elektrische klokken

Eén van de punten die Bain in zijn patent nr. 8783 noemt is dat de impuls die aan de slinger gegeven wordt onafhankelijk gemaakt kan worden van de conditie van de batterij. Door een elektromagneet te gebruiken kan energie in een gewicht of bladveer opgeslagen worden en dan kan deze constante hoeveelheid potentiële energie later gebruikt worden om de slinger een impuls te geven.

Charles Shepherd (1830-1905)
Charles Shepherd uit Hendon bedacht zo’n systeem (patentnr.12567) in 1849 en zijn klok was een groot succes tijdens de tentoonstelling op Park Hyde in 1851. Mede hierdoor kreeg hij de opdracht van de Sterrenwacht van Greenwich om daar een klok te installeren om door middel van telegrafie tijdsignalen te geven en de tijdbal van Greenwich en Deal te regelen. Elke dag werd de tijdbal gehesen om precies om 1 uur 's middags te vallen. De bemanning van schepen die voor de rede lagen konden zo hun chronometers gelijk zetten.
Ook in de Sterrenwacht van Neuchâtel werd één van zijn klokken geïnstalleerd.

Wanneer de slinger naar links beweegt wordt dmv een tuimelaartje een hevel (de gravitatiearm) ontkoppeld. De potentiële energie van deze gravitatie arm wordt nu overgedragen aan de slinger en aan het eind van zijn slingering naar rechts wordt een elektrisch contact gesloten. Een elektromagneet wordt nu bekrachtigd en de gravitatiearm wordt teruggezet.

animation

De afbeelding hier toont de trotse eigenaren van een horloge die hun kleinood gelijk zetten met de slaafklok die aan de buitenmuur van de
Sterrenwacht van Greenwich bevestigd is.

De klok van Shepherd betekende een grote stap voorwaarts voor wat betreft de precisie. Maar de slinger heeft heel wat werk te doen aan het eind van zijn slingeringen, daar waar de kinetische energie minimaal is. Aan één kant ontkoppelt hij de gravitatiearm en aan beide kanten stoot hij tegen vaste contacten.

Paul-Gustave Froment (1815-1865)
Een paar jaar later , in 1854, bedacht Paul-Gustave Froment, de Franse instru-mentmaker, die op al z’n 18de een elektromotor had gebouwd en in 1851 de op-stelling van het beroemde experiment met de slinger van de Franse natuurkundige Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868) ontwierp, een veel simpeler versie van de klok van Shepherd. Froment

Een belangrijk verschil met de klok van de Shepherd is dat de potentiële energie hier opgeslagen wordt in een bladveer. Gravitatiekracht is dus vervangen door veerkracht.

animatie

Aan het eind van zijn slingering naar links maakt de slinger contact met een veer. De nu bekrachtigde elektromagneet trekt een anker weg waardoor de in de blad-veer opgeslagen potentiële energie afgegeven kan worden aan de slinger.
Wanneer het contact verbroken wordt zet het anker de bladveer weer terug.

F. C. de Jong (1826-1876)
In 1865 gebruikte De Jong, een Amsterdamse klokkenmaker, ook een telrad in zijn klok. Dit telrad dreef niet alleen het uurwerk aan, maar sloot ook een contact. Net als Froment, gebruikte hij een bladveer om potentiële energie in op te slaan. de Jong

Het maken van contact en het geven van de impuls aan de slinger plaats vinden wanneer de slinger door zijn nulpunt gaat. Hier is zijn kinetische energie maximaal en wordt de vrijheid van de slinger dus tot een minimum beperkt.
Toch wel een hele verbetering vergeleken met het systeem van Froment.
animatie

Iedere keer dat de slinger naar rechts beweegt, verzet hij een telrad dat een contact sluit die elektromagneten bekrachtigt en een anker aantrekt. Een pin geplaatst op dit anker deformeert vervolgens een bladveer, verbonden met de slinger. Op deze manier wordt potentiële energie opgeslagen in de bladveer die deze energie op zijn beurt weer aan de slinger afgeeft.

Helaas voor De Jong trok zijn uitvinding weinig of geen aandacht van de rest van de wereld. Toch wel opmerkelijk aangezien zijn klok uitgebreid beschreven werd in een gerenommeerd Frans tijdschrift gespecialiseerd in chronometrie.

De klok van De Jong bevindt zich in het museum van Schoonhoven en is één van Nederlands oudste elektrische klokken die de tand des tijd overleefd heeft.

David Gill (1843-1914)
Zowat aan de andere kant van de wereld in Zuid-Afrika, adopteerde David Gill, Gill destijds van 1879 tot 1907 directeur van de Koninklijke Sterrenwacht van Kaapstad, het systeem van Froment. In 1879 verving hij de veerkracht die Froment gebruikte weer door gravitatiekracht.
Hij gaf de Cambridge Scientific Co Ltd opdracht deze klok te bouwen om experi-menten met telescopen te kunnen uitvoeren.
animatie

Helaas is tot nu toe niets van zijn klok teruggevonden.

Wanneer de slinger naar links beweegt komt hij in elektrisch contact met een gravitatiearm. Een elektromagneet wordt vervolgens bekrachtigd en trekt een anker weg, waardoor de gravitatiearm zijn potentiële energie aan de slinger af kan staan. Wanneer het contact verbroken wordt, zet dit anker de gravitatiearm weer terug.

Eén van de problemen van de klok van de Gill was weer de gebrekkige manier van het maken van contact. Zoals altijd, maakte de beperkte druk die de slinger kon leveren het contact onbetrouwbaar.

Geschiedenis van de ontwikkeling van de elektrische klok