전기 시계

Electric clock
1940년경에 제조된 텔레크로닉 동기 전기 시계.1940년까지 동기식 시계는 미국에서 가장 일반적인 유형의 시계가 되었다.

전기 시계는 매달린 추나 주 스프링에 의해 구동되는 기계 시계와 달리 전기로 구동되는 시계입니다.이 용어는 종종 1980년대에 석영 시계가 도입되기 전에 사용되었던 전기 구동식 기계 시계들에 적용된다.최초의 실험용 전기 시계는 1840년대에 만들어졌지만, 1890년대에 주전력을 사용할 수 있게 될 때까지 널리 제조되지 않았다.1930년대에 동기식 전기시계는 기계식 시계를 대체하여 가장 널리 사용되는 유형의 시계였다.

종류들

스위스에서 온 전기 기계식 자기 권선 시계 이동입니다.

전기 시계는 다음과 같은 몇 가지 다른 유형의 메커니즘으로 작동할 수 있습니다.

  • 전기 기계식 시계는 전통적인 기계식 움직임을 가지고 있는데, 이것은 메인 스프링에 의해 기어 트레인을 통해 구동되는 진동하는 진자 또는 밸런스 휠로 시간을 유지하지만, 전기를 사용하여 메인 스프링을 전기 모터 또는 전자석으로 되감습니다.이 메커니즘은 주로 골동품 시계에서 볼 수 있다.
  • 전기 원거리 시계는 원거리라고 불리는 작은 스프링이나 무게 레버에 의해 회전되는 기어 트레인을 가지고 있는데, 이것은 전기 모터나 전자석에 의해 더 자주 감겨집니다.이 메커니즘은 스프링이 풀릴 때 스프링의 다양한 힘에 의해 발생하는 시계 속도의 변동을 평균화했기 때문에 메인 스프링보다 더 정확했습니다.그것은 1970년대까지 정밀 진자 시계와 자동차 시계에서 사용되었다.
  • 전자 시계는 진자 또는 밸런스 휠로 시간을 유지하지만, 계속 작동하기 위한 펄스는 기계적 움직임과 탈출 링크에 의해 제공되는 것이 아니라 전자석(솔레노이드)의 자력에 의해 제공됩니다.이것은 최초의 전기시계에 사용된 메커니즘으로, 고풍스러운 전기진자 시계에서 볼 수 있다.그것은 또한 몇 개의 현대적인 장식 벽난로와 탁상시계에서도 발견된다.
  • 동기식 클럭은 동기식 모터로 클럭 기어를 구동함으로써 타이밍 소스로서 AC 전력 그리드의 50 또는 60Hz 사용 주파수를 사용합니다.기본적으로 전원 장치의 사이클을 카운트합니다.실제 주파수는 그리드의 부하에 따라 달라질 수 있지만, 24시간당 총 사이클 수는 엄격하게 일정하게 유지되므로 이러한 클럭은 전력 공급을 차단하지 않고 장기간에 걸쳐 시간을 정확하게 유지할 수 있습니다.수개월에 걸쳐 일반적인 쿼츠 클럭보다 정확도가 높아집니다.이것은 1930년대부터 가장 일반적인 유형의 시계였지만 지금은 대부분 석영시계로 대체되었다.
  • 음차 클럭은 특정 주파수로 보정된 음차의 진동을 카운트하여 시간을 유지합니다.이것들은 배터리로만 만들어졌다.배터리로 작동하는 시계는 위의 방식을 사용하여 만들어졌지만, 분명한 동기식 이동은 예외입니다.모든 배터리 구동 시계는 저비용 쿼츠 운동으로 대체되었습니다.
  • 석영시계는 진동하는 석영결정의 진동을 세어 시간을 유지하는 전기시계이다.배터리로 공급하거나 주전원에서 나오는 최신 저전압 DC 전원 회로를 사용합니다.그것들은 오늘날 가장 흔한 유형의 시계입니다.제조업체가 제공하는 쿼츠 시계와 시계는 일반적으로 일주일에 몇 초의 오차로 시간을 유지합니다. 경우에 따라서는 [1]더 늦어질 수도 있습니다.저렴한 석영 이동은 시간을 매달 30초 이내로 유지하도록 지정되는 경우가 많습니다(하루 1초, [2]연간 6분).특히 온도 변화에 따라 오실레이터의 안정성에 따라 조정이 가능한 경우 개별 교정을 통해 오차를 낮출 수 있습니다.더 높은 정확도는 더 높은 비용으로 가능합니다.
  • 무선 제어 클럭은 전 세계 전용 스테이션에 의해 방송되는 무선 시간 신호를 통해 UTC 원자 클럭 시간 척도와 주기적으로 동기화되는 석영 클럭입니다.시계 라디오와는 다릅니다.

역사

1840년대 알렉산더 베인의 초기 전자시계 중 하나죠
레스터 펄시네틱의 젠츠, C40A, Waiting Train, Turret Clock(1940년대/50년대?)양곤의 각료청사(사무국)에서 촬영.

1814년, 런던의 프랜시스 론널드 경이 최초의 전기 [3]시계를 발명했다.드라이 파일, 매우 긴 수명을 가진 고전압 배터리로 구동되었지만 전기적 특성은 [4]날씨에 따라 다릅니다.그는 전기를 조절하는 다양한 방법을 시험했고 이 모델들은 다양한 기상 조건에 [5]걸쳐 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었다.

1815년, 베로나의 주세페 잠보니는 마른 말뚝 배터리와 진동하는 공으로 작동하는 또 다른 정전 시계를 발명하고 보여주었다.그의 팀은 수년 동안 개선된 시계를 만들어 냈는데, 이것은 후에 "가장 우아하고 동시에 전기 [6]기둥에 의해 만들어진 가장 단순한 움직임"으로 불리게 되었다.Zamboni의 시계는 회전축에 의해 지탱되는 수직 바늘을 가지고 있었고 50년 이상 하나의 배터리로 작동할 수 있을 정도로 에너지 효율이 뛰어났다.

1840년, 스코틀랜드의 시계와 악기 제조업체인 알렉산더 베인이 전류로 구동되는 시계를 발명하고 특허를 취득했습니다.그의 원래 전기시계 특허는 1840년 10월 10일로 되어 있다.1841년 1월 11일, 알렉산더 베인은 크로노미터 제조사인 존 바와이즈와 함께 스프링이나 웨이트 대신 전자 진자와 전류가 시계를 계속 작동시키기 위해 사용되는 시계를 설명하는 또 다른 중요한 특허를 취득했다.나중에 특허는 그의 독창적인 아이디어로 확장되었다.

1840년경 유럽과 미국에서 휘트스톤, 스타인힐, 히프, 브레게, 그리고 가르니에와 같은 많은 사람들이 전기 기계와 전자기 디자인을 가진 전기 시계를 발명하는데 열중하고 있었다.

독일 태생의 시계 제작자인 Matthaus Hipp는 대량 판매 가능한 전기 시계를 만든 공로를 인정받고 있다.히프는 1843년 베를린에서 열린 전시회에서 히프-토글을 전시하기 위한 전기 시계를 개발한 로이틀링겐에서 워크샵을 열었다.히프토글은 진동 진자 또는 밸런스 휠에 부착된 장치로 진동 진자의 진폭이 일정 수준 이하로 떨어지면 전기 기계적으로 진자 또는 휠에 대한 간헐적 충격이나 구동력을 허용하며 이후 100년 이상 전기시계에 사용될 정도로 효율적이다.히프는 또한 작은 모터를 발명했고 시간 측정을 위한 크로노스코프와 기록 크로노그래프를 만들었다.

최초의 전기 시계는 눈에 띄는 진자를 가지고 있었다. 왜냐하면 이것은 익숙한 모양과 디자인이었기 때문이다.더 작은 시계와 나선형 저울을 가진 시계는 진자 시계와 같은 원리로 만들어진다.

1918년, 헨리 엘리스 워렌은 전력망의 [7][8]진동으로부터 시간을 유지하는 최초의 동기식 전기 시계를 매사추세츠 주 애쉬랜드에서 발명했습니다.1931년,[8] Synclock은 영국에서 판매된 최초의 상업용 동기 전기 시계였다.

전기 기계식 시계

photograph of Master Clock
동기식 학교 시계 시스템의 마스터 시계. c.1928 전기 기계식 움직임은 매 분마다 감겨지고 매 분마다 슬레이브 시계를 자극합니다.24V DC에서 작동

기존의 시계기구에 전력을 공급하기 위해 어떤 형태로든 전기를 사용하는 시계는 전기기계식 시계입니다.전기(AC 또는 DC)를 사용하여 스프링을 되감거나 기계식 시계의 무게를 높이는 스프링 또는 무게 구동 시계는 전기 기계식 시계입니다.전기 기계식 시계에서 전기는 시간 유지 기능을 하지 않습니다.시계 기능은 진자에 의해 조절됩니다.19세기 말 무렵, 건전지 배터리의 가용성은 시계에서 전기를 사용하는 것을 실용적으로 만들었다.전기의 사용은 시계와 모터 디자인의 많은 변형을 가져왔다.전기 기계식 시계는 개별 시계로 만들어졌지만, 대부분의 경우 동기화된 시간 설비의 필수 부품으로 사용되었습니다.전신에 대한 경험으로 원격 클럭(슬레이브 클럭)을 와이어를 통해 제어 클럭(마스터 클럭)에 연결하게 되었습니다.목표는 각 시계가 정확히 같은 시간에 표시되는 시계 시스템을 만드는 것이었습니다.마스터와 슬레이브는 전기 기계식 시계입니다.마스터 클럭에는 전기적으로 되감기는 기존의 자기 권선 클럭 메커니즘이 있습니다.슬레이브 클럭 메커니즘은 래칫 휠과 타임 트레인으로만 구성되므로 일반적인 클럭 메커니즘이 아닙니다.슬레이브 클럭은 마스터 클럭의 전기 충격에 의존하여 기계적으로 시계 바늘을 1단위 시간 이동합니다.동기 시간 시스템은 하나의 마스터 클럭과 임의의 수의 슬레이브 클럭으로 구성됩니다.슬레이브 클럭은 와이어를 통해 마스터 클럭에 연결됩니다.이러한 시스템은 학습 기관, 기업, 공장, 교통 네트워크, 은행, 사무실 및 정부 시설과 같이 여러 개의 클럭을 사용할 수 있는 위치에 있습니다.이러한 유형의 시스템의 주목할 만한 예는 전기 기계 중력 원격의 한 예인 Shortt-Synchronome 클럭입니다.이러한 자기 권선 클럭 시스템은 보통 저전압 DC였습니다.그것들은 1950년대에 설치되었고, 그때쯤에는 동기식 모터 시계를 가진 시스템이 선택되는 시계 시스템이 되었다.

전자 시계

초기 프랑스 전자 시계

이 디바이스의 설정은 비교적 심플하고 신뢰성이 있습니다.전류는 진자 또는 전기 기계식 발진기에 전력을 공급합니다.

전기 기계식 발진기 구성 요소에는 두 개의 인덕터를 통과하는 자석이 부착되어 있습니다.자석이 첫 번째 인덕터 또는 센서를 통과할 때 단순 증폭기가 두 번째 인덕터를 통해 전류를 발생시키고 두 번째 인덕터가 전자석으로 작동하여 움직이는 발진기에 에너지 펄스를 제공합니다.이 발진기는 클럭의 정확성을 책임집니다.발진기가 없거나 움직이지 않으면 전자 부품이 전기 펄스를 생성하지 않습니다.기계식 발진기의 공진 주파수는 초당 여러 번이어야 합니다.

동기식 전기 시계

1950년대 동기식 클럭 라디오

동기식 전기시계는 시계추나 밸런스 휠과 같은 계시계 발진기를 포함하지 않고 시간을 유지하기 위해 벽면 플러그에서 나오는 교류 효용 전류의 진동을 카운트한다.그것은 시계 바늘을 감속 기어 [9]트레인을 통해 회전시키는 작은 AC 동기 모터로 구성되어 있습니다.모터에는 철 로터를 회전시키는 회전 자기장이 생성되는 전자석이 포함되어 있습니다.모터 샤프트의 회전 속도는 유틸리티 주파수와 동기화됩니다. 북미 및 남미 일부 지역에서는 60 사이클/초(Hz), 기타 대부분의 국가에서는 50 사이클/초입니다.기어 트레인은 이 회전을 조정하여 분침이 1시간에 1회 회전하도록 합니다.따라서 동기 클럭은 교류 [9]사이클 수의 실행 카운터를 손에 표시하는 기계 카운터만큼 타임키퍼로 간주되지 않습니다.

시계 바늘을 돌리는 기어 중 하나는 슬라이드식 마찰 피팅이 있는 샤프트를 가지고 있기 때문에 시계 바늘을 뒤쪽 또는 아래쪽의 노브로 수동으로 돌려 시계를 설정할 수 있습니다.

동기식 모터 시계는 섬세한 진자나 밸런스 휠이 없기 때문에 견고합니다.단, 일시적으로 정전이 되면 클럭이 정지되어 복구 시 잘못된 시각이 표시됩니다.일부 동기 클럭(예: 텔레크로닉)에는 정지 및 재시작 여부를 나타내는 표시기가 있습니다.

극수

일부 전기 시계에는 전원 사이클당 1회 회전으로 작동하는 단순한 2극 동기 모터가 있습니다. 즉, 60Hz에서 [10]3600RPM, 50Hz에서 3000RPM입니다.그러나 대부분의 전기 시계에는 더 많은 자극(치아)이 있는 로터가 있으며, 결과적으로 라인 주파수의 더 작은 서브멀티로 회전합니다.이렇게 하면 손을 돌리는 기어 트레인이 더 적은 기어로 [11]제작되어 비용을 절감할 수 있습니다.

정확성.

동기 클럭의 정확도는 전기 유틸리티가 정격값인 50 또는 60헤르츠에 전류 주파수를 얼마나 가깝게 유지하느냐에 따라 달라집니다.유틸리티 부하 변동으로 인해 하루 중 몇 초간의 오류가 발생할 수 있는 주파수 변동이 발생하지만 유틸리티는 UTC 원자 클럭 시간을 사용하여 정기적으로 전류 주파수를 조정하여 하루의 총 사이클 수가 정확히 공칭값인 평균 주파수를 제공하도록 하기 때문에 동기 cloc.ks는 오류를 [12]누적하지 않습니다.예를 들어, 유럽 전력회사는 24시간 동안의 총 사이클 수를 정확하게 [13][failed verification]하기 위해 하루에 한 번 그리드 주파수를 제어합니다.미국 유틸리티는 누적 오차가 3 ~10초에 이르면 주파수를 수정합니다.이 보정은 Time Error Correction(TEC; 시간 오류 보정)이라고 불립니다.

2016년 3월 서머타임으로 전환한 후 리셋되지 않고 TEC가 사용되지[12] 않았다면 북미 대부분 지역의 전기 시계에서 7분 이상의 시간 오류가 발생했을 것이다.

2011년 북미전기신뢰성공사(NERC)[14]는 컨센서스 기반의 산업조직으로 연방에너지규제위원회(FERC)[15]에 TEC의 폐지를 청원했다.이로 인해 전력회사는 과징금의 위협에서 벗어나 주파수 안정성에 있어 극히 완만한 증가를 얻을 수 있었지만, 전력에 기초하여 시간을 계산하는 벽시계, 알람시계 및 기타 클럭을 포함한 동기 클럭은 몇 분간의 오차가 누적된다는 점도 지적되었습니다.서머타임이 [16]반기마다 리셋됩니다.이 결과는 미국 [17]언론에 보도되었고, 그 계획은 철회되었다.그러나 2016년 말, NERC에 의해 유사한 제안이 다시 FERC에 제출되었고, 두 달 [12]후 승인되었다.그것은 표준 WEQ-006의 폐지를 조건으로 하고 있으며, NERC는 또한 사업 지향적인 비정부 기구인 북미 에너지 표준 위원회(NAESB)[18]에 그 표준을 폐지해 달라고 청원했다.FERC가 NAESB 청원을 채택할 경우, TEC는 더 이상 미국과 캐나다에서 사용되지 않으며, TEC에 의해 타임아웃된 클럭은 수동으로 재설정될 때까지 제어되지 않고 방황할 가능성이 높다. 그러나 2021년 현재 WEQ-006은 여전히 [19]제자리걸음이다.국립표준기술원과 미 해군천문대 직원들의 기술논문에 따르면 TEC가 2016년에 삽입되지 않았다면 [12]논문의 그림 8에서 보듯이 미국과 캐나다의 대부분 지역에서 전기 계시 시계가 7분 이상 손실되었을 것이다.

스핀 스타트 클럭

1930년대 최초의 동기식 시계는 자동 시동이 걸리지 않았고,[9] 뒷면의 시동 노브를 돌려야 했다.이러한 스핀 스타트 시계의 설계상의 결점은 모터가 어느 방향으로든 시동될 수 있기 때문에 시동 노브를 잘못 돌리면 시계 바늘이 시계 반대 방향으로 회전한다는 것입니다.이후 수동 시작 클럭에는 역시동을 방지하는 래칫 또는 기타 링크가 있었습니다.음영 극 모터의 발명은 자동 시동 시계를 만들 수 있었지만, 정전 후에 시계가 다시 작동하기 때문에 시간 손실을 나타내지 않을 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Elliott, Rod. "Build a Synchronous Clock". Elliott Sound.
  2. ^ Brimarc, 표준 석영 클럭 이동이 ±30초/개월 이내로 지정됨 2015-07-04 Wayback Machine에서 보관됨
  3. ^ Aked, C.K. (1973). "The First Electric Clock". Antiquarian Horology.
  4. ^ Ronalds, B.F. (2016). Sir Francis Ronalds: Father of the Electric Telegraph. London: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4.
  5. ^ Ronalds, B.F. (Jun 2015). "Remembering the First Battery-Operated Clock". Antiquarian Horology. Retrieved 8 Apr 2016.
  6. ^ 영구 전동 장치
  7. ^ 미국 특허 #1283434 Warren, Henry E.1917년 2월 26일에 제출된 타이밍 장치는 1918년 10월 29일에 Google 특허에 대해 발행되었습니다.
  8. ^ a b "Famous Names in Electrical Horology". Electrical Horology Group. Antiquarian Horological Society, London, UK. 2011. Archived from the original on 2012-05-07. Retrieved 2011-12-16.
  9. ^ a b c Wise, S. J. (1952). Electric Clocks, 2nd Ed (PDF). London: Heywood & Co. pp. 95–100.
  10. ^ Wise (1952) 전기 시계, 페이지 101–104
  11. ^ 동기 모터 v의 회전수/분(RPM)은 다음과 같이 극 수와 관련이 있습니다.
    여기서 f는 라인 주파수(50/60Hz)이고 p는 로터의 극 개수입니다.대부분의 설계에는 30개의 극이 있어 모터가 240RPM(60Hz에서) 또는 200RPM(50Hz에서)으로 작동합니다.
  12. ^ a b c d NIST 페이퍼
  13. ^ "Frequency response - National Grid". www2.nationalgrid.com.
  14. ^ "NERC". www.nerc.com.
  15. ^ "Federal Energy Regulatory Commission". www.ferc.gov.
  16. ^ http://www.gps.gov/cgsic/meetings/2011/matsakis.pdf[베어 URL PDF]
  17. ^ "Appliance disruptions feared in power grid test".
  18. ^ "North American Energy Standards Board". www.naesb.org.
  19. ^ "NAESB Wholesale Electric Quadrant (WEQ) Update" (PDF).

레퍼런스

  • 비라데즈, 미셸전기 시계의 역사
  • 카츠, 유제니알렉산더 베인 전기
  • 주세페 잠보니의 영구 전동차
  • 치킨, K전기 기계 시계.라디오, 7(1968): 페이지 43.