Часы — это прибор, предназначенный для измерения промежутков времени, не превышающих одни сутки, начиная с долей секунды. По своему размеру и назначению они делятся на башенные, карментные, настольные, настенные и наручные. Однако более фундаментальная классификация основана на принципе работы механизма. Существуют такие основные типы, как астрономические, атомные, водяные, кварцевые, огненные, песочные, солнечные и электронные часы.
Астрономические часы: точность, не зависящая от обстоятельств
Астрономические часы отличаются высочайшей точностью и независимостью от внешних условий, таких как перепады температуры, влажности или механических воздействий. Они делятся на два основных вида:
1) Постоянные (стационарные) часы, где движущей силой служат гири, а регулятором хода является маятник.
2) Переносные часы, в которых движение обеспечивает пружина, а колебания баланса в сочетании с тонкой спиралью регулируют равномерность хода.
Кварцевые часы: стабильность кристалла
Кварцевые часы — это электронно-механические устройства, основанные на уникальном свойстве кристалла кварца генерировать стабильные электрические колебания под действием тока. Эта стабильность и обеспечивает высокую точность. Конструктивно они состоят из элемента питания, электронного генератора на кварце, делителя частоты и усилителя, который приводит в движение стрелки через синхронный мотор и систему шестерён.
Механические часы: искусство шестерёнок и баланса
Сердце механических часов — это сложная система, включающая двигатель (пружину или гирю), передаточный механизм из зубчатых колес, регулятор (баланс или маятник) и спусковой механизм (распределитель). Спусковой механизм выполняет ключевую роль: он передаёт энергию от двигателя регулятору, поддерживая его колебания, и одновременно контролирует движение стрелок. Точность хода определяется настройкой регулятора на стандартные интервалы (например, секунду). Отклонения от этой точности характеризуются поправкой (разницей между показаниями часов и реальным временем) и ходом (скоростью изменения этой поправки). Постоянство хода — главная цель при изготовлении качественных механических часов.
Исторические типы часов: от огня и песка до солнца
История измерителей времени богата и разнообразна:
Огненные часы, первые из которых появились в Китае, работали на сгорании материала (спирали или свечи с метками). Падение металлического шарика при пережигании нити или уменьшение свечи служило сигналом об истечении промежутка времени.
Песочные часы — простой и наглядный прибор, где время измеряется пересыпанием откалиброванного песка через узкое отверстие между двумя стеклянными колбами.
Солнечные часы — одни из древнейших устройств, использующих движение тени от гномона по размеченному циферблату. Их показания зависят от времени года и географической широты.
Электронные часы: эпоха цифры и микроконтроллеров
Электронные часы представляют собой дальнейшее развитие кварцевых. Здесь колебания кварцевого генератора преобразуются счетчиками-делителями в цифровой сигнал, который выводится на дисплей. Эволюция дисплеев прошла путь от энергоёмких светодиодных (LED) к экономичным жидкокристаллическим (LCD), работающим на принципе изменения ориентации кристаллов в электрическом поле.
Современные электронные часы — это сложные мини-компьютеры на базе микроконтроллера. Помимо основного времени, они часто оснащены будильником, календарём, секундомером и другими функциями. Существуют также сетевые часы, синхронизирующиеся с частотой электрической сети, хотя их точность обычно ниже, чем у кварцевых аналогов.