A mechanikus órák története

A középkor nagy részében, körülbelül 500-tól 1500-ig a műszaki fejlődés Európában virtuálisan állt. A napóra stílusa kialakult, ám nem távolodtak messze az ókori egyiptomi alapelvektől.

Az ajtók fölé helyezett egyszerű napórákat a középkorban a napfényes nap délének és négy "dagályának" azonosítására használták. A 10. században többféle zsebóra készültek - az egyik angol modell azonosította az árapályokat, sőt ellensúlyozta a Nap magasságának szezonális változásait.

A 14. század elején és közepén számos olasz város tornyaiban megjelentek nagy mechanikus órák. Nincsenek nyilvántartások olyan nyilvános órák előtti működő modellekről, amelyeket súlyvezérelték és szélső és foliot menekülések szabályoztak. A küszöb és a folio mechanizmusok több mint 300 éve uralkodtak a folióta alakjának változásaival, de mindegyiknek ugyanaz az alapvető problémája volt: rezgés erősen függött a hajtóerő és a hajtómű súrlódásának mértékétől, így a sebességet nehéz volt szabályozni.

További előrelépés volt Peter Henlein, a nürnbergi német lakatos találmánya, valamikor 1500 és 1510 között. Henlein rugós órákat készített. A nehéz hajtómű-súlyok cseréje kisebb és hordozhatóbb órákat eredményez. Henlein óráit "Nürnberg tojásnak" nevezte.

Habár lelassultak a táptalaj felcsévélésekor, a gazdag egyének körében népszerűek voltak méretük és azért, mert falra lógás helyett polcra vagy asztalra lehetett helyezni őket. Ők voltak az első hordozható órák, de csak órájuk voltak. A percek nem jelentek meg 1670-ig, és az óráknak ebben az időben nem volt üvegvédelme. Az óra arca fölé helyezett üveg csak a 17. században jött létre. A Henlein tervezésében elért haladás ugyanakkor elősegítette a valóban pontos időmérést.

Christian Huygens, egy holland tudós 1656-ban készítette az első inga órát. Ezt egy "természetes" rezgési periódussal rendelkező mechanizmus szabályozta. Habár Galileo Galilei időnként az inga feltalálásával jár, és annak mozgását már 1582-ben tanulmányozta, az óra terveit halálának előtt még nem építették fel. A Huygens ingaóra napi egy percnél rövidebb hibát mutatott be, amikor először sikerült elérni ezt a pontosságot. Későbbi finomításai az óra hibáit napi 10 másodpercre csökkentették.

Huygens valamikor 1675 körül fejlesztette ki az egyensúlyi kereket és a rugószerelvényt, és ez még mindig megtalálható a mai karórákban. Ez a javulás lehetővé tette a 17. századi órák számára, hogy napi 10 percig tartsák az időt.

William Clement az órák építését az új "horgony" vagy "recoil" meneküléssel kezdte London 1671-ben. Ez lényeges javulás volt a küszöb fölött, mert kevésbé zavarta az inga mozgását.

1721-ben George Graham az inga órájának pontosságát napi egy másodpercre javította azáltal, hogy ellensúlyozza az inga hosszát a hőmérséklet-ingadozások miatt. John Harrison, ács és önálló tanár, óvónő fejlesztette ki Graham hőmérséklet-kompenzációs technikáit és új módszereket adott a súrlódás csökkentésére. 1761-re felépített egy tengeri kronométert a rugóval és az egyensúlykerék menekülésével a brit kormány 1714-es díját felajánlották a hosszúság fél éven belüli meghatározására szolgáló eszközért fokozat. A gördülő hajó fedélzetén a napi körülbelül egyötödére tartotta az időt, csakúgy, mint egy ingaóra, amit a szárazföldön meg tudott tenni, és tízszer jobb, mint az előírt.

A következő évszázad folyamán a finomítások Siegmund Riefler órájához vezettek, majdnem egy ingyen 1889-ben. A napi másodperces század pontosságát érte el, és sok csillagászati ​​obszervatóriumban szabványtá vált.

R. bevezette a valódi szabad inga elvét. J. Rudd 1898 körül, ösztönözve számos szabad inga óra fejlesztését. Az egyik leghíresebb, a W. H. Rövid óra, 1921-ben mutatták be. A Rövid óra szinte azonnal helyettesítette Riefler óráját, mint sok csillagvizsgáló legfelsõ idõmérõjét. Ez az óra két ingából állt, az egyik egy rabszolga, a másik a mester. A rabszolga inga odaadta a mester inganak a mozgás fenntartásához szükséges szelíd nyomásokat, és az óra kezét is meghajtotta. Ez lehetővé tette a mester inga számára, hogy mentes maradjon a szabályosságát zavaró mechanikai feladatoktól.

Kvarc A kristályórák az 1930-as és 1940-es években alapértelmezetten helyettesítették a Shortt órát, javítva az időmérési teljesítményt, amely jóval meghaladja az inga és az egyensúlykerék meneküléseinek teljesítményét.

A kvarcóra működése a kvarckristályok piezoelektromos tulajdonságán alapul. Amikor egy elektromos mezőt alkalmaznak a kristályra, megváltozik annak alakja. Elektromos mezőt generál, ha megpréselt vagy hajlított. Megfelelő elektronikus áramkörbe helyezve ez a mechanikai igénybevétel és az elektromos mező közötti kölcsönhatás okozza a kristály, amely rezeg, és állandó frekvenciájú elektromos jelet generál, amely felhasználható egy elektronikus óra működtetésére kijelző.
A kvarc kristályos órák jobbak voltak, mivel nem rendelkeztek fogaskerekekkel vagy menekülésekkel, amelyek megzavarhatják normál frekvenciájukat. Ennek ellenére egy mechanikai rezgésre támaszkodtak, amelynek frekvenciája kritikusan függött a kristály méretétől és alakjától. Két kristály nem lehet pontosan azonos, pontosan azonos frekvenciával. A kvarcórák továbbra is számukban uralják a piacot, mivel kiváló teljesítményük és olcsóbbak. De a időmérő a kvarcórák teljesítményét lényegesen meghaladta az atomi órák.

Információ és illusztrációk a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet és az Amerikai Egyesült Államok Kereskedelmi Tanszéke által.