در طول یک صد سال پیش موتورهای مکانیکی به آرامی از موتورهای کوارتز پیشی گرفته اند. برخلاف ساعتهای دیجیتالی یا کوارتز که نیازمند باتری برای کار کردن هستند، ساعتهای مکانیکی از نیروی مهار شده فنرهای خود کوک، استفاده می کنند. موتورهای مکانیکی به دو نوع اتوماتیک و غیر اتوماتیک تقسیم می شوند. در این مقاله سعی میکنیم شما را با نحوه کار این دونوع ساعت آشنا کرده و جادوی سنگ کوارتز را درتنظیم ساعتهای مچی بیان کنیم.
ساعت مکانیکی چگونه کار می کنند
یک ساعت مکانیکی از واحدهای زیر تشکیل شده است:
انرژی
چرخ دنده
چرخ دنگ
کنترلر
نشانگر زمان
درک نحوه کار این نوع ساعت و اجرای آن در شکل زیر آسانتر خواهد بود.
انرژِی
هر ساعتی نیار یه یک منبع انرژی دارد. واحد انرژی شامل یک لنگری کوچک میشود که در هنگامی که ساعت در دست فرد می باشد، در اثر تکان های ایجاد شده، به گردش در می آید. این گردش موجب چرخش دنده کوک و چرخش دنده کوک موجب فشرده شدن فنر کوک می گردد.
این فنر داخل یک چرخ دنده گرد وجود دارد و زمانی که فنر به آرامی باز میگردد، نیروی آزاد شده به این چرخ دنده منتقل میگردد و آن را به گردش در می آورد. در اثر این گردش نیز، چرخ دنده دیگری به حرکت در می آید.
چرخ دنده ها
وظیفه چرخ دنده ها به دو قسمت تقسیم می شود. وظیفه اول اینکه این چرخ ها نیروی آزاد شده از فنر اصلی را به سرعت های متفاوتی تبدیل می کنند. یک فنر پر قدرت می‌تواند یک ساعت پیچیده و پر مصرف را تا چند روز در حال کار نگه دارد.
چرخ دنگ و اسیلاتور (کنترلر)
برخلاف بقیه اجرا، چرخ دنگ به شگل پله ای می چرخد. این عمل به وسیله یک پالت که به اسیلاتور متصل است انجام می شود و نقش ترمز را در اینجا ایفا می کند. به عبارت دیگر، چرخ دنگ نیروی حرکتی اسیلاتور را فراهم میکند و در برگشت، سرعت خود را تنظیم میکند.
سرعت منظم شده چرخ دنگ، موجب تنظیم حرکت چرخ دنده های موتور ساعت می گردد. در شکل زیر با دقت زیادی این مسئله نشان داده شده است. لبه پالت نیز به وسیله سنگ های محکمی پوشانده شده است تا در اثر ضربات متداوم فرسوده نگردند.
نشانگر زمان
همانطور که بیان شد، به وسیله چرخ دنگ و اسیلانور، چرخ دنده هابا سرعت ثابتی به حرکت در می آیند. توسط چرخ دنده دیگری نیز که به این سیستم متصل است، دقیقه شمار به حرکت در می آید. طراحی این چرخ دنده به گونه ایست که ساعت شمار را نیز با سرعت آهسته تری به حرکت در می آورد.
ساعت های مکانیکی اتوماتیک
در ساعت های اتوماتیک، به جای دسته کوک از یک صفحه صاف در پشت ساعت استفاده شده که با حرکت دست شخص، به جنبش در می آید. این جنبش های کوچک در طول روز به آرامی موجب کوک شدن ساعت و ذخیره انرژی در فنر کوک می گردد.
ساعت های کوارتز چگونه کار می کنند؟
نحوه کار موتور های کوراتز به گونه کاملا متفاوتیست. حرکت این موتورها وابسته به یک عامل فیزیکی و طبیعی به نام اثر پیزو الکتریک می باشد. به این صورت که در اثر فشار بر روی کریستال کوارتز، یک جریان الکتریکی کوچک بر روی سطح آن ایجاد می گردد. این قاعده به شکل برعکس نیز معتبر است.
به این معنی که در اثر یک جریان الکتریکی کوچک، سنگ کوارتز به لرزش در میاید و با کنترل این مقدار جریان، می توان میزان لرزش و حرکت سنگ را کنترل کرد. با این که این اثر فیزیکی در کریستالهای دیگری نیز دیده می شود، با این وجود تنها در کریستال کوارتز است که میتوان این لرزش را کنترل و به واسطه یک باطری کوچک، این لرزش را تا سالها برقرار ساخت.
هر ساعت دارای مقداری سنگ کوارتز می باشد که معمولا به شکل یک چنگال دو لبه طراحی میشود. این نوع طراحی موجب می شود که بتوان تعداد لرزش کریستال را توسط مدارهای موجود در ساعت اندازه گیری کرد.