Carl
August Steinheil (1801-1870)
In 1839 bouwde Carl Augustus Steinheil, professor aan de universiteit van
München, een mechanische klok met een soort wipje en kwikbad onder de
slinger geplaatst. Zijn hoofdklok stond in het Instituut van Onderwijs van
München en zond elektrische pulsen naar
een secundaire klok, geplaatst in de Sterrenwacht van Bogenhausen, zo’n
2 kilometer daar vandaan verwijderd.
Zijn secundaire klok bestond uit een permanente magneet en elektromagneet. De
elektomagneet bewoog de magneet, die verbonden was met een ankergang en die
de wijzers van de secundaire klok aandreef.
animatie
Wanneer de slinger door het nulpunt gaat kantelt het wipje en wordt er
elektrisch contact gemaakt met het kwikbad daaronder. Door het gebruik
van een slimme schakeling, bedacht door de Duitse wis- en natuurkundige
Carl Friedrich Gauss (1777-1855), wordt nu
bij iedere slingering de stroom van richting veranderd, zodat tegengestelde
pulsen naar de secundaire klok gestuurd worden.
Voor het eerst in de geschiedenis werd met één klok dezelfde tijd aangegeven op verschillende plaatsen op grote afstand van elkaar.
Steinheil stelde ook voor elektrische lussen aan te leggen in grote steden om daar zo een uniforme tijd aan te geven. Een tijdsignaal dat eens per halve of hele minuut gegeven zou worden was voldoende volgens hem. Ook stelde hij voor om de stromen die door een, aan de slinger bevestigde, permanente magneet in een vast opgestelde spoel werden opgewekt te gebruiken om secundaire klokken aan de drijven en om andere slingers te synchroniseren.
Steinheil komt de eer toe de eerste geweest te zijn die elektriciteit toepaste
in de tijdmeetkunde en daarmee tijdsignalen uitzond.
Maar
Alexander Bain, een klokkenmaker uit Edinburg, zou toch de basis leggen voor
het gebruik van elektriciteit om tijd te meten.
Alexander Bain (1810-1877)
Begin
1840 toonde Alexander Bain, die in 1837 naar Londen gekomen was, enkele voorbeelden
van een elektrische klok aan professor Charles Wheatstone. Helaas voor Bain
had hij geen slechtere keus kunnen maken. Wheatstone gaf Bain £5 en
beloofde hem meer, maar adviseerde hem zijn werk op te schorten en verder
zijn mond te houden. In november van dat jaar presenteerde Wheatstone aan
de Royal Society te Londen een model van een elektrische klok als was het
zijn eigen ontwerp.
De maand ervoor echter, in oktober 1840, hadden Alexander Bain en zijn toenmalige partner, chronometermaker John Barwise, een patent aangevraagd voor de eerste elektrische klok in Engeland. Dit patent werd in 1841 toegekend en Wheatstone werd gedwongen zijn model terug te trekken. Dit was het begin van één van de kleurrijkste ruzies in het elektrische klokkenwereldje.
In
zijn patent nr.8783 van 1841 noemde Bain vele toepassingen van elektriciteit
voor het meten van de tijd. Enkele voorbeelden daarvan zijn:
- het gebruik van een elektromagneet om potentiële energy op te slaan
in een
- gewicht of bladveer
- het gebruik van een elektromagneet om slaafklokken aan te drijven
- de slinger contacten te laten sluiten om andere klokken op te winden
- het
gebruik van
een hoofdklok om de slingers van ander klokken te reguleren
- het
gebruik van
een hoofdklok om andere klokken gelijk te zetten
Aan het eind van dit patent bescheef Bain ook de mogelijkheid voor een uniforme
distributie van tijd over het gehele land.
In deze animatie zien we één van zijn eerste modellen.
Een steuntje, bevestigd aan de secondeslinger van een mechanische klok, schuift
over een elektrisch contact, dat ingesloten is tussen isolatiemateriaal.
Zo wordt iedere seconde contact gemaakt en krijgen secundaire klokken elektrische
pulsen.
animatie
Pas in 1843 (patent nr.9745) en 1845 (patent nr.10838) construeerde Bain elektromechanisch
aangedreven klokken. Deze klokken bevatten echter nog wel de nodige kinderziektes,
zoals een pover contactsysteem en hun afhankelijkheid van de conditie van
de batterij.
De foto hier weergeven is zo’n klok, maar wel van een veel latere datum.
Charles Wheatstone (1802-1875)
Charles Wheatstone, vooral bekend als uitvinder van de Wheatstone brug, was
natuurkundeprofessor in Londen toen Bain hem om advies vroeg voor zijn elektrische
klokken. Het model, dat hij de Royal Society in november 1840 toonde, bestond
uit een gewoon opwinduurwerk.
Naast het ontsnappingsrad was nog een koperen rad toegevoegd, waarvan de ruimtes
tussen de tanden met hout opgevuld waren. Een veer maakte ieder seconde contact
met het rad, waardoor een secundair uurwerk een puls kreeg.
De klok bevatte ook een primitieve commutator , een systeem dat later
veel in een dynamo en motor toegepast werd maar hier niet erg praktisch was
vanwege de grote wrijving dat het veroorzaakte.
Toen Wheatstone dit model toonde, beschreef hij ook een andere klok waarin
opgewekte Foucault stromen gebruikt werden.
Deze klok zal later nog nader toegelicht worden.
Matthäus
Hipp (1815-1893)
De naam Hipp is een begrip in de wereld van de elektrische klok door zijn
uitvinding van de naar hem genoemde “Hipp toggle”.
Rond 1842 paste Matthäus Hipp uit Reutlingen, Duitsland, dit principe
al toe, maar pas in 1869 vroeg hij hiervoor in de USA patent aan.
In 1849 werd zijn aanstelling als directeur van de klokkenmakers school te
Furtwangen om politieke redenen afgewezen, met als gevolg dat Hipp in 1852 besloot Duitsland te verlaten en toe te treden
tot het Zwitserse staatsbedrijf der telegrafie, om niet lang daarna aangesteld
te worden als directeur van dit bedrijf. Naast zijn functie als directeur
bleef hij werken aan de ontwikkeling van precisieklokken en wetenschappelijke
instrumenten. Eén van zijn uitvindingen was de chronoscoop, een instrument
dat een gebeurtenis tot op 1/1000 ste van een seconde kan meten.
Door zijn succes als klokkenmaker en uitvinder begon hij in 1860 zijn eigen bedrijf in Neuchâtel. Zijn klokken waren zo goed en betrouwbaar dat zijn systeem van elektrische hoofdklokken in veel steden van Europa geïnstalleerd werd.
Een palletje (de Hipp toggle) dat vrijelijk van links naar rechts, en omgekeerd, over een inkeping, geplaatst op het bovenste van twee elektrische contacten, beweegt vormt de basis van deze uitvinding. In zijn eerste klokken is dit palletje nog onder de slinger geplaatst.
Wanneer
de slinger naar links beweegt licht het een heveltje op dat bij het naar rechts
gaan van de slinger een telrad telkens één tand verzet.
Dit telrad drijft de wijzers van de klok aan.
Hoewel de energie, die nodig is om de contacten te sluiten, onttrokken wordt
aan de slinger, wordt dit slechts met grote tussenpozen gedaan terwijl de
slinger door de nulpositie gaat waar zijn kinetische energie maximaal is.
De beïnvloeding van de vrijheid van de slinger blijft daardoor uiterst
beperkt.
Hipp was de eerste die een telrad gebruikte bij het meten van tijd.
Inleiding |
Elektriciteit en Magnetisme |
Elektriciteit en Tijdmeting |
A. Elektrostatische klokken |
B. De eerste uitvinders |
C. Batterij onafhankelijk |
D. Betrouwbaarheid van het contact |
E. Synchronisatie |
F. Telrad en impuls |
G. De eerste vrije slinger |
H. De vrije slinger van Shortt |
Conclusie |
pagina 1. |
pagina 2. |
. |
pagina 3 |
pagina 4 |
pagina 5 |
pagina 6 |
pagina 7 |
pagina 8 |
pagina 9 |
pagina 10 |
pagina 11. |