Comment fonctionne le mécanisme d'une Horloge ?

Horloge

Les appareils de mesure et d'affichage du temps ont commencé leur vie il y a plus de 5500 ans dans les anciennes civilisations de Babylone et d'Égypte. À partir de ce moment, le temps a commencé à être mesuré avec une précision toujours plus grande, nous conduisant finalement à la partie de l'histoire où les horloges et les montres mécaniques sont enfin entrées dans nos vies.

Égypte Babylone

 

Le mécanisme d'une Horloge

Depuis le moment où elle a représenté l'une des premières inventions humaines, jusqu'aux temps modernes où les horloges atomiques peuvent mesurer avec précision des périodes de temps à la fois incroyablement minuscules et incroyablement grandes, le principe le plus fondamental sur lequel chaque horloge fonctionne est l'oscillation.

Horloge Atomique

Même si nous avons vu à travers notre histoire des horloges qui utilisent de nombreux processus physiques différents, l'oscillation représente la base de chacun d'entre eux, et tous ont des parties analogues similaires qui seront décrites ici.

Pour mesurer le temps, une horloge doit avoir une source d'énergie, un objet oscillant qui répète son mouvement encore et encore, un dispositif de contrôle qui capture ces battements oscillants en une série d'impulsions (par friction).

Mécanisme Horloge

Ces impulsions sont ensuite rassemblées dans la chaîne de compteurs dont la longueur est normalisée (secondes, minutes, heures, etc.). Enfin, le compteur de temps est ensuite relayé à l'indicateur d'affichage, qui présente les résultats sous une forme lisible par l'homme.

Source d'énergie

Chaque horloge doit fonctionner en continu, et pour cela elle doit disposer d'une source d'énergie (parfois même une source secondaire pour les moments d'urgence) qui fera fonctionner tous ses mécanismes et assurera une mesure précise et fiable du temps.

Horloge
  • Les horloges mécaniques peuvent être alimentées par des poids suspendus (pendule oscillant), un pignon, un tambour ou un ressort principal.
  • L'électricité, qui est soit transportée à l'horloge directement depuis le réseau électrique, soit stockée dans des batteries.
  • Les sources d'alimentation automatiques, qui utilisent la puissance cinétique du mouvement de l'utilisateur pour générer le mouvement de petits poids et alimenter soit un ressort moteur mécanique, soit un générateur électrique qui est branché sur un support de stockage à bord (batterie).

Oscillateur

L'oscillateur harmonique physique est l'élément clé de toute horloge moderne. En fournissant un mouvement à fréquence constante, les mécanismes de l'horloge peuvent capturer ces oscillations et les transformer en séries d'impulsions précisément chronométrées qui nous montrent le passage exact du temps. Voici quelques-uns des oscillateurs les plus courants :

  • Balancier et pendule pour horloges mécaniques.
  • Le cristal de quartz dans les horloges à quartz.
  • Électrons et atomes en vibration dans les horloges atomiques.

Contrôleur

Le contrôleur est un mécanisme qui capte la fréquence de mouvement des oscillateurs et la convertit en une série d'impulsions qui peuvent nous montrer le passage du temps. Les deux dispositifs de contrôle d'horloge les plus courants sont :

  • L'échappement, qui est utilisé dans les horloges mécaniques qui sont actionnées par des pendules et des balanciers oscillants.
  • Circuit oscillateur électronique, qui génère des séries d'impulsions électriques qui sont synchronisées à l'oscillateur.

Chaîne de comptoirs

La chaîne de compteurs est un mécanisme qui compte les impulsions créées par le contrôleur et les convertit en unités de mesure du temps traditionnelles (secondes, minutes et heures).

Indicateur

La partie affichage de l'horloge, qui a pour fonction de représenter visuellement les informations recueillies par le reste des mécanismes de l'horloge. Les premières horloges signalaient l'heure par des sonneries audibles, les aiguilles des minutes ont été introduites dans les années 1800.

Les horloges numériques sont apparues avec l'expansion de la technologie moderne dans la deuxième partie du 20e siècle, et le 21e siècle nous a apporté les horloges parlantes comme partie intégrante du monde moderne de l'informatique portable (smartphones, tablettes, ordinateurs portables).

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