Mekanik Saatlerin Tarihçesi

Orta Çağ'ın çoğu döneminde, yaklaşık 500 ila 1500 M.Ö., teknolojik ilerleme Avrupa'da sanal bir durma noktasına geldi. Güneş saati stilleri gelişti, ancak eski Mısır prensiplerinden uzaklaşmadılar.

Kapıların üzerine yerleştirilen basit güneş saatleri, Ortaçağ'ın güneşli gününün ve dört "gelgitinin" tanımlanması için kullanıldı. 10. yüzyılda çeşitli cep güneş saati türleri kullanılıyordu - bir İngiliz modeli gelgitler belirledi ve hatta güneşin irtifasının mevsimsel değişikliklerini telafi etti.

14. yüzyılın başlarından ortalarına kadar, birçok İtalyan şehrinin kulelerinde büyük mekanik saatler ortaya çıkmaya başladı. Bu genel saatlerden önce, ağırlık tahrikli ve kenar ve folyot kaçışlarıyla düzenlenen hiçbir çalışma modelinin kaydı yoktur. Kenar ve foly mekanizmaları folyot şeklindeki değişimlerle 300 yıldan fazla bir süredir hüküm sürdü, ancak hepsinin aynı temel sorunu vardı: salınım büyük ölçüde itici güç miktarına ve sürücüdeki sürtünme miktarına bağlıydı, böylece oranın düzenlenmesi zordu.

Bir diğer gelişme, Nürnberg'den bir Alman çilingir olan Peter Henlein tarafından, 1500 ila 1510 arasında bir buluştu. Henlein yaylı saatler üretti. Ağır tahrik ağırlıklarının değiştirilmesi daha küçük ve daha taşınabilir saat ve saatlerle sonuçlandı. Henlein saatlerini "Nürnberg Yumurtaları" lakapladı.

Ana zırhı açarken yavaşlamış olsalar da, büyüklükleri nedeniyle ve bir duvara asılmak yerine bir rafa veya masaya yerleştirilebildiği için zengin bireyler arasında popülerdi. İlk portatif saatlerdi, ama sadece saat elleri vardı. Dakika ibresi 1670'e kadar görünmedi ve saatlerin bu süre zarfında cam koruması yoktu. Bir saatin yüzüne yerleştirilen cam, 17. yüzyıla kadar gelmedi. Yine de, Henlein'in tasarımdaki ilerlemeleri gerçekten doğru zaman işleyişinin öncüleriydi.

Hollandalı bir bilim adamı olan Christian Huygens, ilk sarkaçlı saati 1656'da yaptı. "Doğal" bir salınım periyoduna sahip bir mekanizma tarafından düzenlenmiştir. olmasına rağmen Galileo Galilei bazen sarkaç icat edilmesiyle kredilendirilir ve 1582 gibi erken bir zamanda hareketini inceledi, bir saat için tasarımı ölümünden önce inşa edilmedi. Huygens'in sarkaçlı saati, günde bir dakikadan daha az bir hataya sahipti, ilk kez böyle bir doğruluk elde edildi. Daha sonraki iyileştirmeleri, saatinin hatalarını günde 10 saniyeden daha azına indirdi.

Huygens, denge tekerleği ve yay tertibatını 1675 civarında geliştirdi ve günümüzün bazı saatlerinde hala bulunuyor. Bu gelişme 17. yüzyıl saatlerinin günde 10 dakika kalmasını sağlamıştır.

William Clement yeni "çapa" veya "geri tepme" kaçış ile saatler inşa etmeye başladı Londra 1671'de. Bu, sarkacın hareketine daha az müdahale ettiği için kenar üzerinde önemli bir gelişmeydi.

1721'de George Graham, sıcaklık değişimlerinden dolayı sarkacın uzunluğundaki değişiklikleri telafi ederek sarkaçlı saatin doğruluğunu günde bir saniyeye yükseltti. Bir marangoz ve kendi kendini yetiştirmiş bir saatçi olan John Harrison, Graham'ın sıcaklık dengeleme tekniklerini geliştirdi ve sürtünmeyi azaltmak için yeni yöntemler ekledi. 1761'e gelindiğinde, ilkbahar ile bir deniz kronometresi ve kazanmış bir denge tekerleği kaçışı yapmıştı. İngiliz hükümetinin 1714 ödülü, yarıyı derecesi. Bir sarmal gemide, günde yaklaşık saniyenin beşte birine kadar sürdü, neredeyse bir sarkaçlı saatin karada yapabileceği gibi ve gerekenden 10 kat daha iyi.

Önümüzdeki yüzyıl boyunca, iyileştirmeler 1889'da neredeyse ücretsiz bir sarkaçla Siegmund Riefler'in saatine yol açtı. Günde saniyenin yüzde biri oranında bir doğruluk elde etti ve birçok astronomik gözlemevinde standart oldu.

R tarafından gerçek bir serbest sarkaç ilkesi getirildi. J. 1898 civarında Rudd, birkaç serbest sarkaçlı saatin gelişimini teşvik etti. En ünlülerden biri olan W. H. Shortt saati, 1921'de gösterildi. Shortt saati, hemen hemen birçok gözlemevinde Riefler'in saatini en iyi zaman tutucusu olarak değiştirdi. Bu saat biri köle diğeri usta olmak üzere iki sarkaçtan oluşuyordu. Köle sarkaç, ana sarkaça, hareketini sürdürmek için ihtiyaç duyduğu nazik itmeleri verdi ve ayrıca saatin ellerini sürdü. Bu, ana sarkacın düzenliliğini bozacak mekanik görevlerden uzak kalmasına izin verdi.

Kuvars kristal saatler, Shortt saatinin yerini 1930'larda ve 1940'larda standart olarak değiştirerek sarkaç ve denge çarkı çıkışlarının çok ötesinde zaman tutma performansını geliştirdi.

Kuvars saat çalışması, kuvars kristallerinin piezoelektrik özelliğine dayanmaktadır. Kristale bir elektrik alanı uygulandığında şeklini değiştirir. Sıkıldığında veya büküldüğünde bir elektrik alanı oluşturur. Uygun bir elektronik devreye yerleştirildiğinde, mekanik gerilim ve elektrik alanı arasındaki bu etkileşim, titreşimli ve elektronik bir saat çalıştırmak için kullanılabilecek sabit frekanslı bir elektrik sinyali üretmek için kristal Görüntüle.
Kuvars kristal saatleri daha iyiydi çünkü düzenli frekanslarını bozacak dişlileri veya kaçışları yoktu. Yine de, frekansı kristalin büyüklüğüne ve şekline kritik olarak bağlı olan mekanik bir titreşime dayanıyorlardı. Hiçbir kristal tam olarak aynı frekansta tam olarak aynı olamaz. Kuvars saatleri, sayıları mükemmel olduğu ve ucuz oldukları için piyasaya sayıca hakim olmaya devam ediyor. Ama zaman tutma kuvars saatlerin performansı atomik saatlerle önemli ölçüde aşılmıştır.

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü ve ABD Ticaret Bakanlığı tarafından sağlanan bilgi ve resimler.