Большинство современных часов используют периодические процессы вроде автоколебаний , исторические часы вроде песочных или водяных использовали для измерения промежутков времени продолжительность определенного процесса, например пересыпки песка из одной половины в другую через узкую щель.
Выполняя свою основную функцию , часы часто являются художественными и ювелирными изделиями, имеют значительную ценность благодаря уникальному дизайну.
История
Штыревой спусковой механизм, который использовался в часах ранней конструкции.
Часы, как инструменты для измерения промежутков времени, меньших сутки, и времени дня, использовались издавна. Первыми среди них были солнечные часы , которые определяли время по направлению тени . Недостатком солнечных часов было то, что они работали только при ясной погоде и не работали ночью.
Водяные часы были известны еще в Древнем Египте и Междуречье .
Механические часы начали появляться в Европе в 14 веке . Первые из них не имели ни стрелок, ни циферблата, о времени суток сообщал колокол. Существуют и более ранние упоминания о часах, например, о часах, полученный Карлом Великим в подарок от Гарун ар-Рашида , однако о строении этих часов свидетельств не сохранилось. В 15 – 16 веках огромные часы начали устанавливать на площадях больших городов Европы . Точность этих часов была невысокой, до четверти часа. В качестве источника энергии в них изначально использовалась вода , затем, в современных конструкциях – гири. Дорогу до сих часов открыл изобретение штыревого спускового механизма.
Кроме утилитарной функции определения времени суток, часы эпохи Видроження имели важное значение для астрономии и астрологии , благодаря чему они часто показывали не только время, но и дату , день недели , фазы Луны , и даже гороскоп .
Важным событием в развитии часов было открытие Галилео Галилеем изохронности колебаний маятника , то есть тот факт, что период малых колебаний маятника не зависит от амплитуды . После этого возникла идея маятниковых часов.
Механические часы с часовой и минутной стрелками изобретен только в 17 веке . Первые часы с маятником изобрел в 17 в. голландский механик Христиан Гюйгенс . Это был точный часы среди всех часов. Независимо от Гюйгенса маятниковые часы построил Роберт Гук . Анкерный механизм изобрел 1670 году английский механик Уильям Клемент. В 1675 году Томас Томпион сконструировал еще точнее часы, в котором маятник он заменил пружиной .
Развитие часов стимулировался практическими потребностями навигации . Для точного определения координат корабля на море требовались часы, которые определяли бы время не только точно, но и в условиях корабельной качки . Такой годиник, получивший название хронометра , создал Джон Гаррисон . За это изобретение Гаррисон в 1772 . Получил премию в 20 тыс. Фунтов от британского короля.
В 19 в. появился первый электрический часы. В 1840 году Филипп-Самуэль Мейлан впервые расположил механизм непосредственно под циферблатом, что позволило значительно уменьшили толщину часов и открыла эру ультратонких часов. В 1918 году электрочасы уже мог работать на токе из сети.
С развитием электроники во второй половине 20 в. электронные часы начали замещать механические. Электронные часы, которые отсчитывают время с большой точностью, используют кристаллы кварца. Такой принцип основывается на естественном вибрации (100000 колебаний в секунду) в кристаллах кварца, а источником питания является батарейка. Современные часы напоминают крошечный компьютер. Они имеют будильник и секундомер , а время отражают на электронном дисплее. Электронные часы стали составной частью компьютеров, мобильных телефонов и других бытовых приборов – таймерами оснащены микроволновые печи и стиральные машины и тому подобное.
Научные эксперименты требуют измерения времени еще с большей точностью, благодаря чему возникли атомные часы , которые используют колебания электромагнитного поля , созданного излучением атомов при переходах между электронными уровнями. При очень низких температурах цезию атомные часы могут обеспечить точность измерения времени до 10 -11 секунды .
Электронные часы
Электронные часы – Часы основанные на подсчете периодов колебаний от задающего генератора, с помощью электронной схемы и выводе информации на цифровой дисплей.
Первые электронные часы изготавливались на отдельных лампах затем транзисторах и микросхемах.
Первые наручные электронные часы имели светодиодный дисплей, но они могли показывать время очень недолго: слишком прожорливыми оказывались светодиоды. Затем использовали свойства жидких кристаллов ориентироваться во внешнем электрическом поле и пропускать свет с одним направлением поляризации. Будучи помещенным между двумя поляризаторами, свет от внешнего источника совсем поглощался системой поляризатор-жидкий кристалл-поляризатор-отражатель при наличии электрического поля становился темным и образовывал элемент изображения. В результате этого было значительно снижено энергопотребление, и замена элементов питания происходит гораздо реже.
В современные электронные часы встроенный, как правило, специализированный микроконтроллер, и в часов появилось много сервисных функций (будильники, мелодии, календари и т.д.), но микроконтроллер так же продолжает считать периоды колебаний все того же кристалла кварца.
Примечание: Существуют также электронные часы, построенные на принципе подсчета периодов частоты электрической сети, во многих странах существуют очень жесткие требования к стабильности частоты, но все же при колебании нагрузки частота сети может изменяться, и точность таких часов не может считаться нормальной, хотя для многих людей она является достаточной.
Разновидность электронных часов, которые отражают время в двоичном коде , называются «бинарные часы». Для отображения двоичных разрядов обычно используются светодиоды . Число групп светодиодов может быть различной, они могут отличаться размерами и местоположением. Часть светодиодов показывает часы, другая – минуты. Могут быть светодиоды ответственные за отсчет секунд, дату и т.п.