موقته

Timer - Minuterie

المؤقِّتة

 

المؤقِّتة timer أداة تستخدم لتسجيل مجالات زمنية من دون بيان للوقت. كما يطلق اسم مؤقِّتة على المبدِّل أو المنظِّم الذي يتحكم بتفعيل آلية أخرى عند أزمنة محددة أو تعطيلها، كتلك المستخدمة في الأفران الكهربائية.

لمحة تاريخية

جاء ظهور المؤقتات بأنواعها المختلفة تطبيقاً لتقانات قياس الزمن وأدواته. ومن ثم فإن تاريخ المؤقتات وخصوصاً الكرونومتر مرتبط بتاريخ الساعات. ولا يعود الفضل في اختراع الساعة إلى شخص معين، بل إلى مساهمات أجيال عديدة. فقد اعتمد الإنسان القديم على موضع الشمس في السماء لتحديد الوقت، ثم استخدم المصريون القدامى الظل الناجم عن المسلات الضخمة (3500 قبل الميلاد) لمعرفة الوقت، وظهرت بعد ذلك الساعة المائية hourglass البدائية فالساعة الرملية الزجاجية (700 بعد الميلاد).

وحدثت قفزة نوعية قرابة القرن الرابع عشر مع ظهور أولى الساعات الميكانيكية النابضية أو الوزنية، ثم اخترعت الساعة النواسية في عام 1656 على يد كريستيان هيغنزChristian Huygensالتي اتصفت بدقة أكبر من سابقاتها. ومع بزوغ فجر القرن العشرين ظهرت أولى ساعات المعصم، وبعد نصف قرن من ذلك بدأت الساعات الرقمية بالظهور.

وتمثل التطور الكبير الذي شهدته الساعات في اختراع الساعة الذرية التي تستخدم اهتزازات ذرات السيزيوم cesium لتحديد الوقت، وتوصل العلماء في عام 1999 إلى تحسين دقتها لتبلغ 1 ثانية على مدى 20 مليون سنة، وهي الأكثر دقة في العالم.

أنواع المؤقِّتات

الشكل (1) مؤقت ميكانيكي

للمؤقِّتة أنواع مختلفة، فمنها الميكانيكي والكهرميكانيكي والرقمي والبرمجي.

1ـ المؤقِّتات الميكانيكية

استخدَمت أولى المؤقِّتات الميكانيكية (الشكل 1) الآليات النموذجية للساعات مثل مضبط الانفلات escapement أو النابض، لضبط سرعتها. وهناك آليات زهيدة الثمن إنما غير دقيقة، وأخرى أكثر دقة تشبه ساعات التنبيه الصغيرة.

وتتمثل الميزة الرئيسية للمؤقِّتات الميكانيكية في عدم الحاجة إلى مدخرة «بطارية» ومن ثَم يمكن تخزينها فترات زمنية طويلة. ولعل أكثر تطبيقاتها شهرة هي التحكم بالمتفجرات.

2ـ المؤقِّتات الكهرميكانيكية

للمؤقِّتات الكهرميكانيكية نوعان رئيسيان: الأول حراري له إصبع معدني مصنوع من معدنين لهما معامل تمدد حراري مختلف (البرونز والفولاذ أكثرها استخداماً). وعندما يتدفق تيار كهربائي عبر هذا الإصبع يتسبب بتسخينه، فيتمدد جانب أكثر من الآخر؛ مما يؤدي إلى ابتعاد التماس الكهربائي عند نهاية الإصبع عن تماس مبدل كهربائي أو ينشئ تماساً (وكلا النوعين مستخدم). أما الاستخدام الحالي الأكثر شيوعاً لهذا النوع من المؤقِّتات فهو في وحدات الوميض التي تومض إشارات انعطاف المركبات.

أما النوع الثاني من المؤقِّتات الكهرميكانيكية (مؤقِّت الحدبة cam) فيستخدم محركاً متناوباً متزامناً صغيراً يقوم بتدوير حدبة حول مشط من تماسات التبديل. والتطبيق الأكثر شيوعاً لهذه المؤقِّتات حالياً هو في الغسالات والمجففات والجلايات الآلية. ولهذا النوع من المؤقِّتات عادة قابض احتكاكي بين رتل المسننات والحدبة، مما يسمح بتدوير الحدبة لإعادة ضبط الزمن.

الشكل (2) مؤقت رقمي ثنائي القناة

الشكل (3) مؤقت قابل للبرمجة

الشكل (4) كرونومتر هاريسون رقم 4

وقد بلغت المؤقِّتات الكهرميكانيكية ذروتها في الخمسينيات والستينات من القرن العشرين بسبب استخدامها المكثف في الأنظمة الفضائية وأنظمة التسليح. إذ استُخدمت المؤقِّتات الكهرميكانيكية المبرمجة للتحكم في إطلاق أولى الصواريخ الحاملة والصواريخ البالستية.

3ـ المؤقِّتات الرقمية

تتميز المؤقِّتات الرقمية digital timers (الشكل 2) بدقة أعلى من دقة المؤقِّتات الكهرميكانيكية لكونها تعتمد على الكوارتز وعلى دارات إلكترونية خاصة. وقد أسهمت الدارات المتكاملة في جعل المؤقِّت الرقمي أقل تكلفة من كثير من المؤقِّتات الميكانيكية والكهرميكانيكية. وتُنفذ المؤقِّتات الفردية باستخدام رقاقة chip وحيدة بسيطة مثل الدارة المتكاملة 555، ومنها ما ينفذ بشكل برمجي. وتستخدم المتحكمات المعاصرة (الشكل 3) متحكماً منطقياً قابلاً للبرمجة PLC عوضاً عن علبة مملوءة بالأجزاء الكهرميكانيكية.

4ـ المؤقِّتات الحاسوبية

تمتلك معظم الأنظمة الحاسوبية عدداً من المؤقِّتات الإلكترونية. وهي عادة عبارة عن عدادات رقمية توضع على رقم معين من قبل البرمجية، ثم تَعُد تنازلياً حتى الصفر. وعند بلوغ الصفر تقوم بوقف الحاسوب. ويستخدم ذلك لقياس أحداث أو التحكم بالمحركات.

كما تستخدم الأنظمة المدمجة عادة مؤقِّتاً عتادياً لتنفيذ لائحة من المؤقِّتات البرمجية.

الكرونومتر (الساعة فائقة الدقة)

كان يُطلق فيما مضى اسم كرونومتر chronometerعلى كل ساعة ذات دقة كافية وطويلة الأمد. واستُخدمت الكرونومترات معياراً للزمن محمولاً على متن مركبة، بهدف تحديد خط الطول بوساطة الملاحة الفلكية.

أما اليوم فلا يسمح باستخدام مصطلح كرونومتر إلا للساعات الحاصلة على شهادة معهد الاختبار الرسمي السويسري Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres. ولا تتأثر ساعات الكرونومتر الحديثة افتراضياً بالعوامل البيئية، مثل التغيرات بالموقع والحرارة. وتستطيع معظم الكرونومترات المحافظة على الزمن بدقة تقارب ثلاث ثوانٍ باليوم، وكثير منها تبلغ دقته 0.1 ثانية باليوم.

وقد أدت الكرونومترات دوراً مهماً في الملاحة من منتصف القرن الثامن عشر حتى العشرينات من القرن العشرين؛ إذ ساعدت على تحديد خطوط الطول، فقد كان بمقدور الملاحين قبل ذلك التاريخ تحديد خط العرض بيسر، أما خط الطول فكان أمراً عسيراً. وأعلنت الحكومة البريطانية في عام 1712 عن جائزة لمن يصمم أداة تحدد خط طول سفينة ضمن ارتياب 30 ميلاً بحرياً في نهاية رحلة مدتها ستة أسابيع. وتمكن النجار الإنكليزي جون هاريسون John Harrison من تصميم الأداة المطلوبة وصنعها، ثم صنع على مدى العقود الثلاثة التالية كرونومترات أصغر حجماً وأكثر دقة. وتمكن في عام 1762 بفضل كرونومتره الرابع H4 (الشكل 4) من الحصول على دقة خمس ثوانٍ بعد رحلة استغرقت 81 يوماً على متن سفينة.

كما اخترع صانع الساعات الفرنسي بيير لو روا Pierre Le Roy في عام 1763 كرونومتراً مقاوماً للأخطاء الناجمة عن التغيرات في الحرارة. وعندما بدأت الحكومات في العشرينات من القرن العشرين باستخدام الراديو لبث الزمن بدقة عبر أرجاء المعمورة؛ تقلصت أهمية الكرونومترات على متن السفن. وجاء ظهور أنظمة تحديد الموقع الساتلية في الستينات من القرن العشرين لتجعل من الكرونومترات أدوات احتياطية.

الآفاق المستقبلية

حقق الإنسان على مر 5000 عام تقدماً كبيراً في مجال تحديد الوقت وتسجيله. وشهدت تقنيات التوقيت تطوراً دائماً وستستمر على ذلك النحو في المستقبل. وقد يتوصل الإنسان في يوم ما إلى اختراع ساعة تحقق الهدف الذي طالما سعى إليه وهو الدقة الكاملة (100%) من دون فقد ثانية أو كسب أخرى على مدى بلايين السنين. وستحظى كل ساعة أو مؤقِّتة مع تقدم الزمن بمزايا إضافية، كالقدرة على التزامن مع الساعات الذرية بوساطة الأمواج الراديوية. وستنعم ساعات المعصم وخاصة الكونومترات أيضاً بمزايا جديدة مثل أجهزة الراديو المدمجة وشاشات الإظهار التي تبين الارتفاع والحرارة ونبضات القلب.

محمد خالد شاهين

الموضوعات ذات الصلة:

 

الدارات الإلكترونية ـ الساعات.

 

مراجع للاستزادة:

 

- RUPERT T. GOULD, Marine Chronometer: Its History and Developments (Antique Collectors’ Club, 1988).

- G. J.WHITROW, Time in History (Oxford University Press, 1989).

---

- التصنيف : التقنيات (التكنولوجية) - النوع : تقانة - المجلد : المجلد العشرون، طبعة 2008، دمشق - رقم الصفحة ضمن المجلد : 80 مشاركة :