Klocka

SundialsEdit

solens uppenbara position i himlen rör sig under varje dag, vilket återspeglar jordens rotation. Skuggor gjutna av stationära föremål rör sig på motsvarande sätt, så deras positioner kan användas för att ange tid på dagen., En solur visar tiden genom att visa positionen för en skugga på en (vanligtvis) plan yta, som har markeringar som motsvarar timmarna. Sundials kan vara horisontella, vertikala eller i andra orienteringar. Sundials användes ofta i antiken. Med kunskap om latitud kan en välbyggd solur mäta lokal soltid med rimlig noggrannhet, inom en minut eller två. Sundials fortsatte att användas för att övervaka klockans prestanda fram till 1830-talet, med hjälp av telegrafen och tåget för att standardisera tid och tidszoner mellan städer.,

enheter som mäter varaktighet, förfluten tid och intervalsEdit

många enheter kan användas för att markera tidens gång utan hänsyn till referenstid (tid på dagen, timmar, minuter etc.) och kan vara användbart för mätning av varaktighet eller intervall. Exempel på sådana varaktighet timers är ljus klockor, rökelse klockor och timglas., Både ljusklockan och rökelseklockan arbetar på samma princip där resursförbrukningen är mer eller mindre konstant vilket möjliggör rimligt exakta och repeterbara uppskattningar av tidspassager. I timglaset indikerar fin sand som häller genom ett litet hål i konstant takt en godtycklig, förutbestämd tid. Resursen förbrukas inte utan återanvänds.,

vatten clocksEdit

vattenklockor, tillsammans med solur, är möjligen de äldsta tidsmätningsinstrumenten, med de enda undantagen är den dag som räknar tally stick. Med tanke på deras stora antiken, var och när de först existerade är inte känd och kanske okänd. Det skålformade utflödet är den enklaste formen av en vattenklocka och är känd för att ha funnits i Babylon och i Egypten runt 1500-talet f.Kr., Andra regioner i världen, inklusive Indien och Kina, har också tidiga bevis på vattenklockor, men de tidigaste datumen är mindre säkra. Vissa författare skriver dock om vattenklockor som förekommer så tidigt som 4000 f. Kr. i dessa regioner i världen.

grekiska astronomen Andronikos av Cyrrhus övervakade byggandet av Tornet Vindarna i Aten i 1: a århundradet B. C. De grekiska och Romerska civilisationerna avancerade vatten klocka design med förbättrad noggrannhet. Dessa framsteg fördes vidare genom Byzantium och islamiska tider, så småningom på väg tillbaka till Europa., Oberoende utvecklade kineserna sina egna avancerade vattenklockor(水 muren)i 725 e. Kr. och skickade sina idéer vidare till Korea och Japan.

vissa vattenklockdesigner utvecklades oberoende och viss kunskap överfördes genom spridningen av handeln. Premoderna samhällen har inte samma exakta tidtagningskrav som finns i moderna industriella samhällen, där varje timmes arbete eller vila övervakas och arbetet kan börja eller sluta när som helst oavsett yttre förhållanden. I stället användes vattenklockor i gamla samhällen huvudsakligen av astrologiska skäl., Dessa tidiga vattenklockor kalibrerades med en solur. Medan man aldrig nådde nivån på noggrannheten hos en modern klocka, var vattenklockan den mest exakta och vanliga tidtagningsanordningen i årtusenden, tills den ersattes av den mer exakta pendelklockan i 1700-talets Europa.

islamisk civilisation krediteras med ytterligare framsteg noggrannheten hos klockor med utarbetad teknik., År 797 (eller möjligen 801) presenterade Abbasid caliph av Bagdad, Harun al-Rashid, Charlemagne med en asiatisk elefant som heter Abul-Abbas tillsammans med ett ”särskilt utarbetat exempel” på en vattenklocka. Påven Sylvester II introducerade klockor till norra och västra Europa runt 1000 AD.

mekanisk vatten clocksEdit

den första kända geared klockan uppfanns av den stora matematikern, fysikern och ingenjören Archimedes under 3: e århundradet f.Kr., Archimedes skapade sin astronomiska klocka som också var en gökur med fåglar som sjöng och rörde sig varje timme. Det är den första carillon klockan som den spelar musik och samtidigt med en person som blinkar ögonen överraskad av sångfåglarna. Archimedes klocka fungerar med ett system med fyra vikter, motvikter, och strängar regleras av ett system av flöten i en vattenbehållare med sifoner som reglerar automatisk fortsättning av klockan., Principerna för denna typ av klockor beskrivs av matematikern och fysikens hjälte, som säger att några av dem arbetar med en kedja som vrider ett redskap av mekanismen. En annan grekisk klocka förmodligen konstruerade vid tiden för Alexander var i Gaza, som beskrivs av Procopius. Gaza klockan var förmodligen en Meteoroskopion, dvs en byggnad som visar himmelska fenomen och tiden. Den hade pekare för tiden och vissa automatiseringar som liknar Archimedes klockan., Det fanns 12 dörrar som öppnade en varje timme med Hercules som utförde sitt arbete, Lejonet klockan ett, etc, och på natten blir en lampa synlig varje timme, med 12 fönster som öppnas för att visa tiden.

en annan inriktad klocka utvecklades under 1100-talet av den arabiska ingenjören Ibn Khalaf al-Muradi i Islamiska Iberia; det var en vattenklocka som använde en komplex växeltågsmekanism, inklusive både segmentell och epicyklisk växling, som kunde överföra högt vridmoment. Klockan var oöverträffad i användningen av sofistikerad komplex växling, fram till de mekaniska klockorna i mitten av 14-talet., Al-Muradis klocka använde också användningen av kvicksilver i sina hydrauliska kopplingar, vilket kunde fungera mekaniska automater. Al-Muradis arbete var känt för forskare som arbetade under Alfonso X av Kastilien, varför mekanismen kan ha spelat en roll i utvecklingen av de europeiska mekaniska klockorna. Andra monumentala vattenklockor konstruerade av medeltida muslimska ingenjörer använde också komplexa växeltåg och matriser av automata. Arabiska ingenjörer vid den tiden utvecklade också en vätskedriven flyktmekanism som de använde i några av sina vattenklockor., Tunga flöten användes som vikter och ett konstant huvudsystem användes som en utrymningsmekanism, som var närvarande i de hydrauliska kontrollerna de använde för att göra tunga flöten ner i långsam och stadig takt.

en vattendriven kugghjulklocka skapades i Kina av Yi Xing och Liang Lingzan., Detta anses inte vara en flyktmekanism klocka som det var enkelriktad, Song dynasty polymath och genius Su Song (1020-1101) införlivade den i hans monumentala innovation av astronomiska klocktornet Kaifeng i 1088. Hans astronomiska klocka och roterande armillär sfär förlitade sig fortfarande på användningen av antingen flytande vatten under vår, sommar, höstsäsonger och flytande kvicksilver under vinterns frystemperatur (dvs. hydraulik)., En kvicksilverklocka, som beskrivs i Libros del saber, ett spanskt verk från 1277 bestående av översättningar och parafraser av arabiska verk, citeras ibland som bevis för muslimsk kunskap om en mekanisk klocka. En kvicksilverdriven kugghjul klocka skapades av Ibn Khalaf al-Muradi.,

på 1200-talet, Al-Jazari, en ingenjör från Mesopotamien (levde 1136-1206) som arbetade för Artuqid king of Diyar-Bakr, Nasir al-Din, gjorde ett flertal verk.klockor av alla former och storlekar. En bok om hans arbete beskrev 50 mekaniska anordningar i 6 kategorier, inklusive vattenklockor. De mest välrenommerade klockorna inkluderade elefanten, skribenten och Slottsklockorna, som alla har framgångsrikt rekonstruerats., Förutom att berätta tiden var dessa stora klockor symboler för status, storhet och rikedom i Urtuq-staten.

helt mechanicalEdit

förutom den kinesiska astronomiska klockan av Su-låten i 1088 som nämns ovan konstruerade samtida muslimska astronomer också en mängd mycket exakta astronomiska klockor för användning i sina moskéer och observatorier, såsom den vattendrivna astronomiska klockan av Al-Jazari i 1206, och astrolabic klockan av Ibn al-shatir i början av 14-talet., De mest sofistikerade tidtagning astrolaber var inriktad astrolabe mekanismer designad av Abu Rayhan Bīrūnī på 11-talet och av Muhammad ibn Abi Bakr på 13-talet. Dessa enheter fungerade som tidtagning enheter och även som kalendrar.

en sofistikerad vattendriven Astronomisk klocka byggdes av Al-Jazari i 1206. Denna slottsklocka var en komplex enhet som var ungefär 3,4 meter hög och hade flera funktioner tillsammans med tidtagning., Det innehöll en visning av zodiaken och sol-och månvägar, och en pekare i form av halvmånen som reste över toppen av en gateway, rörd av en dold vagn och orsakar dörrar att öppna, var och en avslöjar en skyltdocka, varje timme. Det var möjligt att återställa längden på dag och natt för att ta hänsyn till de förändrade längderna på dag och natt under hela året. Denna klocka innehöll också ett antal automater inklusive falkar och musiker som automatiskt spelade musik när de flyttas av spakar som drivs av en dold kamaxel fäst vid ett vattenhjul.,

I Europa, det fanns klockor tillverkade av Richard i Wallingford i St Albans med 1336, och av Giovanni de Dondi i Padua från 1348 till 1364. De finns inte längre, men detaljerade beskrivningar av deras design och konstruktion överlever, och moderna reproduktioner har gjorts. De illustrerar hur snabbt teorin om den mekaniska klockan hade översatts till praktiska konstruktioner, och också att en av de många impulserna till deras utveckling hade varit astronomernas önskan att undersöka himmelska fenomen.,

Wallingfords klocka hade en stor astrolabityp, som visade solen, månens ålder, fas och nod, en stjärnkarta och eventuellt planeterna. Dessutom hade det ett lyckohjul och en indikator på tidvattnets tillstånd vid London Bridge. Klockor ringde varje timme, antalet slag som indikerar tiden. Dondis klocka var en sjusidig konstruktion, 1 meter hög, med rattar som visar tid på dagen, inklusive minuter, rörelserna för alla kända planeter, en automatisk kalender med fasta och rörliga fester och en eclipse prediction hand roterar en gång var 18: e år., Det är inte känt hur exakt eller tillförlitlig dessa klockor skulle ha varit. De justerades förmodligen manuellt varje dag för att kompensera för fel som orsakats av slitage och oprecis tillverkning. Vattenklockor används ibland fortfarande idag och kan undersökas på platser som gamla slott och museer. Salisbury Cathedral clock, byggd 1386, anses vara världens äldsta överlevande mekaniska klocka som slår timmarna.,

Spring-drivenEdit

• exempel på fjäderdrivna klockor

• Matthew Norman carriage clock med winding key

Matthew Norman carriage clock med winding key

”>

dekorerade William Gilbert mantel klocka

urmakare utvecklat sin konst på olika sätt. Att bygga mindre Klockor var en teknisk utmaning, liksom att förbättra noggrannheten och tillförlitligheten., Klockor kan vara imponerande showpieces för att visa skickligt hantverk, eller billigare, massproducerade föremål för hushållsbruk. Eskapementet i synnerhet var en viktig faktor som påverkar klockans noggrannhet,så många olika mekanismer försökte.

fjäderdrivna klockor dök upp under 15-talet, även om de ofta felaktigt krediteras Nürnberg urmakare Peter Henlein (eller Henle, eller Hele) runt 1511. Den tidigaste befintliga våren driven klocka är kammarklockan ges till Phillip det goda, hertigen av Burgundy, runt 1430, nu i Germanisches Nationalmuseum., Spring power presenterade urmakare med ett nytt problem: hur man håller klockrörelsen igång i konstant takt när våren sprang ner. Detta resulterade i uppfinningen av stackfreed och fusee i 15-talet, och många andra innovationer, ner till uppfinningen av den moderna going fat i 1760.

tidiga urtavlor indikerar inte minuter och sekunder. En klocka med en urtavla som indikerar minuter illustrerades i ett 1475 manuskript av Paulus Almanus, och några 15-talsklockor i Tyskland indikerade minuter och sekunder.,En tidig rekord av en sekund hand på en klocka går tillbaka till ca 1560 på en klocka nu i Fremersdorf samlingen.: 417-418

under 1400-och 1500-talen blomstrade urmakeriet, särskilt i de metallbearbetande städerna Nürnberg och Augsburg, och i Blois, Frankrike. Några av de mer grundläggande bordsklockorna har bara en gånghållande hand, med ratten mellan timme markörerna delas in i fyra lika delar vilket gör klockorna läsbara till närmaste 15 minuter. Andra klockor var utställningar av hantverk och skicklighet, med astronomiska indikatorer och musikaliska rörelser., Cross-beat escapement uppfanns 1584 av Jost Bürgi, som också utvecklade remontoire. Bürgis klockor var en stor förbättring av noggrannheten eftersom de var korrekta inom en minut om dagen. Dessa klockor hjälpte 1500-talets astronom Tycho Brahe att observera astronomiska händelser med mycket större precision än tidigare.,=”85300e34af”>

PendulumEdit

nästa utveckling i noggrannhet inträffade efter 1656 med uppfinningen av pendelklockan., Galileo hade idén att använda en svängande bob för att reglera rörelsen hos en tidslärande enhet tidigare på 1700-talet. Christiaan Huygens krediteras dock vanligtvis som uppfinnaren. Han bestämde den matematiska formeln som relaterade pendellängd till tid (ca 99,4 cm eller 39,1 inches för en sekund rörelse) och hade den första pendeldriven klockan gjort. Den första modellklockan byggdes 1657 i Haag, men det var i England att tanken togs upp., The longcase clock (även känd som the grandfather clock) skapades för att hysa pendeln och verk av den engelska urmakaren William Clement i 1670 eller 1671. Det var också vid denna tid som klockfall började vara gjorda av trä och urtavlor för att utnyttja emalj såväl som handmålad keramik.

år 1670 skapade William Clement ankaret, en förbättring jämfört med Huygens Krona. Clement introducerade också pendelfjäderfjädern 1671., Den koncentriska minuthanden tillsattes klockan av Daniel Quare, en London clockmaker och andra, och den andra handen introducerades först.

HairspringEdit

1675 uppfann Huygens och Robert Hooke spiralbalansfjädern, eller hårspring, utformad för att styra balanshjulets oscillerande hastighet. Detta avgörande framsteg slutligen gjort exakta fickur möjligt., Den stora engelska urmakaren, Thomas Tompion, var en av de första som använde denna mekanism framgångsrikt i sina fickur, och han antog minuthanden som, efter en mängd olika mönster prövades, så småningom stabiliserades i den moderna konfigurationen. Rack och snigel slående mekanism för slående klockor, infördes under 17-talet och hade tydliga fördelar jämfört med ”countwheel” (eller ”låsplatta”) mekanism. Under 1900-talet fanns det en vanlig missuppfattning att Edward Barlow uppfann rack och snigel slående., Faktum är att hans uppfinning var kopplad till en upprepande mekanism som använde rack och snigel. Den upprepande klockan, som chimes antalet timmar (eller till och med minuter) på efterfrågan uppfanns av antingen Quare eller Barlow i 1676. George Graham uppfann deadbeat eskapement för klockor 1720.

Marine chronometerEdit

en stor stimulans för att förbättra noggrannheten och tillförlitligheten hos Klockor var vikten av exakt tidshållning för navigering., Positionen för ett fartyg till sjöss kan bestämmas med rimlig noggrannhet om en navigator kan hänvisa till en klocka som förlorade eller fick mindre än ca 10 sekunder per dag. Denna klocka kunde inte innehålla en pendel, vilket skulle vara praktiskt taget värdelöst på ett gungande skepp. I 1714 erbjöd den brittiska regeringen stora ekonomiska belöningar till värdet av 20 000 pund för alla som kunde bestämma longitud exakt. John Harrison, som ägnade sitt liv för att förbättra noggrannheten i sina klockor, fick senare stora summor enligt Longitudlagen.,

år 1735 byggde Harrison sin första kronometer, som han stadigt förbättrade under de närmaste trettio åren innan han lämnade in den för undersökning. Klockan hade många innovationer, inklusive användningen av lager för att minska friktionen, viktade saldon för att kompensera för fartygets tonhöjd och rulle i havet och användningen av två olika metaller för att minska problemet med expansion från värme. Kronometern testades 1761 av Harrisons son och i slutet av 10 veckor var klockan fel med mindre än 5 sekunder.,

Massproduktionedit

britterna hade dominerat i klocktillverkning under en stor del av 1600-och 1700-talet, men behöll ett produktionssystem som var inriktat på högkvalitativa produkter för eliten. Även om det var ett försök att modernisera klocktillverkning med massproduktionsteknik och tillämpningen av dupliceringsverktyg och maskiner av det brittiska klockföretaget 1843, var det i USA att detta system tog fart., År 1816 utvecklade Eli Terry och några andra Connecticut urmakare ett sätt att massproducera klockor genom att använda utbytbara delar. Aaron Lufkin Dennison startade en fabrik 1851 i Massachusetts som också använde utbytbara delar, och 1861 körde ett framgångsrikt företag som ingår som Waltham Watch Company.,

tidigt elektriskt

1815 publicerade Francis Ronalds den första elektriska klockan som drivs av torra högbatterier. Alexander Bain, skotsk urmakare, patenterade den elektriska klockan 1840. Den elektriska klockans drivkraft lindas antingen med en elektrisk motor eller med en elektromagnet och armatur. År 1841 patenterade han först den elektromagnetiska pendeln., I slutet av artonhundratalet gjorde tillkomsten av torrcellsbatteriet det möjligt att använda elkraft i klockor. Fjäder-eller viktdrivna klockor som använder el, antingen växelström (AC) eller likström (DC), för att spola tillbaka våren eller höja vikten av en mekanisk klocka skulle klassificeras som en elektromekanisk klocka. Denna klassificering skulle också gälla klockor som använder en elektrisk impuls för att driva pendeln. I elektromekaniska klockor El tjänar ingen tidsbesparing funktion., Dessa typer av klockor gjordes som enskilda klockor men mer vanligt används i synkroniserade tidsinstallationer i skolor, företag, fabriker, järnvägar och statliga anläggningar som en master Klocka och slav klockor.

om en växelström med stabil frekvens är tillgänglig kan tidtagning upprätthållas mycket tillförlitligt genom att använda en synkron motor, som i huvudsak räknar cyklerna. Försörjningsströmmen växlar med en exakt frekvens på 50 hertz i många länder och 60 hertz i andra., Medan frekvensen kan variera något under dagen när belastningen ändras, generatorer är utformade för att upprätthålla ett exakt antal cykler över en dag, så klockan kan vara en bråkdel av en sekund långsam eller snabb när som helst, men kommer att vara helt korrekt under en lång tid. Motorns rotor roterar med en hastighet som är relaterad till växelfrekvensen. Lämplig växling omvandlar denna rotationshastighet till de rätta för händerna på den analoga klockan., Tid i dessa fall mäts på flera sätt, till exempel genom att räkna cyklerna i VÄXELSTRÖMSFÖRSÖRJNINGEN, vibration av en stämgaffel, kvartskristallernas beteende eller kvantvibrationerna hos atomer. Elektroniska kretsar delar upp dessa högfrekventa svängningar till långsammare som driver tidsdisplayen.

QuartzEdit

piezoelektriska egenskaper hos kristallint kvarts upptäcktes av Jacques och Pierre Curie 1880. Den första kristalloscillatorn uppfanns 1917 av Alexander M. Nicholson, varefter den första kvartskristalloscillatorn byggdes av Walter G. Cady 1921. 1927 den första mekaniska klockan var byggd av Warren Marrison och J. W. Horton vid Bell Telephone Laboratories i Kanada., De följande decennierna såg utvecklingen av kvartsur som precisionsmätningsanordningar i laboratorieinställningar – den skrymmande och känsliga räkneelektroniken, byggd med vakuumrör, begränsade deras praktiska användning någon annanstans. National Bureau of Standards (nu NIST) baserade USA: s tidsstandard på kvartsur från slutet av 1929 till 1960-talet, när den ändrades till atomur. 1969 producerade Seiko världens första kvartsur, Astron. Deras inneboende noggrannhet och låga produktionskostnader resulterade i den efterföljande spridningen av kvartsur och Klockor.,

AtomicEdit

för närvarande är atomur de mest exakta klockorna som finns. De är betydligt mer exakt än kvarts klockor som de kan vara korrekt att inom några sekunder över trillions år. Atomklockor teoretiserades först av Lord Kelvin 1879. På 1930-talet skapade utvecklingen av magnetisk resonans praktisk metod för att göra detta. En prototyp ammoniak maser enheten byggdes 1949 vid U.S. National Bureau of Standards (NBS, nu NIST). Även om det var mindre exakt än befintliga kvarts klockor, tjänade det att visa konceptet., Den första exakta atomklockan, en cesiumstandard baserad på en viss övergång av cesium-133-atomen, byggdes av Louis Essen 1955 vid National Physical Laboratory i Storbritannien. Kalibrering av cesium standard atomur utfördes genom användning av den astronomiska tidsskalan ephemeris time (ET). Från och med 2013 är de mest stabila atomklockorna ytterbiumklockor, som är stabila inom mindre än två delar i 1 quintillion (2×10-18).