yaseen
10-21-2007, 03:11 PM
المبدأ الأساسي الذي يقف خلف كل تصاميم الساعات التي نقيس بها الوقت هو أداة تتذبذب أو تهتز oscillates بثبات . إن الساعات الميكانيكية الحالية والتي صُنعت في وقت مبكر من تاريخ صناعة الساعات استخدمت البندول ـ الخطار كما سماه ابن يونس المصري ـ ثم عجلة التوازن (بندول أفقي ) كمصدر للذبذبة التي ، وإن كانت قليلة العدد ولا تزيد عن بضع ذبذبات ، إلا انها منحتنا دقة كبيرة نسبيا في ضبط الوقت. ومن الجدير بالذكر أنه كلما زاد عدد الذبذبات زادت الدقة
http://img.search.com/4/44/Escapement.gif http://www.horologist.com/images/Rolex3135Ani.gif
رسم متحرك توضيحي لبندول ساعة حائط ميكانيكي ، وبجانبه صورة لعجلة التوازن (البندول الأفقي ) في ساعات المعصم الميكانيكية ، وهو في حالة تردد .
الكوارتز :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e7/Quartz_Crystal.jpg/250px-Quartz_Crystal.jpg
في سنة 1927 تم اختراع اول ساعة تستخدم بللورة الكوارتز كمصدر للذبذبة ، وكانت تلك الساعة ذات حجم كبير يمكن ان يشغل حيزا مهما من غرفة صغيرة . في هذه السنين الحاضرة تدخل بللورة الكوارتز في تركيب كثير من الأجهزة الحديثة كالحاسبات والحواسيب الشخصية ، وأجهزة الإرسال والاستقبال ، واجهزة إلكترونية أخرى تعتمد على الترددات المضبوطة العدد ضبطا دقيقا ، كما ان ساعات الكوارتز التي تستخدم لقياس الوقت نجدها في كل مكان ، منذ سبعينات القرن الماضي وحتى الآن ، وقد أصبحت أدوات قياس للوقت شائعة كل الشيوع . واعتمادا على حجم ، وشكل ، وبالتالي مقدار تردد أو اهتزاز بللورتها الكوارتزية ، الذي يمكن أن يكون بآلاف أو ملايين الاهتزازات ، فإن بعض ساعات الكوارتز، ذات الذبذبة التي تعد بالملايين ، يمكن أن تحافظ على دقة لقياس الوقت تصل إلى مقدار ثانية واحدة كل عشر سنين ، زيادة أو نقصا .
قبل اختراع ساعة الكوارتز، كانت الثانية تـُعرف بأنها 1/86400 من متوسط اليوم الشمسي ، بمعنى المعدل الزمني لدورة الأرض حول محورها مرة واحدة . إن ساعة الكوارتز نفسها لم تضع تعريفا جديدا للثانية ، إلا ان دقة هذه الساعة أعانت العلماء على تمييزالاختلاف في دورة الأرض ، ذلك الاختلاف الذي يبين أن كوكبنا لم يكن موثوقا به ليكون أساسا معتمدا في ضبط الوقت . إن السبب في ان ساعات الكوارتز لم تات بتعريف جديد للثانية هو أن ذبذبات او ترددات بللورة الكوارتز يختل عددها ولو في مدة طويلة نسبيا . وهذا الاختلال يمكن ان يعود إلى التغيرات في درجة الحرارة ، والشوائب التي تتخلل البللورة ، والشوائب التي يمكن ان تحيط بالبللورة عند وضعها داخل كبسولة محكمة الإغلاق ، ومقدار الدقة في مقادير زوايا القطع عند تشكيل البللورة ، بالإضافة إلى التأثيرات المتراكمة التي تسبب شيخوخة البللورة عبر زمن طويل من العمل ، وبالتالي تؤثر على دقة عدد ذبذباتها ، كان تتغير أشكال سطوحها بعد عملها لمدة طويلة من الزمن ، لذا فقد كان على الثانية أن تنتظر تعريفا جديدا لها سوف يظهر مع اختراع الساعة الذرية .
إن الكوارتز ، أو المَرْو (SiO2 ) ، وهو ثاني اكسيد الرمل النقي ، قد اودع الله تعالى فيه خاصية رائعة يُطلق عليها piezoelectric ، وهي خاصية كهربية ـ ضغطية في آن واحد ، بمعنى أن البللورة إن تعرضت لضغط ميكانيكي متغير فإنها تقوم بإصدار ضغط كهربي متغير بنفس عدد الذبذبات الميكانيكية التي تعرضت لها . وإن تعرضت البللورة إلى ضغط كهربي متغير، فإنها تُصدر اهتزازا ميكانيكيا بنفس عدد ترددات الضغط الكهربي الذي تعرضت له . ولا يقف الأمر عند هذا الحد إذ إن البللورة تحافظ على عدد الذبذبات التي تصدرها حتى ولو نقصت الذبذبات التي تعرضت لها او زادت بمقدار معقول . ورغم أن التحليل النظري لهذه الخاصية الضغطية ـ الكهربية في بللورة الكوارتز معقد نسبيا ، إلا أنه يمكن ان يتضح بدارة بسيطة مساوية ، كما في المخطط التالي :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cb/Crystal_oscillator.svg/250px-Crystal_oscillator.svg.png
في داخل ساعة الكوارتز، تقوم بطارية صغيرة بتشغيل بللورة الكوارتز ذات الشكل المشابه للشوكة الرنانة ، وأحيانا تـُشكّل على شكل قضيب . هذه البللورة تتصل بدائرة رنين ، بحيث تجعلها تهتزبمقدار من الذبذبات يبلغ في معظم انواع الساعات 32768 هيرتز أي تساوي 215 . ولقد اختير هذا العدد من الذبذبات لأسباب منها أنه مناسب لحجم بللورة تكفيها طاقة كهربية قليلة من بطارية صغيرة الحجم حتى تقوم بعملها . وكلما ازداد عدد الذبذبات تطلب ذلك بطارية أكبر لتشغيل الدارة الإلكترونية التي تعمل مع البللورة ، كما ان الذبذبة المذكورة آنفا مناسبة لحجم بللورة توضع في ساعة . هذه الذبذبة العالية التردد تقوم رقيقة إلكترونية تسمى بالمعالج الدقيق microprocessor مثبتة على لوحة صغيرة ومتصلة ببللورة الكوارتز ، تقوم بعدّ هذه الذبذبات وتوحيدها في نبضة كهربية واحدة electrical pulse كل ثانية ، وفي بعض الأنواع من الساعات التي لا تستخدم عقربا للثواني ، نبضة كل عشرين ثانية ، حيث تـُرسل إلى مغناطيس كهربي يُدير مغناطيسا صغيرا على شكل مسنن دائري يتصل بمجموعة من المسننات التي تحرك عقارب الساعة . وفي الساعات الرقمية ترسل النبضات إلى شاشة رقمية كانت فيما سبق من نوع الديودات الباعثة للضوء LED ثم أصبحت من نوع الشاشة البللورية السائلة LCD . تذكرت الآن أن اختيار العدد 215 يمكّن من سهولة استخدام دارة إلكترونية تقوم بقسمته على 2 خمس عشرة مرة ، ثم يتحول إلى نبضة ترسل إلى المغناطيس الكهربي الآنف الذكر . بقي ان نقول : إن ساعات الكوارتز ذات التردد 32768 هيرتز والمتواجدة في الأسواق ، تتراوح دقتها بين الثانية والخمس من الثواني كل شهر إن كانت جيدة الصنع ، رقمية كانت أم ذات عقارب ، بينما الساعات الغير جيدة ، ولوكانت تعمل على الكوارتز ، فإن الساعات الميكانيكية العادية أكثر دقة منها . إليكم رسومات توضح بللورة الكوارتز :
http://www.britannica.com/clockworks/images/otime00017g4.gif
وهاكم رسما يبين آلية ساعة كوارتز ذات عقارب :
http://www.britannica.com/clockworks/images/otime00017a4.gif
وأخيرا يمكنكم استخدام الموقع التالي لزيادة الفائدة :
www.britannica.com/clockworks
http://img.search.com/4/44/Escapement.gif http://www.horologist.com/images/Rolex3135Ani.gif
رسم متحرك توضيحي لبندول ساعة حائط ميكانيكي ، وبجانبه صورة لعجلة التوازن (البندول الأفقي ) في ساعات المعصم الميكانيكية ، وهو في حالة تردد .
الكوارتز :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e7/Quartz_Crystal.jpg/250px-Quartz_Crystal.jpg
في سنة 1927 تم اختراع اول ساعة تستخدم بللورة الكوارتز كمصدر للذبذبة ، وكانت تلك الساعة ذات حجم كبير يمكن ان يشغل حيزا مهما من غرفة صغيرة . في هذه السنين الحاضرة تدخل بللورة الكوارتز في تركيب كثير من الأجهزة الحديثة كالحاسبات والحواسيب الشخصية ، وأجهزة الإرسال والاستقبال ، واجهزة إلكترونية أخرى تعتمد على الترددات المضبوطة العدد ضبطا دقيقا ، كما ان ساعات الكوارتز التي تستخدم لقياس الوقت نجدها في كل مكان ، منذ سبعينات القرن الماضي وحتى الآن ، وقد أصبحت أدوات قياس للوقت شائعة كل الشيوع . واعتمادا على حجم ، وشكل ، وبالتالي مقدار تردد أو اهتزاز بللورتها الكوارتزية ، الذي يمكن أن يكون بآلاف أو ملايين الاهتزازات ، فإن بعض ساعات الكوارتز، ذات الذبذبة التي تعد بالملايين ، يمكن أن تحافظ على دقة لقياس الوقت تصل إلى مقدار ثانية واحدة كل عشر سنين ، زيادة أو نقصا .
قبل اختراع ساعة الكوارتز، كانت الثانية تـُعرف بأنها 1/86400 من متوسط اليوم الشمسي ، بمعنى المعدل الزمني لدورة الأرض حول محورها مرة واحدة . إن ساعة الكوارتز نفسها لم تضع تعريفا جديدا للثانية ، إلا ان دقة هذه الساعة أعانت العلماء على تمييزالاختلاف في دورة الأرض ، ذلك الاختلاف الذي يبين أن كوكبنا لم يكن موثوقا به ليكون أساسا معتمدا في ضبط الوقت . إن السبب في ان ساعات الكوارتز لم تات بتعريف جديد للثانية هو أن ذبذبات او ترددات بللورة الكوارتز يختل عددها ولو في مدة طويلة نسبيا . وهذا الاختلال يمكن ان يعود إلى التغيرات في درجة الحرارة ، والشوائب التي تتخلل البللورة ، والشوائب التي يمكن ان تحيط بالبللورة عند وضعها داخل كبسولة محكمة الإغلاق ، ومقدار الدقة في مقادير زوايا القطع عند تشكيل البللورة ، بالإضافة إلى التأثيرات المتراكمة التي تسبب شيخوخة البللورة عبر زمن طويل من العمل ، وبالتالي تؤثر على دقة عدد ذبذباتها ، كان تتغير أشكال سطوحها بعد عملها لمدة طويلة من الزمن ، لذا فقد كان على الثانية أن تنتظر تعريفا جديدا لها سوف يظهر مع اختراع الساعة الذرية .
إن الكوارتز ، أو المَرْو (SiO2 ) ، وهو ثاني اكسيد الرمل النقي ، قد اودع الله تعالى فيه خاصية رائعة يُطلق عليها piezoelectric ، وهي خاصية كهربية ـ ضغطية في آن واحد ، بمعنى أن البللورة إن تعرضت لضغط ميكانيكي متغير فإنها تقوم بإصدار ضغط كهربي متغير بنفس عدد الذبذبات الميكانيكية التي تعرضت لها . وإن تعرضت البللورة إلى ضغط كهربي متغير، فإنها تُصدر اهتزازا ميكانيكيا بنفس عدد ترددات الضغط الكهربي الذي تعرضت له . ولا يقف الأمر عند هذا الحد إذ إن البللورة تحافظ على عدد الذبذبات التي تصدرها حتى ولو نقصت الذبذبات التي تعرضت لها او زادت بمقدار معقول . ورغم أن التحليل النظري لهذه الخاصية الضغطية ـ الكهربية في بللورة الكوارتز معقد نسبيا ، إلا أنه يمكن ان يتضح بدارة بسيطة مساوية ، كما في المخطط التالي :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cb/Crystal_oscillator.svg/250px-Crystal_oscillator.svg.png
في داخل ساعة الكوارتز، تقوم بطارية صغيرة بتشغيل بللورة الكوارتز ذات الشكل المشابه للشوكة الرنانة ، وأحيانا تـُشكّل على شكل قضيب . هذه البللورة تتصل بدائرة رنين ، بحيث تجعلها تهتزبمقدار من الذبذبات يبلغ في معظم انواع الساعات 32768 هيرتز أي تساوي 215 . ولقد اختير هذا العدد من الذبذبات لأسباب منها أنه مناسب لحجم بللورة تكفيها طاقة كهربية قليلة من بطارية صغيرة الحجم حتى تقوم بعملها . وكلما ازداد عدد الذبذبات تطلب ذلك بطارية أكبر لتشغيل الدارة الإلكترونية التي تعمل مع البللورة ، كما ان الذبذبة المذكورة آنفا مناسبة لحجم بللورة توضع في ساعة . هذه الذبذبة العالية التردد تقوم رقيقة إلكترونية تسمى بالمعالج الدقيق microprocessor مثبتة على لوحة صغيرة ومتصلة ببللورة الكوارتز ، تقوم بعدّ هذه الذبذبات وتوحيدها في نبضة كهربية واحدة electrical pulse كل ثانية ، وفي بعض الأنواع من الساعات التي لا تستخدم عقربا للثواني ، نبضة كل عشرين ثانية ، حيث تـُرسل إلى مغناطيس كهربي يُدير مغناطيسا صغيرا على شكل مسنن دائري يتصل بمجموعة من المسننات التي تحرك عقارب الساعة . وفي الساعات الرقمية ترسل النبضات إلى شاشة رقمية كانت فيما سبق من نوع الديودات الباعثة للضوء LED ثم أصبحت من نوع الشاشة البللورية السائلة LCD . تذكرت الآن أن اختيار العدد 215 يمكّن من سهولة استخدام دارة إلكترونية تقوم بقسمته على 2 خمس عشرة مرة ، ثم يتحول إلى نبضة ترسل إلى المغناطيس الكهربي الآنف الذكر . بقي ان نقول : إن ساعات الكوارتز ذات التردد 32768 هيرتز والمتواجدة في الأسواق ، تتراوح دقتها بين الثانية والخمس من الثواني كل شهر إن كانت جيدة الصنع ، رقمية كانت أم ذات عقارب ، بينما الساعات الغير جيدة ، ولوكانت تعمل على الكوارتز ، فإن الساعات الميكانيكية العادية أكثر دقة منها . إليكم رسومات توضح بللورة الكوارتز :
http://www.britannica.com/clockworks/images/otime00017g4.gif
وهاكم رسما يبين آلية ساعة كوارتز ذات عقارب :
http://www.britannica.com/clockworks/images/otime00017a4.gif
وأخيرا يمكنكم استخدام الموقع التالي لزيادة الفائدة :
www.britannica.com/clockworks