Kello - laite nykyisen vuorokaudenajan määrittämiseen ja aikavälien keston mittaamiseen alle yhden päivän yksiköissä . Atomikelloja pidetään tarkimpina kelloina .
Aurinkokellolla ajan mittaaminen perustuu siihen, että Aurinko luo varjon esineistä ja sen polku taivaan halki on sama eri vuosien samoina päivinä. Käyttämällä viirattua ympyrää ajan mittaamiseen tähtitiedessä - pitäjän (kellotaulun) standardi ja alueen leveysasteen korjaukset, voit arvioida kellonajan. Vanhin löydetty aurinkokello on aurinkokellomerkintä, joka löydettiin Kuninkaiden laaksosta , suuresta haudoista Egyptissä. [yksi]
Vesikello, jota kutsutaan myös klepsydraksi , toimii samalla tavalla kuin tiimalasi [2] .
Aurinkokellon ohella ne ovat luultavasti vanhimpia ajanmittausvälineitä, jos ei oteta huomioon putoavan varjon pituudelta pystysuoraa gnomonitikkua , jonka varjossa muinaiset paimentoverit ohjasivat ajassa. Vesikellon syvän antiikin vuoksi tiede ei tiedä, missä ja milloin ne ilmestyivät ensimmäisen kerran. Kulhon muotoinen ulosvirtaus on vesikellon yksinkertaisin muoto, ja sen tiedetään olleen Babylonissa ja Egyptissä noin 1500-luvulla eKr. Muualla maailmassa, mukaan lukien Intiassa ja Kiinassa , on myös muinaisia vesikellojen merkkejä, mutta varhaisimmat päivämäärät ovat epävarmoja. Jotkut kirjoittajat kuitenkin kirjoittavat, että näillä alueilla oli vesikelloja jo 4000 eKr. alussa. e.
Muinaisten kreikkalaisten ja roomalaisten sivilisaatioiden prioriteettina tunnustetaan vesikellon muodon parantaminen. Vesikello sai monimutkaisen vaihteiston, joka on suunniteltu ympärivuorokautiseen työhön [3] ja joka koostuu oudosta mekanismista. Parannukset paransivat myös tarkkuutta. Nämä saavutukset välitettiin Bysantin kautta islamilaiseen maailmaan ja lopulta palasivat Länsi-Eurooppaan. Kreikkalais-roomalaisesta maailmasta riippumatta kiinalaiset kehittivät oman hienostuneen vesikellonsa (水鐘) vuonna 725 ja välittivät ideansa Korealle ja Japanille .
Osa vesikellosuunnitelmista kehitettiin itsenäisesti ja osa tietämyksestä siirtyi kaupan leviämisen kautta. Esimoderneissa yhteiskunnissa ei tarvittu nykypäivän teollisessa yhteiskunnassa vallitsevia erittäin tarkkoja ajanottomenetelmiä, joissa jokainen työ- tai lepotunti on hallinnassa ja työ voi alkaa tai päättyä milloin tahansa ulkoisista olosuhteista riippumatta. Sen sijaan muinaisissa yhteiskunnissa vesikelloja käytettiin ensisijaisesti astrologisiin mittauksiin. Nämä varhaiset vesikellot kalibroitiin aurinkokelloilla . Vesikellot, jotka eivät koskaan saavuttaneet nykyaikaisten kellojen tarkkuustasoa, olivat tarkimpia useiden vuosituhansien ajan ja niitä käytettiin laajalti ajanmittauslaitteina, kunnes ne korvattiin Euroopassa 1600-luvulla tarkemmilla heilurikelloilla .
Islamilaisen sivilisaation ansiota on parantunut entisestään huolellisesti suunniteltujen vesikellojen tarkkuudella. Vuonna 797 (tai mahdollisesti vuonna 801) Bagdadin Abbasid - kalifi Harun al-Rashid esitti Kaarle Suurelle intialaisen norsun nimeltä Abu'l-Abbas sekä "erityisen monimutkaisen näytteen" vesikellosta [4] .
1200-luvulla Al- Jazari (1136-1206), mesopotamialainen kurdiinsinööri, joka työskenteli Artuqidin hallitsijalle Diyar Bakr Nasir al-Dinille, valmisti lukuisia kaikenmuotoisia ja -kokoisia kelloja. Kirjassa kuvataan 50 mekaanista laitetta kuudessa kategoriassa, mukaan lukien vesikellot. Tunnetuimpia kelloja olivat "Elephant", "Scribe" ja "Castle" -laitteet, jotka palautettiin onnistuneesti.
Tämä kello perustuu siihen tosiasiaan, että tarkasti kalibroitu jokihiekka kulkee säännöllisin väliajoin kapean, 1 hiekkajyvän reiän läpi. Samaan aikaan ihmiset arvasivat nopeasti käyttävänsä kahta onkaloa, jotka yhdistettiin kapealla kannaksella, jossa oli reikä hiekan kaatamiseen . Lasiastian puolikkaat olivat kulhon muotoisia ja ne oli tarkoitettu lyhyiden ajanjaksojen mittaamiseen, mutta niissä oli haittapuoli: sen jälkeen, kun ylemmästä ontelosta oli kaadettu hiekkaa alempaan, ne piti kääntää. Tiimalaseilla, joihin oli tarpeen soveltaa mukautettua muotoa ja ylläpitää mittaustarkkuutta sijainnin määrittämiseksi (esimerkiksi merivoimissa tiimalaseja kutsuttiin pulloksi ), ei ole nykyaikana käyttöä.
Palokellot ilmestyivät ensimmäisen kerran Kiinassa. Ne koostuivat palavasta materiaalista tehdystä spiraalista tai tikusta ripustetuilla metallipalloilla. Materiaalin palamisen aikana pallot putosivat posliinimaljakkoon aiheuttaen soittoäänen.
Myöhemmin Eurooppaan ilmestyi eräänlainen tulikello. Täällä käytettiin kynttilöitä, joihin merkit levitettiin tasaisesti. Merkkien välinen etäisyys toimi aikayksikkönä.
Jokaisessa mekaanisessa kellossa on erotettava neljä olennaista osaa:
Säädin toimii aikamittarina sanan suppeassa merkityksessä. Vaihteet, niihin kiinnitetyt kellotaulun osoittimet ovat säätimen mittaamia aikayksiköiden laskureita. Tunnustamme Maan päivittäisen pyörimisen akselinsa ympäri tiukasti yhtenäiseksi, meillä on siinä ainoa asteikko intervallien tai aikayksiköiden vertailuun. Yleensä sekunti, 1/86400 osa vuorokaudesta, otetaan aikayksikkönä. Erilainen aika, sidereal, keskimääräinen, tosi päivä - katso Aika .
Kellokoneistosäätimet on järjestetty siten, että niillä mitatut aikavälit ovat joko kokonainen sekunti tai puoli, neljännes tai viidennes sekunnista. Jos säädin jostain syystä alkaa mittaamaan pienempiä aikavälejä, laskuri näyttää suuremman määrän niitä tietyllä aikajaksolla. Tässä tapauksessa kellon sanotaan kulkevan eteenpäin. Jos säädinväli on suurempi kuin määritetty, kello on jäljessä. Sovittuamme vuorokauden alkuhetkestä eli hetkestä, jolloin tuntilaskuri näyttää nollaa kulunutta aikayksikköä, tulemme kellonkorjauksen käsitteeseen. Se on positiivinen, jos kello on takana, negatiivinen, jos se on edessä. Kellon korjauksen muutosta tietyn ajanjakson aikana kutsutaan kellon kurssiksi (esimerkiksi päivittäinen, viikoittainen, tunnin kurssi). Liike on positiivinen, jos kello on takana, negatiivinen, jos kello on edessä. Kurssi ilmaisee tarkasti säätimen mittaamien aikavälien poikkeaman hyväksytystä yksiköstä. Kellon korjaus on ehdollinen arvo, ja lisäksi milloin tahansa yksinkertaisesti liikuttamalla laskurin minuuttiosoitinta, kellon korjaus voidaan tehdä alle minuutissa.
Kellon ansio piilee sen pienuudessa, ja mikä tärkeintä, sen nopeuden pysyvyydessä. Hyvien tähtitieteellisten kellojen ja kronometrien kulku tulee mahdollisuuksien mukaan olla riippumaton lämpötilan, paineen, ilman kosteuden muutoksista, vahingossa tapahtuvista iskuista, liikeakseleiden pyyhkimisestä, voiteluöljyn paksuuntumisesta, molekyylin muutoksista mekanismin eri osissa astronomiset kellot jaetaan kahteen päätyyppiin:
Ensimmäisen tyypin kellomekanismeja kutsutaan tähtitieteessä "kelloiksi" sanan suppeassa merkityksessä tai "heilureiksi". Ne sijaitsevat observatorioissa, joissa on pysyvät tähtitieteelliset instrumentit (katso Käytännön tähtitiede ), jotka on linnoitettu kivipilareihin tai muuriin; usein kello sijoitetaan observatorion kellariin suojaamaan sitä mahdollisimman hyvin lämpötilan muutoksilta ("normaalit" kellot). Kellarissa käydään vain kellon kelaamiseksi, sillä jopa ruumiinlämpö voi vaikuttaa sen kulkuun. Kellon lukemia eli heilurin "lyöntejä" (aina sekunnissa) verrataan muihin kelloihin käyttämällä kellariin asennettua ja puhelimeen kytkettyä mikrofonia (tämä ilmaus, vaikka yleisesti hyväksytty, on täysin väärä . Heiluri (säädin) ja poistomekanismi eivät tuota "tikittäviä" iskuja. Asianmukaisella asennuksella ja huollolla "pysyvän" tähtitieteellisen kellon päivittäisen nopeuden tulisi olla enintään 0,3 s, ja sen päivittäiset muutokset eivät saa ylittää sekunnin sadasosaa.
Toisen tyyppisiä kellomekanismeja kutsutaan kronometreiksi. On olemassa "ruokalan"- tai laatikkokronometrejä (niiden mitat ovat halkaisijaltaan noin 1½-2 desimia, korkeus 1 desimia; yksi yksinkertainen tasapainon heilahtelu kestää ½ sekuntia) ja taskukronometrejä (koko on tuttu; kaksoisvaaka keinu kestää 0,4 sekuntia, yksi keinu kestää 1/5 sekuntia ) . Taskukronometrien laatu on keskimäärin huomattavasti heikompi kuin ruokalan kellojen. Kronometrejä käytetään määritettäessä paikkojen maantieteellistä sijaintia, työskenneltäessä kannettavien tähtitieteellisten laitteiden kanssa (katso Käytännön tähtitiede ), määritettäessä aikaa ja pituusastetta merellä jne. Laivojen taulukkokronometrit on sijoitettu Cardanin painonnousuun. Vakiokellot ("heilurit") ovat lähes yksinomaan, ja kronometrejä säädellään useimmissa tapauksissa sekunneilla sidereaalisella ajalla - ns. "tähti" kellot ja kronometrit. Harvemmin käytettyjä ovat "keskimääräiset" kronometrit (eli juoksevat keskimäärin ajan). Valinta johtuu havaintojen tai niiden käsittelyn mukavuudesta tiettyihin tähtitieteilijöiden tehtäviin.
Kelloissa ja kronometreissä tähtitieteilijät arvostavat edelleen tiettyjä, mutta eivät teräviä ja ilman tarpeettomia meluiskuja ("tikittely"). Tähtitieteellisten kellojen tai kronometrien parhaiksi mestareiksi kannattaa mainita Kessels , Peel , Dent , Thide , Howüh , Knoblich , Frodsham , Narden . "Korkeimman" kellotaiteen ja kellolaitteiden luojat: Pierre Leroy ( eng. Pierre Le Roy ), John Garrison , George Graham ( eng. George Graham ), Dutertre , John Arnold ( eng. John Arnold ), Ferdinand Berthoud ( eng. Ferdinand Berthoud ).
Yksi mekaaninen kello (käytettiin uimiseen)
Mekaaninen digitaalikello (kelluvilla numeroilla)
Matthew Norman vaunukello käämitysavaimella
William Gilbertin koristeltu takkakello
Walkers - pieni seinäkello yksinkertaistetusta laitteesta, jossa on painot [6] - muunnos mekaanisesta kellosta, jossa on heiluri , ankkuripoisto ja painot moottorina. Heilurina joissakin malleissa käytettiin kahta "jalkaa", jotka liikkuivat vastakkaisiin suuntiin toisiinsa nähden. On olemassa erilaisia taisteluita (toinen ketju, jossa on irrotettava paino taistelua varten, joka voidaan haluttaessa irrottaa ketjusta ja ripustaa erityisen koukun viereen - ns. "ei taistelutila").
Kellot, joissa on laitteita yhdistettynä kellokoneistoonnukke kello
" Riikinkukkokello "
Kukkokello , kellotaulu japanilaisilla kirjaimilla
Käkikello - seinäkello tyylikkäässä kotelossa, useimmiten mekaaninen kello (kello), jossa on taistelu, joka jäljittelee käkilaulua . Tyypillisesti piippauksia (yhdestä kahteentoista) kuullaan joka tunti, mikä laskee nykyisen ajan ja usein välissä gongin iskuilla ("buom-käki"). Käkiä jäljittelevä mekanismi kehitettiin 1700- luvun puolivälissä ja on pysynyt sen jälkeen käytännössä muuttumattomana. Käkikellon syntymäpaikkana pidetään saksalaista Tribergin kaupunkia, joka sijaitsee Schwarzwaldin alueen keskustassa, ja siellä ainakin sijaitsee käkikellomuseo [7] .
Eräänlainen elektroni-mekaaninen kello. Toimintaperiaate perustuu pietsosähköiseen vaikutukseen , esimerkiksi kvartsikiteiden ominaisuuteen muuttaa muotoaan ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta ja myös polarisoitua mekaanisen muodonmuutoksen aikana. Samaan aikaan kvartsikide, jolla on pieni koko, voi tuottaa värähtelyjä, joilla on korkea ajallinen ja lämpötilastabiili, paljon suuremmassa määrin. Kvartsikellon mekanismi koostuu virtalähteestä, elektronisesta generaattorista (jossa kvartsi toimii värähtelevänä piirinä), jakajalaskurista ja askelmoottorin kelaan ladatun vahvistimen lähtöasteen, joka käyttää kellonosoittimet hammaspyöräjärjestelmän kautta .
Kvartsikellot tuotiin markkinoille vuonna 1971, mutta niitä oli vaikea valmistaa ja sen seurauksena erittäin kalliita. [kahdeksan]
Kello, joka perustuu pääoskillaattorin värähtelyjaksojen laskemiseen elektronisen piirin avulla ja tietojen näyttämiseen digitaalisella näytöllä.
Pääoskillaattorin värähtelytaajuus stabiloidaan kvartsilla (katso "Kvartsikello") tai virtalähdettä käytetään sellaisenaan (katso alla).
Ensimmäisessä elektronisessa rannekellossa oli LED-näyttö, mutta ne pystyivät näyttämään aikaa hyvin lyhyen aikaa: LEDit osoittautuivat liian ahmeiksi. Sitten he käyttivät nestekiteiden ominaisuuksia suuntautumaan ulkoiseen sähkökenttään ja lähettämään valoa yhdellä polarisaatiosuunnalla. Kahden polarisaattorin väliin sijoitettuna ulkoisesta lähteestä tuleva valo absorboitui täysin polarisaattori-nestekide-polarisaattori-heijastinjärjestelmässä, sähkökentän läsnäollessa se pimeni ja muodosti kuvaelementin. Tämän seurauksena virrankulutus on vähentynyt huomattavasti ja paristoja vaihdetaan paljon harvemmin.
Nykyaikaisiin elektronisiin kelloihin on pääsääntöisesti sisäänrakennettu erikoistunut mikro-ohjain, ja kellossa on monia palvelutoimintoja (herätyskellot, melodiat, kalenterit jne.), mutta mikro-ohjain jatkaa myös saman kvartsikiteen värähtelyjaksojen laskemista.
Huomautus: On olemassa myös sähköisiä kelloja, jotka perustuvat virtalähteen taajuuden laskentajaksojen periaatteeseen, monissa maissa on erittäin tiukat vaatimukset taajuuden stabiiliudelle, mutta silti, kun kuormitus vaihtelee, verkon taajuus voi muuttua, ja tällaisten kellojen tarkkuus ei ole mahdollista[ kenen toimesta? ] pidetään normaalina, vaikka se riittää monille ihmisille.
Erilaisia elektronisia kelloja, jotka näyttävät ajan binäärikoodina, kutsutaan " binäärikelloiksi " (eng. Binary watch ). LED -valoja käytetään yleisesti binäärilukujen näyttämiseen . LED-ryhmien lukumäärä voi vaihdella, ne voivat vaihdella kooltaan ja sijainniltaan. Jotkut LEDit näyttävät tunteja, toiset minuutit. Siellä voi olla LEDejä, jotka vastaavat sekuntien, päivämäärän jne. laskemisesta.
Digitaalinen kello näyttää kellonajan käyttämällä suihkulähteen venttiileitä
Yksinkertaistettu digitaalinen kelloradio
Kaaviokaavio mekaanisesta digitaalisesta läppäkellonäytöstä
Nykyään aika ilmoitetaan yleensä tarkan ajan radiosignaalien vastaanotosta. Elektroninen tai kvartsikello, joka voi tarkistaa edistymisensä tarkan aikasignaalin perusteella lähetys- tai erikoisradioasemilta, jotka lähettävät DCF77:ää (DCF77 on pitkäaaltotarkan aikalähettimen kutsumerkki), sekä (erittäin tarkan ajan saamiseksi aika) GPS- satelliitit .
Atomikellot (molekyyli-, kvanttikellot), jotka voivat mitata aikaa, joissa atomien tai molekyylien tasolla tapahtuviin prosesseihin liittyviä luonnollisia värähtelyjä käytetään jaksollisena prosessina, ovat luoneet atomiaika- ja taajuusstandardeja. [9]
Atomikellojen stabiilius ei ole huonompi kuin 10 -14 (1 sekunti 3 miljoonassa vuodessa, erikoismalleissa 10 -17 ), ja tämä on paras ihmiselle käytettävissä oleva ajan lähde vuodelle 2017 . Siksi toinen määräytyy cesiumatomin värähtelyjen kautta.
Alkoholikello
Kääntökello
Tunnit kaasupurkauslampun kellotaululla
Kelloverkot on suunniteltu tarjoamaan tarkka aika laajalle tilaajajoukolle kaupungeissa, yrityksissä jne. Ne koostuvat yhdestä ensisijaisesta ja useasta toissijaisesta kellosta sekä viestintälinjoista. Kelloverkko eliminoi "kellovastuun", ja jos rakennus (koulu, instituutti, tehdas) toimii yhden aikataulun mukaan, se antaa "virallisen ajan", jolloin työ alkaa / päättyy, viivästykset huomioidaan, kokoukset pidetään. ajoitettu jne. Vaikka tämä aika ei olisikaan tarkka, kaikki työskentelevät tietävät hyvin kuinka monta minuuttia "virallinen" kello on tarkkaa aikaa edellä tai jäljessä.
Kelloverkkoja käytetään laajasti rautateillä ja metroissa, mikä mahdollistaa erillisten pisteiden, asemien ja varikkojen työn koordinoinnin suurella tarkkuudella.
Ensisijainen kello (electroprimary clock) on suunniteltu pitämään aikaa tarkasti ja siirtämään se toissijaiseen kelloverkkoon.
Aikaisemmin ne olivat tähtitieteellinen kello tai kronometri, jossa osoittimien sijasta oli sähkömekaaninen lohko komentojen generoimiseksi toissijaiselle kellolle, yksinkertaisimmassa tapauksessa se varmisti sähköpiirin sulkeutumisen kerran minuutissa.
Nyt, elektroniikan ja tietoliikenteen kehityksen myötä, erittäin tarkka elektroninen kello, jossa on useita kanavia korjausten tekemiseen ( GPS -järjestelmän tarkka aika , synkronointi Internetin tarkan aikapalvelimien kanssa ( NTP ) jne.)
Toissijaiset kellot (sähkösekundaariset kellot) on suunniteltu näyttämään aikaa kelloverkoissa.
Aikaisemmin ne olivat mekanismi, jossa minuuttiosoitin liikkui synkronisen tai askelmoottorin avulla 24 voltin jännitteellä vaihtuvista pulsseista ensiökellosta, tuntiosoitin liikkui 1:12 lähetysmekanismin läpi [10 ] . Oli myös toissijaisia kelloja, joissa oli digitaalinen näyttö sähkölampuissa tai kaasupurkausilmaisimissa [10] .
Tällä hetkellä - edullinen itsenäinen kvartsikello korjauksella ensisijaisesta kellosta, mahdollisesti myös suoraan tarkan ajan radiosignaaleilla, joissakin tapauksissa - GPS.
Intervallikello on suunniteltu näyttämään junien kulkemisen välinen aika [10] .
Tarkka ajanhallinta Internetissä on järjestetty ryhmän tarkan ajan palvelimia, jotka liittyvät aikastandardeja noudattaviin laboratorioihin . Kaikki suuret käyttöjärjestelmät ovat tai ainakin odottavat kommunikoivan jonkin näistä palvelimista. Lisäksi eri aikoina kehitettiin kolmannen osapuolen apuohjelmia, jos synkronointitoiminnot eivät toimineet / puuttuivat.
Neuvostoliitossa kelloteollisuus alkoi kehittyä 50-luvun alussa (siis vuonna 1953 aloitettiin Minskin kellotehtaan rakentaminen ); 1980-luvulla aloitettiin kellojen massatuotanto henkilökohtaiseen käyttöön (kotitalouskäyttöön).
Nykyään Venäjällä on useita kellomerkkejä. Suurin osa heistä ei enää valmista itse liikkeitä ja kokoaa kelloja tuontiosista. Maan ainoat kellotehtaat, jotka jatkavat liikkeensä tuottamista pisteestä A:hen, mukaan lukien tasapaino ja spiraali - Petrodvorets Watch Factory "Rocket" ja Chistopol Watch Factory .
alkuperäinen kello
digitaalinen kelloradio
Kello Pariisin Gare d'Orsayn Beaux-Arts- julkisivulla
Yksinkertainen vaakasuuntainen aurinkokello
Vesikello lehtikullan lyömiseen Mandalayssa ( Myanmar ) _
1600-luvun nostokello
Richard Wallingford osoittaa kelloa, joka on hänen lahjansa St Albansin katedraalille
1500-luvun Kristuksen luostarin kello , Tomar, Portugali
Lyhtykello, Saksa, noin 1570
Hollantilainen polymaatti ja kelloseppä Christian Huygens , ensimmäisten tarkkuuskellolaitteiden ( heilurikellot ja kierrejousikellot ) keksijä [14]
Avoin taskukello
Varhainen ranskalainen sähkömagneettinen kello
Soiton mekanismi
Erikokoisia avaimia kellon jousien kiertymiseen
Tämä kello käyttää 60 Hz sähkötehoa ja siinä on fyysinen erotin aikanumeroiden näyttämiseksi.
Shepherd Gate -kello vastaanotti synkronointisignaalin observatoriolta.
Moderni kvartsikello 24 tunnin kellotaululla
Lineaarinen kello Lontoon metroasemalla Piccadilly Circus . 24 tunnin kantama liikkuu staattisen kartan poikki Auringon näennäisen liikkeen mukaan maan päällä, ja Lontoon osoitin osoittaa nykyisen ajan.
Word kello ohjelmisto
Monissa kaupungeissa julkinen kello on perinteisesti näkyvillä, kuten kaupungin aukiolla tai keskustassa . Nämä ovat esillä Robbinsin keskustassa Pohjois-Carolinassa .
Napoleon III :n mantelkello 1800-luvun kolmannelta neljännekseltä Valencian taidemuseossa Espanjasta .
Monumentaalinen kartiomainen heilurikello, Eugène Farcot , 1867 Drexel University, Philadelphia, USA.
Temaattiset sivustot | ||||
---|---|---|---|---|
Sanakirjat ja tietosanakirjat |
| |||
|
Katsella | |
---|---|
Toimintaperiaatteen mukaan | |
Ajanvarauksella | |
Tyyppi |
|
Kellojen yksityiskohdat ja mekanismit | |
kuuluisa kello |