Η ιστορία των μηχανικών ρολογιών

Κατά τη διάρκεια του μεγαλύτερου μέρους του Μεσαίωνα, από το 500 έως 1500 π.Χ. περίπου, η τεχνολογική πρόοδος βρισκόταν σε πραγματική στάση στην Ευρώπη. Τα στυλ ηλιακού ρολογιού εξελίχθηκαν, αλλά δεν πέρασαν πολύ από τις αρχαίες αιγυπτιακές αρχές.

Τα απλά ηλιακά μηνύματα που τοποθετήθηκαν πάνω από τις πόρτες χρησιμοποιήθηκαν για να προσδιορίσουν το μεσημέρι και τις τέσσερις «παλίρροιες» της ηλιόλουστης μέρας του Μεσαίωνα. Αρκετοί τύποι ηλιοθεραπείας τσέπης χρησιμοποιούνταν από τον 10ο αιώνα - ένα αγγλικό μοντέλο αναγνώρισε παλίρροιες και αντιστάθμισε ακόμη και τις εποχιακές μεταβολές του υψομέτρου του ήλιου.

Στα πρώτα μέσα του 14ου αιώνα, μεγάλα μηχανικά ρολόγια άρχισαν να εμφανίζονται στους πύργους πολλών ιταλικών πόλεων. Δεν υπάρχει καμία καταγραφή οποιωνδήποτε λειτουργικών μοντέλων που να προηγούνται αυτών των δημόσιων ρολογιών, τα οποία οδηγούσαν σε βάρους και ρυθμίζονταν με διαφυγές. Οι μηχανισμοί κατακόρυφης και φυλλοβόρου κυριαρχούσαν για περισσότερα από 300 χρόνια με διακυμάνσεις στο σχήμα του φυλλοβόλου, αλλά όλα είχαν το ίδιο βασικό πρόβλημα: Η περίοδος

Μια άλλη πρόοδος ήταν μια εφεύρεση του Peter Henlein, ενός γερμανικού κλειδαρά από τη Νυρεμβέργη, κάποτε μεταξύ του 1500 και του 1510. Η Henlein δημιούργησε ρολόγια με άνοιξη. Η αντικατάσταση των βαρέων βαρών της μονάδας οδήγησε σε μικρότερα και πιο φορητά ρολόγια και ρολόγια. Ο Henlein παρατσούκλισε τα ρολόγια του "Αυγά της Νυρεμβέργης".

Παρόλο που επιβραδύνουν καθώς ξετυλίχτηκε το κορμάκι, ήταν δημοφιλείς μεταξύ των πλούσιων ατόμων λόγω του μεγέθους τους και επειδή μπορούσαν να τοποθετηθούν σε ένα ράφι ή τραπέζι αντί να κρεμαστούν από έναν τοίχο. Ήταν τα πρώτα φορητά ρολόγια, αλλά είχαν μόνο χέρια ώρας. Τα λεπτά χέρια δεν εμφανίστηκαν μέχρι το 1670 και τα ρολόγια δεν είχαν προστασία γυαλιού κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Το γυαλί που τοποθετήθηκε πάνω από το πρόσωπο ενός ρολογιού δεν είχε συμβεί μέχρι τον 17ο αιώνα. Ωστόσο, οι προόδους του Henlein στο σχεδιασμό ήταν πρόδρομοι για ακριβή χρονομέτρηση.

Ο Christian Huygens, ένας ολλανδός επιστήμονας, έκανε το πρώτο ρολόι εκκρεμούς το 1656. Ρυθμίστηκε από ένα μηχανισμό με μια "φυσική" περίοδο ταλάντωσης. Αν και Galileo Galilei μερικές φορές πιστώνεται με την επινόηση του εκκρεμούς και μελετά την κίνηση του ήδη από το 1582, ο σχεδιασμός του για ένα ρολόι δεν χτίστηκε πριν από το θάνατό του. Το ρολόι εκκρεμούς του Huygens είχε ένα σφάλμα λιγότερο από ένα λεπτό την ημέρα, την πρώτη φορά που είχε επιτευχθεί αυτή η ακρίβεια. Οι τελευταίες βελτιώσεις του μείωσαν τα λάθη του ρολογιού σε λιγότερο από 10 δευτερόλεπτα την ημέρα.

Η Huygens ανέπτυξε το τροχό και το ελατήριο συναρμολόγησης περίπου γύρω στο 1675 και εξακολουθεί να βρίσκεται σε μερικά από τα σημερινά ρολόγια χειρός. Αυτή η βελτίωση επέτρεψε τα ρολόγια του 17ου αιώνα να κρατήσουν χρόνο σε 10 λεπτά την ημέρα.

Ο William Clement άρχισε να κατασκευάζει ρολόγια με τη νέα διαφυγή "άγκυρα" ή "ανάκρουση" Λονδίνο το 1671. Αυτό ήταν μια ουσιαστική βελτίωση πέρα ​​από τα όρια επειδή παρεμβαίνει λιγότερο με την κίνηση του εκκρεμούς.

Το 1721, ο Γιώργος Γκράχαμ βελτίωσε την ακρίβεια του ρολογιού του εκκρεμούς σε ένα δευτερόλεπτο την ημέρα αντισταθμίζοντας τις μεταβολές του μήκους του εκκρεμούς λόγω διακυμάνσεων της θερμοκρασίας. Ο John Harrison, ξυλουργός και αυτοδίδακτος ωρολογοποιός, επεξεργάστηκε τις τεχνικές αντιστάθμισης θερμοκρασίας του Graham και πρόσθεσε νέες μεθόδους μείωσης της τριβής. Μέχρι το 1761, είχε κατασκευάσει ένα θαλάσσιο χρονόμετρο με την άνοιξη και μια ισορροπία τροχού ισορροπίας που είχε κερδίσει το βραβείο 1714 της βρετανικής κυβέρνησης προσέφερε ένα μέσο προσδιορισμού του γεωγραφικού μήκους έως το μισό βαθμός. Διατηρούσε χρόνο σε ένα κυλιόμενο πλοίο περίπου στο ένα πέμπτο του δευτερολέπτου την ημέρα, σχεδόν όσο θα μπορούσε να κάνει ένα ρολόι εκκρεμούς στη γη και 10 φορές καλύτερα από το απαιτούμενο.

Κατά τον επόμενο αιώνα, οι βελτιώσεις οδήγησαν στο ρολόι του Siegmund Riefler με ένα σχεδόν ελεύθερο εκκρεμές το 1889. Έχει επιτευχθεί ακρίβεια εκατό του δευτερολέπτου την ημέρα και έγινε το πρότυπο σε πολλά αστρονομικά παρατηρητήρια.

Μια πραγματική αρχή ελεύθερου εκκρεμούς εισήχθη από τον R. J. Rudd γύρω στο 1898, τόνωση της ανάπτυξης πολλών ρολογιών ελεύθερου εκκρεμούς. Ένα από τα πιο διάσημα, το W. Η. Το ρολόι βραχυκυκλώματος, επιδείχθηκε το 1921. Το ρολόι Shortt αντικατέστησε σχεδόν αμέσως το ρολόι του Riefler ως κορυφαίο χρονιστή σε πολλά παρατηρητήρια. Αυτό το ρολόι αποτελείται από δύο εκκρεμές, ένα σκλάβο και το άλλο ένα πλοίαρχο. Το εκκρεμές του δούλου έδωσε στο κύριο εκκρεμές το απαλό σπρώξιμο που χρειάστηκε για να διατηρήσει την κίνηση του και οδήγησε επίσης τα χέρια του ρολογιού. Αυτό επέτρεψε στο βασικό εκκρεμές να παραμείνει απαλλαγμένο από μηχανικές εργασίες που θα διαταράσσουν την κανονικότητά του.

Χαλαζίας τα ρολόγια κρυστάλλου αντικατέστησαν το ρολόι Shortt ως το πρότυπο της δεκαετίας του 1930 και του 1940, βελτιώνοντας την απόδοση της χρονομέτρησης πολύ πιο πέρα ​​από εκείνη των εκκρεμών και των κυλίνδρων ισορροπίας.

Η λειτουργία ρολογιού Quartz βασίζεται στην πιεζοηλεκτρική ιδιότητα των κρυστάλλων χαλαζία. Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται στον κρύσταλλο, αλλάζει το σχήμα του. Δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο όταν συμπιέζεται ή λυγίζει. Όταν τοποθετείται σε ένα κατάλληλο ηλεκτρονικό κύκλωμα, αυτή η αλληλεπίδραση μεταξύ μηχανικής τάσης και ηλεκτρικού πεδίου προκαλεί το κρύσταλλο να δονείται και να παράγει ένα σταθερό ηλεκτρικό σήμα συχνότητας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία ενός ηλεκτρονικού ρολογιού απεικόνιση.
Τα ρολόγια κρύσταλλο Quartz ήταν καλύτερα επειδή δεν είχαν ταχύτητες ή διαφυγές για να διαταράξουν την κανονική τους συχνότητα. Ωστόσο, βασίστηκαν σε έναν μηχανικό κραδασμό του οποίου η συχνότητα εξαρτιόταν κριτικά από το μέγεθος και το σχήμα του κρυστάλλου. Κανένας δύο κρύσταλλοι δεν μπορούν να είναι ακριβώς όμοιοι με ακριβώς την ίδια συχνότητα. Τα ρολόγια Quartz συνεχίζουν να κυριαρχούν στην αγορά σε αριθμούς, επειδή η απόδοσή τους είναι εξαιρετική και είναι ανέξοδη. Αλλά το χρονομέτρηση η απόδοση των ρολογιών χαλαζία έχει ξεπεραστεί ουσιαστικά από ατομικά ρολόγια.

Πληροφορίες και εικονογραφήσεις που παρέχονται από το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας και το Υπουργείο Εμπορίου των ΗΠΑ.