Orologi tascabili e da polso
Nei piccoli orologi da polso, naturalmente, non ci sono né il peso né il pendolo.
In essi la forza motrice è
data da un altro motore:
la molla, la quale,
caricata,
accumula
un’energia sufficiente per
muovere il ruotismo per
un determinato tempo.
Il meccanismo regolatore
è costituito dal bilanciere
a spirale, inventato dallo
scienziato che aveva
applicato
il
pendolo
all’orologio:
Christian
Huygens .
Il bilanciere a spirale è un volantino (piccola ruota
senza denti, di materiale pesante) al cui asse è
fissata con una estremità, una molla a spirale; l’altra
estremità della spirale è fissata ad un punto fisso. Il
volantino gira avanti e indietro accompagnato dalla
molla che, successivamente, si svolge e si avvolge. Il
bilanciere è spinto dalla ruota di scappamento che,
attraverso l’àncora, lo aiuta ad oscillare; a sua volta il
bilanciere,
oscillando
(in
genere
compie
un’oscillazione ogni quinto di secondo), fa sì che la
ruota giri in modo regolare.
Infatti le oscillazioni della spirale, come quelle del pendolo, si compiono sempre in tempi uguali,
sono cioè isòcrone.
Organi di un orologio
Un orologio è una macchina completa che comprende le seguenti parti essenziali:
motore
produce '’energia necessaria a far muovere i vari organi dell’orologio; può essere un peso,
una molla o l’energia elettrica (batteria)
operatore
indice o gruppi di indici che forniscono la lettura della misura del tempo
scappamento
Sono la ruota e l’àncora; regola l’energia del motore trasformandola in una serie di piccoli
movimenti (di qui il ticchettio)
regolatore
assicura l’assoluta uguaglianza dei piccoli movimenti dello scappamento; la funzione viene
assolta da un pendolo o da un bilanciere i cui movimenti sono isòcroni
Ruotando in senso orario la
CORONA, si ingrana il ROCCHETTO
che, a sua volta agisce sul
TAMBURO DEL BARILETTO che
comprime la MOLLA DI CARICA
contenuta all'interno del TAMBURO.
La MOLLA DI CARICA tende ad
imprimere forza alla RUOTA
CENTRALE che girerebbe libera fino
a scaricare tutta la forza impressa
dalla molla se, alla fine del treno
del
movimento,
non
fosse
controllata dallo SCAPPAMENTO.
Lo SCAPPAMENTO è il cuore del
corretto funzionamento e della
precisione dell'orologio. Il principio
su cui si basa è tanto semplice,
quanto ingegnoso.
La forza motrice è fornita da una molla costituita da una lamina di acciaio avvolta a SPIRALE su sé
stessa le cui estremità sono fissate da un lato al mozzo del VOLANO e dall'altro ad un punto fisso
della capsula entro cui è contenuta chiamato pitone.
La forza che la MOLLA DI CARICA imprime agli ingranaggi fa ruotare il VOLANO, che, richiamato
dalla MOLLA A SPIRALE, compie delle oscillazioni intorno alla sua posizione
d’equilibrio: l'insieme di molla a spirale e del volano costituisce il BILANCIERE.
Al VOLANO è fissato lo SCAPPAMENTO, costituito da un braccio e
dall'ANCORA, a forma di forchetta che, messa in oscillazione per
mezzo di un braccio, arresta ad intervalli regolari il moto della RUOTA
DELLO SCAPPAMENTO, così da trasformarlo in un moto intermittente.
Il ticchettio dell'orologio è dato proprio dagli scatti dello scappamento.
Quando un estremo dell’ANCORA si libera da un dente della RUOTA DELLO
SCAPPAMENTO ne riceve una spinta e l’altro estremo dell’ANCORA va ad
inserirsi tra due denti.
In sostanza, come esemplificato nell'animazione, la forza
motrice, sviluppata dalla MOLLA A SPIRALE, si trasmette,
mediante lo SCAPPAMENTO, al VOLANO e, regolata da
quest’ultimo, si trasmette a sua volta, mediante ingranaggi
riduttori, alle LANCETTE.
In questo spaccato si possono vedere gli organi meccanici di un
orologio a carica manuale come appaiono aprendo il fondello.
Come funziona un orologio meccanico a carica
automatica
Nell'orologio meccanico automatico, il gruppo CORONA e ROCCHETTO sono sostituiti da un PESO
che oscilla in un apposito alloggiamento ad ogni movimento del polso. Il peso è collegato
mediante una LEVA ad un CRICCHETTO fissato direttamente al BARILOTTO contenente la MOLLA
DI CARICA.
L'oscillazione del braccio fa muovere il PESO che, agendo con la LEVA sul CRICCHETTO, comprime
la MOLLA DI CARICA.
Orologi al quarzo
L’orologio al quarzo fu costruito per la prima volta nel 1927; è molto diffuso per la precisione e
nella maggior parte dei casi per il basso costo, dovuto alla semplicità della sua struttura. Può
indicare l’ora analogicamente, con il movimento delle lancette, o in forma digitale, con
l’indicazione numerica /letterale del secondo, minuto e ora. Nel secondo caso un circuito
integrato riduce la frequenza del risonatore, e due elementi fanno muovere le lancette
(sfere): un motore passo-passo e il rotismo delle lancette.
La parola quarzo significa che l´orologio è elettronico e che la precisione deriva dalla caratteristica
del quarzo. Il quarzo (2) sostituisce il bilanciere degli orologi tradizionali e come fonte di energia
viene utilizzata una pila (1).
Il corpo cristallino tagliato su misura da un cristallo è in grado di generare una vibrazione costante
quando ad esso viene applicata tensione.
Come funziona
Il circuito integrato (3a), composto da una
piccola lastra di silicio che contiene
conduttori, transistor e altre parti
elettroniche, è il cervello dell’orologio al
quarzo, e controlla le oscillazioni del cristallo
di quarzo.
Il circuito integrato (IC) fa oscillare il quarzo
il quale mantiene stabile l’oscillazione a
32769 Hz (a confronto all'orologio
meccanico il cui bilanciere oscilla a 4-10 Hz).
Questa frequenza (Hz) è un valore binario. Diversi stadi del circuito fraziona (dimezza) la frequenza
elettrica per 16 volte per ottenere cosi la frequenza di 0,5 Hz (32769/216 = 0,5). Questi impulsi
della durata di 4,8 a 7,8 ms alimentano una bobina (3b) per far ruotare un motore passo a passo di
180 gradi alla volta. Il motore passo-passo trasforma in movimento l’impulso elettrico che riceve
dal circuito integrato. Ecco che un impulso elettrico si trasforma in movimento. Al rotore segue
una serie di ingranaggi (3c) per indicare il minuto, ore, data ecc.
La sfera dei secondi si muove al ritmo di uno scatto al secondo.
Di solito è protetto da uno schermo antimagnetico che lo isola dai disturbi provocati dai campi
magnetici emessi dagli apparecchi di uso quotidiano (elettrodomestici, televisori, cancelli
automatici, ecc).
