Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Современные часы различаются по назначению и по типу колебательной системы.

По назначению часы бывают и бытовыми, и специализированными. Бытовые – это настольные, настенные, наручные, карманные; специализированные – это дорожные, подводные, антимагнитные, сигнальные, программные, процедурные, табельные, астрономические. Типы колебательных систем – это балансовые, камертонные, маятниковые, кварцевые, квантовые.

Механические часы.Конструкция включает систему зубчатых колес, двигатель, пружину, спусковой механизм, стрелочный механизм, механизм заводки – барабан-регулятор. Часы имеют часовые, минутные и секундные стрелки. Есть модификации, которые показывают числа, дни, месяцы, есть конструкции, имеющие дополнительный завод в виде качающегося груза, который качанием и заводит пружину.

Современные часы обладают точностью хода.

Первые электромеханические часы появились в первой половине XIX в. Они были балансовыми или маятниковыми, завод осуществлялся с помощью электромагнита. Швейцарские конструкторы Л. Бреге и М. Гипп применили электропривод, который управляет балансом или маятником. Двигатель часов – колебательная система. В середине ХХ в. были сконструированы электромеханические балансовые часы с механическими контактами. Самые современные конструкции имеют интегральные микросхемы и отличаются высокой надежностью и точностью.

Электронно-механические часы.Работой их шагового двигателя управляют электрические импульсы, имеют высокочастотные кварцевые осцилляторы. В конце ХХ в. такие часы производились во многих странах – в Японии – Seiko, в США – «Гамильтон», «Омега», в Швейцарии – Patek Philippe Ebauches. Кварцевый генератор имеет высокую устойчивость к температурным и динамическим воздействиям, что делает эти часы высокоточными.

Электронные часы стали выпускаться в конце ХХ в. Они имеют кварцевый генератор на жидких кристаллах, счетчик, дешифратор. Существуют конструкции со стрелочной и цифровой индикацией.

Часы имеют различную точность в зависимости от их назначения: атомные – 10 13с, маятниковые – 10 11с, кварцевые – 10 8с, наручные кварцевые – 2 с, балансовые – 15 с, механические – 5—60 с, будильники – 1,5 мин.

Астрономические часы используются для астрономических наблюдений, обладают высокой точностью. Астрономия – древняя наука, и других часов, кроме солнечных, у нее не было. В 1657 г. Х. Гюйгенс изобрел маятниковые часы, которые использовались для астрономических целей. Но длина маятника может меняться в зависимости от температуры, что делает измерение неточным. Для устранения этого влияния маятники изготавливают из специальных материалов, и сами часы изготавливают в специальных камерах. Самые точные механические астрономические часы – это маятниковые часы Федченко. И в конце ХХ в. появились кварцевые, дающие большую точность, чем все другие конструкции.

Часы – прибор для измерения промежутков времени с периодической последовательностью заданной продолжительности, измеряются в единицах, не превышающих одни сутки, начиная с 3/4 с.

Часы подразделяются по размеру и портативности на башенные, карманные, настольные, настенные, наручные. Также часы рассматриваются относительно механизма измерения, и поэтому существуют следующие типы: астрономические, атомные, водяные, кварцевые, огненные, песочные, солнечные, электронные часы.

Астрономические часы относятся к часам, независимым от погодных условий, например изменчивости температур, давления, влажности воздуха, а также от непредвиденных механических воздействий, срока службы механизма осей часов, применяемых смазочных средств, молекулярной трансформации частей часов. Типы астрономических часов:

1) постоянные, оснащаются гирями, выполняющими функции движущей силы, роль регулятора движения выполняет маятник;

2) переносные, характеризуемые наличием пружины, постепенное развертывание которой образует силу упругости, создающую движение в часах, регулируются при помощи колебаний упругой и тонкой спирали в соединении с балансом.

Кварцевые часы относятся к электронно-механическим часам, которые созданы на основе сегнетоэлектрического эффекта, на характеристике кристаллов кварца подвергаться деформации при влиянии внешнего электрического поля, а также возможности образования заряда в результате механической деформации. Кристалл кварца обладает особенностью стабильно генерировать колебания, для которых свойственно наличие высокой стабильности во времени и температуре. Конструкция кварцевых часов представляет собой наличие источника энергии, т. е. элемента питания, электронного генератора, обеспечивается счетчиком делителя, предусмотрен выходной каскад усилителя, нагруженного на катушку синхронного электромотора, создающего движение стрелки, которое происходит сквозь систему зубчатых колес.

Механические часы состоят из двигателя, передаточного механизма зубчатых колес, регулятора для равномерного движения, распределителя, иначе называемого спуском. Распределитель производит передачу толчков от двигателя к регулятору, толчки являются источником движения регулятора. Также распределитель контролирует движение передаточного механизма, поэтому служит контрольным фактором отслеживания закономерного движения регулятора, исполняющего функцию измерения времени. Счетчиками единиц времени, которые отсчитываются регулятором, являются зубчатые колеса в соединении со стрелками циферблата. Масштабом для рассмотрения интервалов времени является равномерное суточное вращение Земли вокруг оси.

Главным образом единица времени задается секундой, что составляет 1/86 400 часть от суток. В механических часах регулятор настраивается таким образом, чтобы пройденные интервалы времени соответствовали целой секунде, половине секунды, четверти или пятой части секунды. В случае отмеривания регулятором не заданных интервалов времени, а меньших, срабатывает счетчик, который покажет в заданном периоде времени превышающее число интервалов времени, в этом случае происходит как бы движение механических часов быстрее истинного времени, при показывании уменьшенного числа интервалов получается запаздывание часов. При установленном начальном моменте суток закладывается понятие поправки часов. Поправка положительна, если часы отстают; если часы спешат, то поправка отрицательна. Ход часов определяется в качестве изменения поправки часов в фиксированный интервал времени, положительным ход считается в случае отставания часов, отрицательным – в случае опережающего движения часов. Ход обусловливает погрешности, которые отмеряются регулятором интервалов времени относительно установленной единицы времени. Поправка относится к условной величине, которую возможно исправить в результате нехитрого действия перевода минутной стрелки часов, поэтому поправка может составлять менее мин. Главной особенностью механических часов считается постоянство хода.