نوسانگر چیه؟

به طور کلی، نوسانگر یه مکانیزمه که انرژی رو به حرکت‌های دوره‌ای تبدیل میکنه. این حرکت معمولاً حول یه نقطه مرکزی انجام میشه که تقریباً همیشه موقعیت سکون نوسانگره. نوسانگرهایی که در وسایل اندازه‌گیری زمان استفاده میشن، یه نوسان هماهنگ میرا تولید میکنن. این یعنی که نوسان خیلی منظمه و اگه انرژی کافی بهش نرسه، کم کم سرعتش کم میشه تا در نهایت متوقف بشه.

تو ساعت‌های مچی و جیبی مکانیکی، چرخ بالانس نقش نوسانگر رو به عهده داره، در حالی که ساعت‌های کلیسا و ساعت‌های پاندولی با مکانیزم مکانیکی معمولاً از پاندول استفاده میکنن. ساعت‌های کوارتزی یه کریستال کوارتز دارن که ریتمشون رو تنظیم میکنه. در هر صورت، هرچه نوسانگر سریع‌تر باشه، فرکانس بالاتر میره و در نتیجه دستگاه اندازه‌گیری زمان دقیق‌تر میشه.

نحوه کار نوسانگرهای مختلف

بیاین نگاه دقیق‌تری به رایج‌ترین انواع نوسانگرها بندازیم. برای ساده‌تر شدن موضوع، روی سیستم‌های نوسانگر مورد استفاده در ساعت‌های مچی تمرکز میکنیم. چرخ بالانس و نوسانگر کوارتز به طرز چشمگیری پرکاربردترین نوع هستن.

چرخ بالانس

چرخ بالانس خیلی وقت پیش، تو سال ۱۶۷۵ ثبت اختراع شد. این اختراع توسط دانشمند هلندی کریستین هویگنس که قبلاً هم به خاطر کارش روی ساعت‌های پاندولی شناخته شده بود، توسعه پیدا کرد.

چرخ بالانس از لبه تعادل، فنر مو و محور مرکزی تعادل تشکیل شده. لبه که معمولاً یه حلقه نازکه، توسط فنر مو که از یه سیم خیلی نازک ساخته شده به عقب و جلو حرکت میکنه. این حرکت برای آزاد کردن منظم لنگر که جریان انرژی در ساعت رو تنظیم میکنه استفاده میشه. این انرژی بعداً به چرخ دنده‌ها و در نهایت به عقربه‌های ساعت منتقل میشه. بسته به ساختار، این فرآیند با فرکانسی بین ۲.۵ تا ۵ هرتز، یا بین ۱۸,۰۰۰ تا ۳۶,۰۰۰ ارتعاش در ساعت تکرار میشه. استاندارد صنعتی برای موتورهای مکانیکی مدرن در حال حاضر بین ۲۱,۶۰۰ تا ۲۸,۸۰۰ ارتعاش در ساعت، یعنی ۳.۵ تا ۴ هرتزه.

از اونجایی که وظیفه اصلی چرخ بالانس اطمینان از دقت کارکرد ساعته، سرعت نوسانش باید دقیقاً تنظیم بشه. بنابراین ساعت‌ساز باید اطمینان حاصل کنه که نوسان تا حد امکان یکنواخته و دامنه، یعنی حداکثر انحراف چرخ بالانس، نه خیلی زیاده و نه خیلی کم. تنظیمات مربوطه معمولاً با استفاده از تنظیم‌کننده‌ها انجام میشه که برای تغییر کشش فنر مو به کار میرن. راه دیگه، اضافه کردن وزنه‌های کوچک به لبه تعادل برای جبران هر گونه عدم تعادله.

برای جلوگیری از به هم خوردن هماهنگی چرخ بالانس در اثر ضربه‌های شدید و لرزش‌ها، معمولاً از یه سیستم محافظت در برابر ضربه استفاده میشه. با این حال، این سیستم هنوز ۱۰۰٪ مصونیت رو تضمین نمیکنه و به همین دلیله که ساعت‌های با موتور مکانیکی معمولاً برای اکثر ورزش‌ها مناسب نیستن. اگه فنر بالانس از مواد مغناطیسی ساخته شده باشه، باید از میدان‌های مغناطیسی هم دوری کنین چون میتونن ساعت رو کاملاً به هم بریزن.

مزایا و معایب چرخ بالانس

• ۳۵۰ سال سابقه استفاده
• با نگهداری خوب تا ابد دوام میاره
• نیازی به باتری نداره
• صدای تیک تاک مشخصه به ساعت میده
• نمایانگر صنعت دقیق مکانیکیه
• معمولاً به اندازه نوسانگرهای کوارتز دقیق نیست
• نیاز به نگهداری بیشتری داره
• نسبت به ضربه حساسه
• ذخیره انرژی نسبتاً پایینی داره
• بسته به جنس مواد میتونه نسبت به میدان‌های مغناطیسی حساس باشه

نوسانگر کوارتز

از نظر تئوری، واحد نوسان‌ساز یه ساعت کوارتز خیلی با ساعت مکانیکی فرق نداره. با این حال، برخلاف چرخ بالانس، نوسانگر کوارتز هیچ قطعه مکانیکی نداره و در عوض از یه کریستال کوارتز و مدار کوچیک تشکیل شده. باتری نقش منبع انرژی رو به عهده میگیره و یه موتور پله‌ای در ساعت‌های با صفحه آنالوگ به عنوان لنگر عمل میکنه.

وقتی ولتاژ الکتریکی به کریستال کوارتز اعمال میشه، شروع به لرزش میکنه. این به خاطر اثر پیزوالکتریکه که در سال ۱۸۸۰ توسط پیر و ژاک کوری کشف شد. سرعت لرزش کریستال به اندازه و شکلش بستگی داره؛ کوارتز در ساعت‌های مچی فقط چند میلیمتر اندازه داره و معمولاً شبیه یه دیاپازونه. این باعث میشه کریستال با استاندارد صنعتی دقیقاً ۳۲,۷۶۸ کیلوهرتز، یا ۳۲,۷۶۸ ارتعاش در ثانیه نوسان کنه. نوسان توسط مدار خونده و به یه پالس “ترجمه” میشه – دقیقاً یک پالس در هر ثانیه. این به نوبه خود به موتور پله‌ای علامت میده که عقربه ثانیه‌شمار رو یه قدم جلوتر ببره.

به لطف فرکانس بسیار بالاتر نوسانگر کوارتز، ساعت‌های کوارتزی معمولاً خیلی دقیق‌تر از نمونه‌های مکانیکی هستن. یه ساعت کوارتزی به طور متوسط فقط ۱۰ تا ۳۰ ثانیه در ماه انحراف داره، در حالی که بعضی ساعت‌های مکانیکی ممکنه همین مقدار رو در یک روز انحراف داشته باشن. البته، موتورهای مکانیکی خوب تنظیم شده هم میتونن عملکرد خیلی بهتری داشته باشن.

ساعت‌های کوارتزی یه مزیت دیگه هم دارن: از اونجایی که قطعات مکانیکی خیلی کمی دارن، نسبت به لرزش و میدان‌های مغناطیسی مقاوم هستن و مشکل فرسودگی هم ندارن. انتخاب یه ساعت کوارتزی در رفت و آمد به ساعت‌ساز هم صرفه‌جویی میکنه، چون مثل ساعت‌های مکانیکی نیاز نیست هر ۳ تا ۵ سال برای سرویس فرستاده بشن. و در آخر، این ساعت‌ها نیازی ندارن که هر چند روز یکبار برای ادامه کار انرژی جدید دریافت کنن؛ کافیه که هر چند سال یکبار باتری عوض بشه.

با وجود این مزایای غیرقابل انکار، ساعت‌های کوارتزی هنوز احترام زیادی بین علاقه‌مندان به ساعت ندارن. دلایل زیادی برای این دیدگاه وجود داره، اما رایج‌ترین استدلال اینه که ساعت‌های کوارتزی “روح ندارن”. برای اکثر افراد در این جامعه، حتی ساده‌ترین موتور مکانیکی هم دیدنی‌تر از یه موتور کوارتزه – موتور مکانیکی نماد صنعت دستیه، در حالی که موتور کوارتز نماد تولید انبوه ماشینیه. البته استثناهایی هم وجود داره، مثل موتورهای Oysterquartz رولکس.

مزایا و معایب نوسانگر کوارتز

• دقت خیلی بالا
• مقاومت بالا در برابر ضربه و میدان‌های مغناطیسی
• نیاز به نگهداری کمتر
• ذخیره انرژی طولانی
• شهرت بد به عنوان کالای تولید انبوه
• نیاز به باتری: مضر برای محیط زیست
• حفظ ارزش پایین

نوسانگرهای دیگر

در طول تاریخ ساعت‌سازی تلاش‌های زیادی برای انقلاب در نوسانگر انجام شده. یکی از جالب‌ترین اختراعات در چند دهه اخیر، Spring Drive از سایکوئه. مهندس‌های این غول ساعت‌سازی ژاپنی، که نباید فراموش کنیم اولین ساعت مچی کوارتز تولید انبوه رو عرضه کرد، موفق شدن دقت نوسانگر کریستال کوارتز رو با جذابیت موتور مکانیکی ترکیب کنن.

زنیت هم با “نوسانگر زنیت” که چند سال پیش معرفی شد، مسیرهای جدیدی رو میره. این نوسانگر فقط یه قطعه منفرد داره که از سیلیکون تک کریستالی ساخته شده و هم چرخ بالانس و هم لنگر رو جایگزین میکنه. فرکانس نوسان ۱۵ هرتزه که باعث میشه موتورهای دارای این تکنولوژی، حداقل طبق گفته زنیت، دقیق‌ترین موتورهای مکانیکی تمام دوران باشن.

این ترجمه کامل مقاله درباره نوسانگرها بود. سعی کردم لحن متن رو خودمونی‌تر کنم و در عین حال اصطلاحات تخصصی و مفاهیم فنی رو به درستی منتقل کنم. واژه‌های تخصصی مثل “چرخ بالانس”، “نوسانگر کوارتز” و غیره رو حفظ کردم چون اصطلاحات رایج در صنعت ساعت‌سازی هستن.

البته جایی که لازم بود توضیحات رو کمی روان‌تر و قابل فهم‌تر کردم تا خواننده فارسی زبان راحت‌تر با متن ارتباط برقرار کنه. همینطور سعی کردم ساختار جملات رو به نثر فارسی نزدیک‌تر کنم تا متن طبیعی‌تر به نظر برسه.