Teplotní kompenzace
Teplotní kompenzace znamená vyrovnávání vlivu teploty na nějaký oscilátor, měřicí zařízení a podobně. Nejprve vznikla u kyvadlových hodin, později i u setrvačkových (přenosných), velký význam měla ve vysokofrekvenční technice.
Hodiny
Vlastní frekvence kyvadla závisí na jeho délce, která se s teplotou mění. U přesných kyvadlových hodin se proto od 18. století používaly různé techniky, jak tyto změny vyrovnávat. Mezi nejběžnější patřilo tak zvané roštové kyvadlo s tyčkami z různých kovů uspořádaných vedle sebe tak, aby se jejich roztažení vyrovnávala a celková účinná délka kyvadla s teplou neměnila. Jiný způsob bylo naplnění duté kyvadlové tyče rtutí. Jak hladina rtuti s rostoucí teplotou stoupala, těžiště kyvadla zůstávalo na tomtéž místě.
Složitější je kompenzace setrvačky přenosných hodin, protože s teplotou se mění jak rozměry setrvačky, tak také modul pružnosti vlásku. Řešením byl bimetalický věnec setrvačky: vnější vrstva z mosazi s větším koeficientem roztažnosti, vnitřní vrstva z oceli s menším. Věnec byl na dvou místech rozříznut, takže oba segmenty se s rostoucí teplotou ohýbají směrem dovnitř a přibližně vyrovnávají oba vlivy.
Od konce 19. století se však místo složitých a nespolehlivých kompenzací přecházelo na materiály s nepatrnou teplotní roztažností. U kyvadel to byly například křemenné tyče a později ocelové slitiny s nepatrnou nebo žádnou roztažností (invar). Ty se pak používají i jako materiál pro výrobu setrvaček a vlásků.
Vysokofrekvenční oscilátory
Stálost kmitočtu vysílače je podmínkou, aby se vysílače na hustě zaplněných pásmech nerušily a u vysoce selektivních komunikačních přijímačů podmínkou pro udržení stálého spojení. K teplotní kompenzaci oscilátorů u vysílačů a komunikačních přijímačů se používaly složité kombinace kondenzátorů s kladným a záporným teplotním koeficientem. S vývojem nových materiálů se však i zde od poloviny 20. století používají raději křemenné výbrusy ("krystaly") s nepatrným teplotním koeficientem.
Odkazy
Související články
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu teplotní kompenzace na Wikimedia Commons
Literatura
- M. Hajn, Základy jemné mechaniky a hodinářství. Praha 1953
Média použitá na této stránce
Diagram showing operation of temperature compensated "gridiron" pendulum, invented in 1726 by British clockmaker John Harrison. The pendulum uses rods of a high thermal expansion metal, zinc (yellow) to compensate for the expansion of rods of a low thermal expansion metal, iron (blue), so the overall pendulum doesn't change in length with temperature changes. Therefore the period of swing of the pendulum, and the rate of the clock, are constant with temperature.
A bimetallic temperature compensated balance wheel from an early 1900s pocket watch. 1.8cm diameter. The rim is made of two bimetallic semicircular arms, composed of a layer of brass on the outside fused to a layer of steel on the inside. As the temperature increases, the arms bend slightly inward, causing the balance to oscillate faster, to compensate for the thermal loss of elasticity of the spring. Moving opposing pairs of weights nearer the ends of the arms (1) increases temperature compensation. Unscrewing pairs of weights near the spokes (2) slows the oscillation rate.