الساعات - كيف تعمل؟

اكتشف كيف تعمل الساعات - من الآلية الميكانيكية الكلاسيكية إلى تقنيات الكوارتز والساعات الذكية. دليل موجز يشرح ببساطة أسرار ساعتك.

لكي تكون الساعة فعالة ودقيقة، فإنها تحتاج إلى ثلاثة مكونات رئيسية تعمل بتكامل تام ومثالي.

المكونات الثلاثة هي:

• مصدر الطاقة (Energy Source)

• منظم الساعة (Time Regulating Mechanism also called Watch Movement)

• آلية العرض (Display)

يمكن أن يكون مصدر الطاقة إلكترونيًا مثل البطارية أو ميكانيكيًا/أوتوماتيكيًا مثل الزنبرك.

وينقسم منظم الساعة بدوره إلى نوعين:

أ. (Mechanical Movements) والتي تشمل الحركات الأوتوماتيكية (Automatic Movements)

ب. حركات الكوارتز

في المراجعة التالية سنتحدث عن المكونين الأولين المذكورين أعلاه.

الحركات الميكانيكية

إذا ذكر في وصف الساعة أنها تعمل بحركات ميكانيكية أو أن الساعة ميكانيكية، فإن مصدر الطاقة في الساعة يأتي من شد زنبرك. يتم إعطاء الطاقة للساعة من خلال تحرير شد هذا الزنبرك. تعمل آلية الساعة بواسطة منظم نبضات ومجموعة من التروس. يجب شد الزنبرك من وقت لآخر لتوفير الطاقة اللازمة لاستمرار عمل آلية حركة الساعة. فعندما يتم تحرير الزنبرك بالكامل، ينضب مصدر الطاقة وتتوقف الساعة عن العمل حتى يتم شد الزنبرك مرة أخرى. في معظم الأحيان، يوفر شد زنبرك واحد بالكامل طاقة لمدة 40 ساعة تقريبًا من عمل الساعة. في حالات استثنائية، يمكن أن يكفي هذا الشد لعدة أيام. لم يتغير التصميم العام للساعات الميكانيكية بشكل كبير في الخمسين عامًا الماضية. ومع ذلك، فقد تطور التكنولوجيا ووجود المواد الحديثة بشكل كبير وأثر على طريقة إنتاج هذا النوع من الساعات.

الحركات الأوتوماتيكية - (الساعات الأوتوماتيكية)

تعمل الساعات التي تعمل بالحركات الأوتوماتيكية بطريقة مماثلة للساعات الميكانيكية ولكن باختلاف واحد وهو أن الزنبرك يُشد تلقائيًا. المقصود هو أنه في كل مرة يتم فيها تحرير الزنبرك وينفد مصدر الطاقة، تقوم آلية أوتوماتيكية بشد الزنبرك بدلاً من أن يتم ذلك يدويًا من قبل صاحب الساعة. كيف تتم هذه العملية؟

ببساطة عن طريق تحريك اليد التي توجد عليها الساعة. يتسبب فعل التحريك في تشغيل دوار (روتور) حساس لهذه الأنواع من الحركات. يقوم الدوار بشد زنبرك الساعة وبالتالي يوفر الطاقة اللازمة لتشغيلها. الميزة الواضحة لهذا النوع من الساعات هي أنها لا تتطلب استبدال البطاريات و/أو الصيانة. ومع ذلك، يجب الأخذ في الاعتبار أن هذه الساعات قد تحتاج أحيانًا إلى إعادة ضبطها للحفاظ على دقتها.

حركات الكوارتز

هذا النوع من الساعات هو نتاج تكنولوجيا حديثة تم تطويرها في السنوات الأخيرة فقط. الكوارتز هو معدن (ثاني أكسيد السيليكون) ذو خاصية فريدة. عند ضغط أو شد الكوارتز، فإنه يطلق تيارًا ثابت القوة. هذا التيار الثابت هو المسؤول عن آلية تنظيم الساعة في ساعات الكوارتز. علاوة على ذلك، فإن حقيقة أن التيار الناتج عن بلورات الكوارتز ثابت القوة يجعل آليات التنظيم، وبالتالي حركة العقارب، دقيقة للغاية وثابتة (حركة بنفس القوة في كل مرة) وصولاً إلى مستوى الثانية. على عكس الساعات الميكانيكية التي تعتمد على شد الزنبرك، تعتمد ساعات الكوارتز على البطاريات كمصدر للطاقة. ترسل البطارية طاقة إلكترونية إلى بلورات الكريستال التي تتمدد وتتقلص استجابة لهذه الطاقة، وبالتالي تولد تيارًا منتظمًا بقوة ثابتة. لتحويل التيار إلى مصدر طاقة ثابت يمكنه تحريك العقارب بفاصل زمني ثابت، يتم تمرير التيار ببساطة عبر محرك خطوي (stepping motor). يحول هذا المحرك الطاقة الإلكترونية إلى طاقة ميكانيكية تشغل عقارب الساعة.

بدأت هذه الأنواع من الساعات تنتشر بشكل كبير منذ السبعينيات لكل من المصنعين والمستهلكين، ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أن هذه الساعات رخيصة وسهلة الإنتاج بكميات كبيرة وتجارية.

الساعات الشمسية

ساعات من أحدث التقنيات التي تطورت في هذا العالم. تحتوي الساعات التي تعمل بالطاقة الشمسية على مكون صغير يجمع أشعة الضوء. يوجد هذا المكون تحت القرص ويجمع أشعة الضوء (الاصطناعية والطبيعية). يحول المكون أشعة الضوء إلى طاقة، ومن خلالها يقوم بتشغيل آلية تنظيم الساعة. يتم تخزين الطاقة الملتقطة من أشعة الشمس في بطارية دائمة (لا يمكن استبدالها). تستخدم الساعة هذه البطارية عندما لا يتوفر مصدر ضوء.

الساعات الحركية

استعارت الساعات الحركية فكرة حركة اليد من الساعات الأوتوماتيكية، ولكن استخدام حركة اليد لا يهدف إلى تحريك القرص، بل لتوفير طاقة إلكترونية. الفكرة بشكل عام هي الحفاظ على كمية من الطاقة الحركية المتولدة والمتراكمة نتيجة لحركة اليد وتحويلها إلى طاقة إلكترونية. يتم تخزين الطاقة المتراكمة في مكثف يمكن أن تستمر فترة تفريغه بعد الشحن الكامل أحيانًا لمدة تصل إلى ستة أشهر دون إعادة شحن. هذا النوع من الساعات لا يتطلب بطارية أيضًا.

الساعات الذرية

هذا النوع من الساعات دقيق بشكل لا يمكن مقارنته بأي ساعة أخرى. تتزامن هذه الساعات عدة مرات في اليوم عبر موجات الراديو مع أدق ساعة في العالم. توجد هذه الساعة في المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا (NIST the National Institute of Science and Technology's) في فورت كولينز، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية. هذه الساعة دقيقة حتى مستوى ثانية واحدة لكل مليون سنة. كما يتم تحديث الساعات الذرية تلقائيًا عند التبديل بين المناطق الزمنية (Time Zones) ويتم تحديثها تلقائيًا أيضًا في السنوات الكبيسة والتوقيت الصيفي. عادة ما تحتوي الساعات الذرية على آلية كوارتز المذكورة أعلاه لتشغيل الساعة بين تزامن وآخر.