транзистор, в результате чего в импульсную обмотку поступает ток от источника питания. Частота колебаний камертона - 360 гц.

В электронно-механических часы с относительно высокочастотными (порядка 32 кгц) кварцевыми осцилляторами электрические импульсы спускового регулятора управляют работой шагового или синхронного электродвигателя или синхронизируют работу двигателей постоянного тока. В этих случаях схема управления состоит из электронного делителя частоты, схемы формирования импульсов и усилителей. Большинство кварцевых часы имеет шаговый электродвигатель. Регулировка хода часы осуществляется с помощью триммера в цепи кварцевого генератора. Впервые схема кварцевых часы была предложена В. А. Маррисоном (Великобритания) в 1929; в конце 70-х гг. такие часы выпускают многие фирмы, например в Швейцарии "Патек Филипп Эбош" (Patek Philippe Ebauches), "Омега" (Omega); в США - "Гамильтон"; в Японии - "Сэйко" (Seiko). Высокотемпературная стабильность, повышенная добротность и устойчивость кварцевых генераторов к внешним динамическим воздействиям обеспечивают точность бытовых малогабаритных электронно-механических часы около 2 сек,а в крупногабаритных прецизионных - 0,001 сек в сутки.

Кварцевые наручные часы получили распространение благодаря возможностям современной технологии изготовления полупроводников и созданию интегральных микросхем. часы с электронной схемой и цифровой индикацией на жидких кристаллах или светодиодах называются электронными. Электронная часть этих часы содержит, кроме кварцевого генератора, делители частоты (счётчик), дешифраторы (рис. 7, а). В СССР выпускаются (1977) кварцевые часы как со стрелочной, так и с цифровой индикацией (рис. 7, б).

Для согласования показаний группы часы применяются системы единого времени. Они состоят из первичных высокоточных часы и группы вторичных часы, соединённых с первичными каналами связи. Первичные часы управляют работой вторичных часы, которые могут быть обычными электромеханическими часы или счётчиками электрических импульсов. Для повышения точности и надёжности системы единого времени вторичные часы часто делают автономными (самостоятельно идущими), ход которых периодически корректируется или синхронизируется сигналами точного времени от первичных часы

Современные часы обеспечивают широкий диапазон по точности в зависимости от практических потребностей измерения времени. Так, например, атомные эталоны, используемые, в частности, при космических исследованиях, имеют относительную погрешность около 10?13; высокоточные маятниковые часы порядка 10?11; кварцевые морские хронометры 10?8 (т. е. точность их хода составляет несколько тысячных долей сек за сутки); наручные кварцевые часы имеют точность хода в пределах 2 сек в сутки, камертонные и балансовые электронно-механические часы до 15 сек в сутки; механические бытовые часы высокого качества до 5 сек, а среднего качества 30-60 сек в сутки; механические будильники 1-1,5 мин в сутки.

Лит.: Аксельрод З. М., Теория и проектирование приборов времени, Л., 1969; Дроздов Ф. В., Приборы времени, М., 1940; Баутин Н. Н., Динамические модели свободных часовых ходов, в кн.: Памяти А. А. Андронова, М., 1955; Шполянский В. А., Чернягин Б. М., Электрические приборы времени, М., 1964; Константинов А. И., Флеер А. Г., Время, М., 1971; Andrade J. F. С., Horlogerie et chronometrie, P., 1924; Defossez L., Theorie generale d"horlogerie, t. 1, Le Chaux-de-Fonds, 1950; Haag J., Les mouvements vibratoires, t. 1. P., 1952.

http://encycl.yandex.ru/
Поделиться ссылочкой:

Оставить комментарий

> Аксессуары > Часы > Часы и кварцевые будильники
Написать письмо администрации sigolochki.ru © sigolochki.ru 2007-2019