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Wie funktioniert eine Uhr?

Die Uhr ist inzwischen zu einem unverzichtbaren Begleiter im Alltag geworden und dient nicht nur zur Anzeige der Zeit, sondern auch als modisches Accessoire. Dennoch stellen sich viele Nutzer die Frage, wie eine Uhr eigentlich funktioniert. Grundsätzlich funktioniert jede Uhr zwar nach dem gleichen Prinzip – dennoch gibt es hier auch ein paar grundlegende Unterschiede, die wir in dem nachfolgenden Text erklären.

Die Analoguhr

Die Analoguhr verfügt im Gegensatz zur Digitaluhr über ein Ziffernblatt mit Zeigern und beinhaltet im Inneren des Gehäuses ein Minutenrad, ein Viertelrohr, welches den Minutenzeiger trägt, ein Stundenrad, welches den Stundenzeiger trägt, sowie ein Wechselrad, welches den Minutenzeiger und den Stundenzeiger miteinander verbindet. Alle diese Räder sind wichtige Bestandteile des Zeigerwerks und für die Anzeige der Uhrzeit unverzichtbar.

Das gesamte Zeigerwerk einer Analoguhr ist für die Übertragung des Antriebes der Minutenradwelle zuständig. Sowohl das Minutenrad als auch das Wechselrad und das Stundenrohr übersetzen die jeweilige Geschwindigkeit des entsprechenden Zeigers. Die vom Viertelrohr ausgehende Umdrehungsgeschwindigkeit wird mittels eines Wechselrades sowie eines Wechseltriebes übergehend auf das Stundenrohr im Verhältnis 1 zu 12 reduziert, sodass sich das Stundenrohr in einer Stunde nur um eine zwölftel Umdrehung dreht. Handelt es sich bei der Analoguhr hingegen um eine Variante mit einem Ziffernblatt mit einer 24-Stunden-Skalierung, so beträgt das Übersetzungsverhältnis 1 zu 24.

Sowohl das den Minutenzeiger tragende Viertelrohr als auch das den Stundenzeiger tragende Stundenrohr sind über eine Rutschkupplung mit der Minutenradwelle beziehungsweise dem Minutenrohr verbunden. Mittels der Rutschkupplung ist es möglich, nach dem stufenweisen Ziehen der Krone die Zeit einzustellen.

Für die Anzeige der Uhrzeit werden die Zeiger der Uhr von dem innenliegenden Uhrwerk angetrieben. Hierfür benötigt das Uhrwerk jedoch Energie, die es entweder über eine Batterie bezieht oder über ein Aufzugsrad, mit dem die Spiralfeder manuell aufgezogen wird.

Die Quarzuhr

Bei einer Quarzuhr handelt es sich um eine elektronische Uhr, welche über eine kleine Batterie verfügt, die der Energiezuführung dient. Eine Quarzuhr wird also nicht etwa, wie eine mechanische Uhr, mittels einer Zugfeder angetrieben. Die meisten Quarzuhren verfügen über eine digitale Anzeige aus Flüssigkristallen, es gibt aber auch Uhren mit einer analogen Anzeige, welche über ein Ziffernblatt und ebenso über Zeiger verfügen. Der regulierende Quarzkristall wird meist industriell produziert.

Durch hohen Druck beginnt der Quarzkristall, sich zu verformen, wodurch im Inneren des Quarzes eine elektrische Spannung entsteht. Durch äußere elektrische Reize beginnt der Quarz schließlich, zu schwingen, wodurch wiederum ein elektronischer Reiz entsteht und somit ein endloser Kreislauf beginnt, der den Quarz schließlich dauerhaft in Bewegung hält. Die Bewegung der Zeiger geschieht schließlich mittels eines sogenannten Quarzoszillators.

Viele Menschen können eine Quarzuhr nicht von einer mechanischen Uhr unterscheiden. Dabei gibt es zwischen einer Quarzuhr und einer mechanischen Analoguhr durchaus gewisse Unterschiede. So ist beispielsweise bereits beim Sekundenzeiger ein klarer Unterschied zu erkennen. Denn während dieser bei einer Quarzuhr regelrecht von einer zur nächsten Position springt, gleitet er bei einer mechanischen Analoguhr beinahe stufenlos über das Ziffernblatt.

Die Automatikuhr

Der Aufbau einer Automatikuhr entspricht grundlegend der einer herkömmlichen mechanischen Armbanduhr. Allerdings wird die Feder bei einer Automatikuhr nicht von Hand mittels der Krone aufgezogen, sondern dies geschieht durch Bewegung über einen meist nur halbkreisförmig ausgebildeten Rotor oder eine Pendelschwungmasse. Eine Pendelschwungmasse wird inzwischen allerdings in der Regel nicht mehr verwendet, sondern fand sich im Grunde nur in einigen frühen Modellen der Automatikuhr.

Der Rotor einer Automatikuhr ist meist kugelgelagert und dreht sich durch Bewegung der Armbanduhr im Uhrengehäuse, wodurch der Aufziehmechanismus in Gang gesetzt wird. Damit die Zugfeder nicht überdreht wird und infolgedessen einen Schaden davon trägt, befindet sich auch in einer Automatikuhr eine Rutschkupplung, die ein Überdrehen der Feder verhindert, sobald diese vollständig aufgezogen ist.

Automatikuhren können aber nicht nur mechanische Armbanduhren sein. Denn es gibt auch sogenannte Autoquarz-Uhren, bei denen der Rotor nicht etwa eine Zugfeder aufzieht, sondern den Quarz mit Energie versorgt. Durch Bewegung der Uhr wird gleichermaßen wie bei einer mechanischen Uhr ein Rotor in Bewegung versetzt, der jedoch einen kleinen elektrischen Generator antreibt, welcher wiederum einen kleinen Akku oder einen Kondensator auflädt, von dem der Quarzkristall schließlich seine Energie bezieht.

Artikelbild: © ThomasLENNE / Shutterstock

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