Außerdem: Mechanische Uhr, Funkuhr, Solaruhr, Digitaluhr, Analoguhr & Atomuhr

Generell kann man zwischen mechanischen Uhren und elektrischen Uhren unterscheiden. Prinzipiell besitzen alle Uhren drei wesentliche Funktionseinheiten: Einen Energiespeicher, einen Zeitmesser und eine Zeitanzeige.

Der Energiespeicher

Der Energiespeicher stellt bei einer Uhr die Energie zur Verfügung, die zum Betrieb der Uhr benötigt wird.

Der Energiespeicher ist bei einer mechanischen Uhr ebenfalls „mechanisch“ strukturiert. Er speichert „potentielle Energie“ in Form von „Lage-Energie“ (z.B. Uhrgewichte bei einer Standuhr) oder „Spann-Energie“ (z.B. in Form einer Spiralfeder bei einer Armband- oder Taschenuhr).

Der Energiespeicher bei einer elektrischen Uhr ist logischerweise elektrisch strukturiert – und zwar in Form einer Batterie, eines Akkus oder eines Kondensators.

Der Zeitmesser

Der Zeitmesser zählt bestimmte, vorher festgelegte gleichartige Zeiteinheiten und steuert im regelmäßigen Takt dieser Zeiteinheiten die Zeitanzeige.

Zeitmesser bei einer mechanischen Uhr

Bei einer mechanischen Uhr kann der Zeitmesser als Pendel (Standuhr) oder als Unruh (Armbanduhr, Taschenuhr) ausgebildet sein. Bei der Zeitzählung wird die extreme Gleichmäßigkeit der Bewegung ausgenutzt, um die Zeiteinheiten zuverlässig und genau zu „zählen“. Wenn das Pendel beispielsweise eine Sekunde braucht, um vom rechten Wendepunkt zum linken zu schwingen, dann weiß man, dass nach 60 Halbschwingungen 60 Sekunden (also eine Minute) vergangen sind. Wenn die Unruh einer Armbanduhr in einer Sekunde fünf Mal ihre Rotationsrichtung ändert, dann weiß man, dass nach 300 Richtungsänderungen ebenfalls 60 Sekunden vergangen sind.

Ein kleiner Mechanismus, die sogenannte „Hemmung“, gibt jeweils am Wendepunkt einer Halbschwingung einem speziellen Zahnrad die Möglichkeit, ein kleines Schrittchen weiter zu drehen, bevor eine kleine Sperrklinke die Bewegung wieder stoppt. Dieses Stoppen der Zahnradbewegung ist als leises Klicken hörbar. Das „Ticken der Uhr“ – welches typisch für mechanische Uhren ist. Und nicht wie oft vermutet, vom Sekunden-Zeiger selbst stammt.

Die Hemmung regelt praktisch die Weiterschaltung der Zeitanzeige in einem bestimmten Takt. Dieser Takt wird von der Unruh oder dem Pendel vorgegeben. Die Energie für die Durchführung der Zeitmessung sowie die Bewegung der Anzeige werden vom Energiespeicher geliefert.

Zeitmesser bei einer Quarzuhr

Bei einer Quarzuhr werden auch mechanische Schwingungen gezählt, allerdings die viel schnelleren Schwingungen eines winzigen Quarzkristalles. Dieser wird elektrisch nach dem Piezo-Effekt zum Schwingen angeregt. Nach genau 2.359.296 Schwingungen wird ein kleiner Impuls auf die Anzeige weitergeleitet. Die Anzeige springt um eine Sekunde weiter. Da der Quarzkristall deutlich stabiler schwingt und wesentlich weniger von Umgebungsbedingungen beeinflusst wird, ist diese Art der Zeitmessung deutlich genauer als die der klassischen rein mechanischen Ausführungen.

Andere elektrisch betriebene Uhren nutzen zur Zeitmessung die Zählung der Frequenz der Versorgungsspannung. Da diese Uhren meist von einem Synchronmotor angetrieben werden, kann sich der Sekundenzeiger auch kontinuierlich bewegen. Das typische Springen des Zeigers entfällt bei dieser Variante. Oft werden diese Uhren noch zusätzlich durch ein Referenzsignal korrigiert. Beispiel: Bahnhofsuhren.

Die Zeitanzeige

Bei der Anzeige der Uhrzeit unterscheidet man prinzipiell zwischen der analogen und der digitalen Anzeige.

Anloge Zeitanzeige bei Uhren

Die analoge Anzeige stellt die Zeit typischerweise über Zeiger (oder Scheiben) auf einer fest beschrifteten Skala dar. Vergleichbar einem analogen Zeigerinstrument, etwa dem Tachometer eines Autos. Diese Anzeige könnte man auch als „grafisch analog“ bezeichnen.

Digitale Zeitanzeige bei Uhren

Bei der digitalen Anzeige wird der Zeitmesswert an ein Segment- oder Punktmatrix-Display weitergeleitet. Dieses stellt elektronisch unterstützt dort die Zeit in Form von Zahlen dar. Diese Form der Anzeige könnte man auch als „numerisch digital“ bezeichnen.

Es gibt darüber hinaus noch Mischformen, bei denen mit mechanisch umklappenden Plättchen eine numerische Zeit dargestellt wird, oder – anders herum – gibt es auch Grafikdisplays, die elektronisch eine mechanische Anzeige simulieren.

Analoguhren können sowohl mechanisch als auch elektrisch betrieben werden. Die Art der Anzeige ist hier entscheidend für diese Klassifikation. Digitale Uhren sind fast ausschließlich elektrisch betrieben.

Unterschiede von Automatikuhr, Quarzuhr & weiterer Uhren

Eine mechanische Uhr ist ein Zeitmessgerät, bei dem die Energiespeicherung, die Zeitmessung und die Anzeige mechanisch erfolgen (Federn, Zahnräder, Zeiger, Zifferblatt). Gute mechanische Uhren, die zusätzlich gut justiert sind, schaffen es, die Gangabweichungen zwischen -10 und +20 Sekunden pro Tag zu halten.

 Eine Automatikuhr ist eine Sonderform einer mechanischen Uhr. Bei Ihr wird ein winziger Teil der Bewegungsenergie des Trägers dazu genutzt, um die Feder „automatisch“ während der Bewegung des Armes nachzuspannen. Ansonsten verhält sie sich wie eine Handaufzugs-Uhr und hat auch eine vergleichbare Gangabweichung.

Bei einer Handaufzug-Uhr wird die Feder durch regelmäßiges Aufziehen (Drehen der Uhrkrone) nachgespannt. Sie stellt die Urform der mechanischen Armbanduhr dar.

Als Gangreserve bezeichnet man die Zeit, die eine mechanische Uhr bei voll aufgezogener Uhrfeder läuft, ohne stehen zu bleiben. Die Gangreserve einer mechanischen Uhr sollte deutlich über 24 Stunden liegen, damit einmaliges Aufziehen pro Tag ausreicht, um einen dauerhaft unterbrechungsfreien Gang zu gewährleisten.

Die Quarzuhr ist eine Sonderform der elektrischen Uhr, die aufgrund ihrer Ganggenauigkeit, Robustheit und Zuverlässigkeit fast alle anderen Formen von elektrischen Uhren verdrängt hat. Zumindest im mobilen Bereich. Bei stationären Uhren gibt es noch solche, die über Netzstrom versorgt werden und sich an der Netzfrequenz orientieren (siehe oben). Gute Quarzuhren haben eine Abweichung von weniger als einer Sekunde am Tag.

Eine Atomuhr ist eine aufwendige, technische Apparatur, die das Schwingungsverhalten einzelner Atome zur Zeitmessung nutzt. Sie stellt zur Zeit die genauesten Ausführungen aller Uhren dar. Ihre Abweichung ist unvorstellbar gering (Standardabweichung 10 hoch -17) und damit nur noch von technischer Bedeutung. Die ermittelte Uhrzeit wird per Funk übertragen und ist von Funkuhren darstellbar. Etwa 260 verknüpfte Atomuhren weltweit stellen die Referenz für die weltweite Zeitmessung dar.

Eine Funkuhr ist ebenfalls eine elektrische Uhr, die normalerweise als Quarz- oder Synchronuhr läuft, aber von Zeit zu Zeit ein Funksignal empfängt welches die Zeitanzeige nochmals präzise korrigiert.

Bei einer Solaruhr wird der elektrische Energiespeicher (meist ein Hochleistungskondensator) über einfallendes Licht nachgeladen. Insofern kann man die Solaruhr als die „Automatikuhr unter den elektrischen Uhren“ sehen.

Kommentar schreiben

*

Sie erreichen uns von Montag bis Freitag von 9:00 - 18:00 Uhr:
Botta-Design
Klosterstraße 15a
61462 Königstein

Tel.: +49 6174 961188
Fax: +49 6174 961189
info@botta-design.de