Историја механичких сатова

Током већег дела средњег века, од отприлике 500 до 1500 А., технолошки напредак био је у Европи виртуално заустављен. Стилови сунчања развијали су се, али нису се одмакли далеко од древних египатских принципа.

Једноставни сунчани сат постављени изнад улазних врата коришћени су за идентификацију подне и четири осеке сунчаног дана у средњем веку. У 10. веку се користи неколико врста џепних сунчаних сонди - један је енглески модел идентификовао плиму и чак надокнадио сезонске промене сунчеве висине.

У раним до средином 14. века у кулама неколико италијанских градова почели су се појављивати велики механички сатови. Не постоје никакви радни модели који су претходили овим јавним сатовима који су били вођени тежином и регулисани бјежањем на ивици. Верге-анд-фоиот механизми владали су више од 300 година са варијацијама у облику фолиота, али сви су имали исти основни проблем: Период осцилација у великој мери зависило је од количине покретачке силе и количине трења у погону, тако да је брзину било тешко регулисати.

Друго напредовање био је изум Петера Хенлеина, немачког бравара из Нирнберга, негде између 1500. и 1510. Хенлеин је креирао сатове са опругом. Замена великих тежина погона резултирала је мањим и преноснијим сатовима и сатовима. Хенлеин је надимак назвао "Нирнбершким јајима."

Иако су успоравали као одвијање главног напајања, били су популарни међу богатим појединцима због своје величине и зато што су могли да буду постављени на полицу или стол уместо да буду обешени о зид. Били су први преносиви часовници, али имали су само сат времена. Минуте руке су се појавиле до 1670. године, а сатови за то време нису имали заштиту од стакла. Стакло постављено преко лица сата настало је тек у 17. веку. Ипак, Хенлеинов напредак у дизајну били су претходници истински тачног чувања времена.

Цхристиан Хуигенс, холандски научник, направио је први сат клатна 1656. године. Регулисано је механизмом са "природним" периодом осцилације. Мада Галилео Галилеи понекад се приписује изуму клатна и проучавао је његово кретање већ 1582. године, његов дизајн сата није изграђен пре његове смрти. Хуигенс-ов клатни сат имао је грешку мању од једне минуте дневно, први пут када је таква тачност постигнута. Каснија усавршавања смањила су грешке његовог сата на мање од 10 секунди дневно.

Хуигенс је развио точкић за равнотежу и опругу негде око 1675. године и још увек се налази у неким данашњим ручним сатовима. Ово побољшање омогућило је сатовима из 17. века да држе време до 10 минута дневно.

Виллиам Цлемент почео је да гради сатове са новим "сидром" или "повратком" Лондон у 1671. Ово је било значајно побољшање у односу на ивицу јер је мање ометало кретање клатна.

1721. године, Георге Грахам је побољшао тачност клатна на једну секунду дневно компензирајући промене дужине клатна због температурних разлика. Јохн Харрисон, столар и самоуки часовник, усавршио је Грахам-ове технике компензације температуре и додао нове методе смањења трења. До 1761. године саградио је бродски хронометр са опругом и решетком за балансирање који је победио Награда британске владе 1714. године понудила је средство за одређивање дужине до половине степен. Задржао је вријеме на броду који се кретао отприлике петину секунде дневно, готово колико и клатно клатно може да уради на копну, и 10 пута боље него што је потребно.

Током следећег века, усавршавања су довела до сата Сиегмунда Риефлера са готово бесплатним клатном 1889. године. Добијало је тачност стотину секунде дневно и постало стандард у многим астрономским опсерваторијама.

Прави принцип слободног клатна увео је Р. Ј. Рудд око 1898. године, подстичући развој неколико сатова са слободним клатном. Један од најпознатијих, В. Х. Кратки сат, демонстриран је 1921. године. Кратки сат готово је одмах заменио Риефлеров сат као врховног часовника у многим опсерваторијама. Овај сат састојао се од два клатна, једног роба, а другог господара. Клатно клатна је мајстору дало нежно гурање које је било потребно да одржи његово кретање, а такође је покретало и руке сата. То је омогућило да главно клатно остане без механичких задатака који би нарушили његову правилност.

Кварц кристални сатови замијенили су Схортт-ов сат као стандард у тридесетим и четрдесетим годинама прошлог вијека, побољшавајући радно-временске перформансе далеко више од резултата клатна и бијега на равнотежи.

Рад са кварцним сатом заснован је на пиезоелектричној својству кременастих кристала. Када се на кристал примени електрично поље, оно мења облик. Ствара електрично поље када се стисне или савије. Када се постави у одговарајући електронски круг, та интеракција између механичког напрезања и електричног поља узрокује настанак кристал да вибрира и ствара електрични сигнал сталне фреквенције који се може користити за управљање електронским сатом приказ.
Кварцни кристални сатови били су бољи јер нису имали зупчанике или буре који би могли да поремете њихову редовну фреквенцију. Упркос томе, ослањали су се на механичку вибрацију чија је фреквенција критично зависила од величине и облика кристала. Ниједна два кристала не могу бити тачно иста са потпуно истом фреквенцијом. Кварцни сатови и даље доминирају на тржишту у бројкама јер су им перформансе одличне, а јефтини. Али мерење времена перформансе кварцних сатова су знатно надмашене атомским сатовима.

Информације и илустрације које пружају Национални институт за стандарде и технологију и Америчко министарство трговине.