Класифікація годин:
За розмірами і портативності:
- кишеньковий годинник;
- наручний годинник;
- каретні годинник;
- настільний годинник;
- настінний годинник;
- підлоговий годинник;
- баштовий годинник.
За механізмом вимірювання:
- сонячний годинник;
- вогняні годинник;
- пісочний годинник;
- водяний годинник;
- механічний годинник;
- камертонні годинник;
- кварцові годинники;
- електронний годинник;
- астрономічний годинник;
- атомний годинник.
Сонячний годинник - ці години засновані на тому, що сонце відкидає тінь від предметів, і його шлях по небу однаковий в однакові дні різних років. Використовуючи розкреслений коло і поправки на широту місцевості можна оцінити, який зараз година.
Водяний годинник, також звані клепсидрою мають принцип дії схожий з пісочним годинником.
Поряд з сонячним годинником, можливо, є найстарішими приладами для вимірювання часу, якщо не брати до уваги вертикальну палицю-гномон по довжині падаючої тіні якого якого орієнтувалися в часі стародавні скотарі. Враховуючи глибоку старовину водяних годин, де і коли вони вперше з'явилися науці не відомо. Чашоподібний відтік є найпростішою формою водяних годин, і, як відомо, існував у Вавилоні і в Єгипті близько XVI століття до нашої ери. В інших регіонах світу, включаючи Індію і Китай, також є давні ознаки існування водяних годин, але самі ранні дати їх появи є менш визначеними. Деякі автори, однак, пишуть, що водяний годинник були в цих областях вже на початку 4000 до н. е.
За давньогрецької і давньоримської цивілізаціями визнається пріоритет в удосконаленні форми водяних годин, які отримали складний комплекс зубчастих передач, розрахований на цілодобову роботу і складався з химерного механізму. Покращення також сприяли підвищенню точності. Ці досягнення були передані через Візантію в ісламський світ, і, в кінцевому рахунку, проробили свій шлях назад до Західної Європи. Незалежно від греко-римського світу, китайці розробили свої власні ускладнені водяний годинник в 725 році, передавши свої ідеї Кореї і Японії.
Деякі проекти водяних годин були розроблені незалежно один від одного, а деякі знання були перенесені за допомогою поширення торгівлі. У суспільствах, що передують сучасному, не було потреби в особливо точних методах з підвищеними вимогами до хронометрирование, подібно існуючим в сучасному індустріальному суспільстві, де кожну годину роботи або відпочинку контролюється, і робота може почати або закінчити в будь-який час, незалежно від зовнішніх умов. Замість цього, водяний годинник в стародавніх суспільствах використовувалися в основному для астрологічних вимірювань. Ці ранні водяні годинники були відкалібровані з сонячним годинником. Ніколи не досягаючи рівня точності сучасних годин, водяні годинники були найточнішими протягом декількох тисячоліть і широко використовувалися як пристрої хронометражу, поки в Європі в XVII столітті були замінені на більш точні маятниковий годинник.
Ісламської цивілізації приписують подальше поліпшення точності водяних годин, ретельно продуманих інженерно. У 797 (або, можливо, 801 року), багдадський халіф з династії Аббасидів, Харун ар-Рашид, подарував Карлу Великому індійського слона по кличці Абул-Аббас разом з «особливо складним зразком» водяних годин.
У XIII столітті, Аль-Джазарі (1136-1206 рр.), Курдський інженер з Месопотамії, який працював на правителя з династії Артукідов Дияр-Бакра Насир аль-Діна, зробив численні годинники всіх форм і розмірів. У книзі описано 50 механічних пристроїв в шести категоріях, у тому числі водяний годинник. Найвідоміші годинник, включали пристрою «Слон», «Писар» і «Замок», які були успішно відновлені.
Пісочний годинник. Цей годинник засновані на тому, що точно відкалібрований річковий пісок проходить через вузький отвір, в 1 піщинку, в однакові проміжки часу. При цьому люди швидко здогадалися використовувати 2 порожнини, з'єднані вузьким перешийком з отвором для пересипання піску. Половинки скляної посудини мали форму чаші і призначалися для вимірювання невеликих проміжків часу, але мали недолік: після пересипання піску з верхньої порожнини в нижню їх доводилося перевертати. На флоті пісочний годинник називалися склянками.
Вогненні годинник вперше з'явилися в Китаї. Вони складалися з спіралі або палички з горючого матеріалу з підвішеними металевими кульками. При згорянні матеріалу кульки падали в порцелянову вазу, виробляючи дзвін. Згодом різновид вогненних годин з'явилася і в Європі. Тут використовувалися свічки, на які рівномірно наносилися мітки. Відстань між мітками служило одиницею часу.
Механічні годинники. У всяких механічних годинників потрібно розрізняти чотири істотних частини:
- двигун (пружина або гиря)
- передавальний механізм зубчастих коліс
- регулятор, що обумовлює рівномірність руху
- розподільник або спуск, з одного боку, передавальний від двигуна імпульси регулятору, необхідні для підтримки коливання останнього, і, з іншого боку, підкоряє рух передавального механізму, а отже, і дія двигуна закономірності коливання регулятора.
Вимірником часу у вузькому сенсі слова служить регулятор. Зубчасті колеса, скріплені з ними стрілки циферблата - лічильники відміряних регулятором одиниць часу. Визнаючи добове обертання землі навколо її осі суворо рівномірним, в ньому маємо єдиний масштаб для порівняння проміжків або одиниць часу. Звичайно за одиницю часу приймається секунда, 1/86400 частину доби. Регулятори годинникових механізмів влаштовуються так, щоб відміряють ними проміжки часу дорівнювали або цілої секунді, або половині, чверті або однієї п'ятої секунди. Якщо регулятор почне чомусь відмірювати менші проміжки часу, лічильник вкаже більше їх число в даному періоді часу. У цьому випадку годинник, як кажуть, ідуть вперед. Якщо ж інтервал регулятора більше заданого - годинник відстають. Домовившись про початковий момент доби, інакше кажучи, про момент, коли лічильник годин повинен показувати нуль протёкшіх одиниць часу, приходимо до поняття про поправку годин. Вона позитивна, якщо годинник відстали, негативна - якщо пішли вперед. Зміна поправки годин за певний проміжок часу називається ходом годин (наприклад, добовий, тижневий, часовий хід). Хід позитивний, якщо годинник відстають, негативний, якщо годинник йдуть вперед. Хід виражає собою саме ухилення відмірюються регулятором проміжків часу від прийнятої одиниці. Поправка годинника є величина умовна і, крім того, в будь-який момент простим пересуванням хвилинної стрілки лічильника поправка годин може бути зроблена менше однієї хвилини.
Гідність же годин полягає в малості, а головне - в сталості ходу. Хід хороших астрономічних годин і хронометрів повинен по можливості не залежати від змін температури, тиску, вологості повітря, випадкових поштовхів, стирання осей механізму, згущення змащуючого масла, молекулярних змін у різних частинах механізму. Астрономічний годинник діляться на два основних типи:
- «Постійні», в яких рушійною силою служить тяжкість гир, а регулятором коливання маятника
- «Переносні», де рух виробляється силою пружності розгортається поступово пружини, а регулюється коливаннями пружною, тонкою спіралі, з'єднаної з т. Зв. балансом.
Годинникові механізми «постійного» типу називаються в астрономії «годинами» у тісному сенсі слова або «маятниками». Вони знаходяться на обсерваторіях при постійних астрономічних інструментах, укріплені на кам'яних стовпах або в стене- часто поміщають годинник в підвалі обсерваторії, щоб оберегти по можливості від змін температури. Підвал відвідують тільки для заведення годин, так як навіть теплота тіла може вплинути на їх перебіг. Показання ж годин, тобто «удари» маятника (завжди секундного), порівнюють з іншими годинами за допомогою мікрофона, встановленого в підвалі і сполученого з телефоном (цей вираз, хоча й загальноприйнято, але абсолютно невірно. Удари «цокання» виробляє не маятник ( регулятор), а механізм спуску). При належній установці і відході «постійні» астрономічний годинник повинні мати добовий хід не більше 0,3 с, а його добові зміни не повинні перевершувати однієї сотої секунди.
Годинникові механізми другого типу називаються хронометрами. Розрізняють «столові», або бокс-хронометри (розміри їх приблизно 1frac12--2 Децім. Діаметром, 1 Децім, висотой- одне просте коливання балансу триває frac12- секунди), і кишенькові хронометри. Якості кишенькових хронометрів в середньому чутливо нижче якостей їдалень. Хронометри служать при визначенні географічних положень місць, при роботах переносними астрономічними інструментами, при визначенні часу і довготи в море. Столові хронометри на кораблях поміщаються на прирості Кардана. Постійні годинник («маятники») майже виключно, а хронометри в більшості випадків регулюються на секунди зоряного часу - «зоряні» годинник і хронометри. Рідше вживаються «середні» хронометри (тобто йдуть по середньому часу). Вибір обумовлений зручністю спостережень або їх обробки для тих чи інших завдань астрономів.
У годиннику і хронометрах астрономами цінуються ще певні, але не різкі і без зайвих шумів удари («цокання»). Як кращих майстрів астрономічних годин або хронометрів потрібно назвати Кессельса, Піля, Дента, Тиде, Ховю, Кнобліха, Фродшема, Нардена. Творці «вищого» годинникового мистецтва і годинникових механізмів: Петро Леруа, Джон Гаррісон, Джордж Грехем, Дютертр, Джон Арнольд, Фердинанд Берту, Юргенсен.
Ходики - невеликі стінний годинник спрощеного пристрої з гірямі- варіант механічних годинників з маятником, анкерним спуском і гирями в якості двигуна. В якості маятника в деяких моделях використовували дві «ноги», що рухаються в протихід один одному. Зустрічається різновид з боєм (ще один ланцюжок зі знімною гирею для бою, яку можна при бажанні зняти з ланцюжка і повісити поряд на спеціальний гачок - так званий «режим без бою»).
Годинник із зозулею - настінний годинник у витонченому корпусі, найчастіше механічний годинник (ходики) з боєм, що імітує спів зозулі. Зазвичай звукові сигнали (від одного до дванадцяти) лунають щогодини, відраховуючи поточний час і нерідко перемежовуючись ударами гонга («бум - ку-ку»). Механізм, що імітує зозулю, розроблений в середині XVIII століття і з тих пір практично не зазнав змін. Батьківщиною годин з зозулею вважається розташований в центрі регіону Шварцвальд німецьке містечко Тріберг, принаймні, саме там розташований музей годинників з зозулею.
Кварцові годинники. Різновид електронно-механічних годинників. Принцип дії заснований на п'єзоелектричного ефекту, властивості кристалів кварцу, наприклад, деформуватися під впливом зовнішнього електричного поля, а також поляризуватися при механічній деформації. При цьому кристал кварцу, володіючи маленькими розмірами, може в значно більшій мірі стабільно генерувати коливання, що мають високу тимчасову і температурну стабільність. Механізм кварцових годин складається з елемента живлення, електронного генератора, лічильника подільника і вихідного каскаду підсилювача, навантаженого на котушку синхронного електродвигуна, який через систему зубчастих коліс приводить в рух стрілки годинника.
Електронний годинник. Годинники, засновані на підрахунку періодів коливань від задає генератора за допомогою електронної схеми і виведенні інформації на цифровий дисплей.
Перші електронні годинники робилися на окремих лампах потім транзисторах і мікросхемах.
Перший наручний електронний годинник володіли світлодіодним дисплеєм, але вони могли показувати час дуже недовго: надто ненажерливими виявлялися світлодіоди. Потім використовували властивості рідких кристалів орієнтуватися в зовнішньому електричному полі і пропускати світло з одним напрямком поляризації. Будучи поміщеним між двома поляризаторами, світло від зовнішнього джерела зовсім поглинався системою поляризатор-рідкий кристал-поляризатор-відбивач при наявності електричного поля ставав темним і утворював елемент зображення. В результаті цього було значно знижено енергоспоживання, і заміна елементів живлення відбувається набагато рідше.
У сучасні електронні годинники вбудований, як правило, спеціалізований мікроконтролер, і у годин з'явилося багато сервісних функцій (будильники, мелодії, календарі), але мікроконтролер так само продовжує вважати періоди коливань все того ж кристала кварцу.
Існують також електронні годинники, засновані на принципі підрахунку періодів частоти живильної мережі, у багатьох країнах існують дуже жорсткі вимоги до стабільності частоти, але все ж при коливанні навантаження частота мережі може змінюватися, і точність таких годин не може вважатися нормальною, хоча для багатьох людей вона є достатньою.
Різновид електронних годинників, які відображають час у двійковому коді, називається «Бінарні годинник» (Англ. Binary watch). Для відображення двійкових розрядів зазвичай використовуються світлодіоди. Кількість груп світлодіодів може бути різним, вони можуть відрізнятися розмірами і місцем розташування. Частина світлодіодів показує годинник, інша - хвилини. Можуть бути світлодіоди відповідають за відлік секунд, дату і т. П.