Käekell

Käigumehhanism

Käigumehhanism on mehhanism, mis mõõdab aja möödumist ning kuvab kasutajale hetke kellaaega (vahel ka muud teavet, näiteks kuupäeva, kuud ja nädalapäeva). Käigumehhanism võib olla täielikult mehaaniline, täielikult elektrooniline (liikuvad osad puuduvad) või siis mõlema hübriid. Enamik tänapäevastest käekelladest kasutab elektroonilist mehhanismi ühendatuna mehaaniliste seieritega kella sihverplaadil.

Mehaaniline käigumehhanism

Võrreldes elektroonilise käigumehhanismiga on mehaaniline käigumehhanism väiksema täpsusega ning kergemini mõjutatav näiteks asendi, temperatuuri ja magnetismi poolt. Mehaanilise käigumehhanismiga käekell on tootmisel elektroonilisest kallim, väiksema veakindlusega ning vajab regulaarset hooldust ja seadistamist.
Mehaanilise käekella mehhanismi keskseks elemendiks on spiraalvedru tasakaaluasendi ümber kiikuv nookur – balanss või balanssiirratas. Balanss sarnaneb harmooniliselt võnkuva pendliga: nii, nagu viimasel kulub olenemata kaare pikkusest võnkeks alati sama pikk aeg, liigub ka balanss samas taktis ka siis, kui selle pöördenurk jääb kella käiguvedru veojõu vähenedes väiksemaks. 
Balansi liikumist jälgib käiguratta külge ühendatud ankur. Keskasendist möödudes tõukab balanss vastavalt oma liikumise suunale ankrut ühes või teises suunas ning lubab ankrurattal liikuda ühe hamba jagu edasi. Balansi võnkeperioodi kestel pöördub ankruratas kahe hamba jao.
Ankruratas on omakorda hammasülekande kaudu ühenduses käiguvedruga, mis lubab ankrurattal liikuda ainult ühes suunas. 
Kella mehhanismi hammasrattad on ühendatud kella osutitega, mis liiguvad koos ankruratta liikumisega. Seeläbi annab mehhanism kella osutitele edasi balansi mõõdetud aja ning samas rakendatakse pingulekeeratud käiguvedru jõudu balansi käigushoidmiseks. Ankru vahendusel antakse ankruratta igal sammul balansile täiendav impulss, et balansi võnkumine hõõrdumise tõttu ei sumbuks. Mehhanism toimib, kuni käiguvedru maha käib.
Enamik nüüdisaegsetest käekelladest on loodud ühe üleskeeramisega käima 40 tundi ning neid peab seetõttu iga päev üles keerama, kuid esineb ka mitu päeva käivaid kelli ning mõned mudelid kasutavad 192-tunnise käiguga vedru, et piisaks kord nädalas üleskeeramisest.
Automaatkäekell on mehaanilise käigumehhanismiga käekell, mille vedru keeratakse üles kasutades ära kella kandja keha liikumist. Esimese sellise käekella leiutas briti kellassepp John Harwood aastal 1923. Automaatselt üleskeeratavas käekellas kasutatakse rootorina ekstsentrilist vastukaalu, mis kella kandja liikudes inertsi mõjul pöörlema hakkab ja hammasratta kaudu kella vedru üles keerab. Automaatselt üleskeeratavaid käekelli saab üldjuhul ka käsitsi üles keerata, et hoida kella töös ka siis, kui seda ei kanta, või juhul, kui kella kasutaja randmeliigutused ei ole piisavad kella vedru üleskeeramiseks.

Elektrooniline käigumehhanism

Elektroonilise käigumehhanismiga käekellas on võimalikult vähe liikuvaid osi, kuna seal kasutatakse kvartskristallis tekkivat piesoelektrilist efekti. Kristall toimib kvartsostsillaatorina, mis resoneerib kindlal stabiilsel sagedusel ning mida kasutatakse ajajälgimise täpseks juhtimiseks. Seetõttu nimetatakse elektronkelli tihti ka kvartskelladeks. Kvartskellad on valdavalt elektroonilise käigumehhanismiga, kus ostsillaatori võngete arvu loendatakse elektroonilise loenduriga, mis digitaalkellas juhib numbrinäitu LCD-ekraanil. Analoognäiduga kellas juhib loendur samm-mootoriga osuteid. Et kvartskellas mõjuvad tugeva vedru avaldatava jõu asemel vaid elektrilised impulsid, on sellise kella rattad võimalik teha plastmassist.
Maailma esimene masstootmisse läinud kvartskell oli Seiko 35 SQ Astron, mis jõudis poelettidele 25. detsembril 1969. Tähelepanuväärne on asjaolu, et Seiko otsustas kella käigumehhanismi jätta patenteerimata, võimaldades teistel tootjatel sellega oma tehnoloogiast kasu lõigata. See tõi kaasa kvartskellade kiire arengu ja leviku kasvu ja vähem kui kümne aastaga jõudis kvartskäekell turuliidri positsioonile, lõpetades sellega mehaanilise kella peaaegu 100 aastat kestnud valitsusaja. Tänapäeval toodetakse kvartsmehhanisme väga odavalt ja väga suurtes kogustes ning tüüpiliselt on ka kõige odavamad käekellad kvartsmehhanismiga.
Raadiosignaaliga töötav kell on üks elektroonilise kvartskäekella liike. See sünkroonib oma näitu välise ajaallikaga, nagu aatomkell, GPS satelliitide ajasignaal, saksa DCF77 signaal Euroopas, WWVB signaal USA-s vmt. Sellised mehhanismid võivad välisest signaalist saada mitte ainult kellaaja, vaid ka kuupäeva, liigaasta või suveaja oleku kohta (viimased esinevad signaalis kujul on/ei ole). Kui raadiosignaali vastuvõtja välja arvata, on selline kell oma käigumehhanismi poolest täiesti tavaline kvartskäekell.

Toide

Elektronkell vajab toiteallikana elektrit, harilikult kasutatakse selleks vahetatavat patareid. Kellapatarei on spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud patarei, mis on väga väikeste mõõtmetega ning annab väikest kogust energiat väga pika aja, mitme aasta jooksul. Levinud on hõbeoksiid- või liitiumpatareid, elavhõbepatareisid ei kasutata enam keskkonnaohutuse huvides. Odav alternatiiv hõbeoksiidpatareidele on leelispatareid, mis on samasuguste mõõtmetega, kuid lühema elueaga. Mõnedes päikesepaneeliga käekellades kasutatakse ka laetavaid akusid.
Mõned käekellad, nagu näiteks Seiko Kineticu seeria, kasutavad vahetatava kellapatarei asemel ära kella kandja käe liikumist. Sarnaselt mehaanilise käigumehhanismiga automaatkäekelladega kasutatakse siin inertsi mõjul pöörlevat vastukaalu, kuid see toimib tillukese generaatorina ja laeb vedru üleskeeramise asemel kella sisseehitatud laetavat akut.
Päikesetoitel töötavad käekellad saavad energiat valgusest. Kella esipaneelil asuv fotoelement muundab valguse elektrienergiaks, millega laetakse kas akupatareid või kondensaatorit. Kella käigumehhanism ammutab neist oma energia ja kui selline käekell on regulaarselt tugeva valgusallika (nt Päike) mõjupiirkonnas, ei pea sellel kunagi patareid vahetama. Mõned kellamudelid, nagu Citizen Eco-Drive, saavad mõneminutilise päikesevalguse käes viibimisega piisavalt energiat, töötamaks terveid nädalaid.

Analoog

Traditsiooniliselt näitavad käekellad aega analoogkujul ehk numbritega sihverplaadi kohale on paigaldatud pöörlevad osutid, vähemalt lühike tunniosuti ning pikem minutiosuti. Tihti lisandub neile ka kolmas, sekundiosuti, mis näitab jooksva minuti jooksvat sekundit. Kvartskelladel on sekundiosuti liikumine valdavalt hüppeline, osuti liigub kord sekundis oma järgmisse asendisse. Mehaanilise kella sekundiosuti liigub “sujuvalt” – tegelikult siiski samuti hüppeliselt, kuid kord 1/5 sekundi jooksul ehk käiguratta iga liikumisega.
Analoognäiduga kella näidatakse turunduses tihti näitamas aega 10:09 või 10:10. Selline osutite paigutus rõhutab kella tootja logo ning jätab lisaks visuaalselt meeldiva mulje naeratavast näost kella ülaosas.
Tulenevalt tunniosuti asendi ning päikese asukoha vahel taevas olevast seosest võimaldab analoognäiduga kell määrata põhiilmakaarte suunda. Pöörates maakera põhjapoolkeral käekella nii, et tunniosuti näitaks päikese poole, jääb lõunakaare suund täpselt tunniosuti ning kella 12 vahele. Lõunapoolkeral näitab kella tunniosuti ning kella 12 vaheline keskpunkt põhja poole.

Digitaalne

Digitaalse näiduga kell näitab aega lihtsalt numbritena, nt 12:08, selle asemel, et lühike osuti näitaks 12 suunas ja pikk osuti 8/60 osa suunas täisringist. Numbrid kuvatakse harilikult osana 7-segmendilisest näidikust.
Esimesed digitaalnäidikuga mehaanilised käekellad ilmusid 1920ndatel. Esimese digitaalse elektronkella, Pulsar LED, prototüüp valmis aastal 1970. Punaste LED-idega näidikuga kell valmis 4. aprillil 1972 ning seda müüdi 2100 USA dollari eest.
LED-näidikuga käekelladel on enamasti nupp, mis lülitab näidu lühikeseks ajaks sisse, kuna pidevalt põledes tarbivad LED-id käekella kohta liialt palju voolu. Sel põhjusel on LED-näidikud käekellades asendunud vedelkristallekraanidega (LCD). 
Alates 1980ndatest on digitaalkellade tehnoloogia tugevalt paranenud. Aastal 1982 tootis Seiko käekella, millesse oli sisse ehitatud televiisoriekraan, Casio vastas termomeetriga varustatud mudeliga ning kellaga, mis tõlkis 1500 jaapanikeelset sõna inglise keelde. 1985. aastast pärineb Casio kalkulaatoriga mudel CFX-400. Aasta 1987 tõi telefoninumbreid valivad ja häälele reageerivad käekellad.

Funktsioonid

Kõik käekellad näitavad kellaaega, eristades vähemalt tunde ja minuteid, enamasti ka sekundeid. Enamik näitab ka kuupäeva, tihti isegi nädalapäeva. Kuid paljud käekellad võimaldavad lisaks põhilistele kellaajafunktsioonidele kasutada veel hulgaliselt muid funktsioone. Levinumateks omadusteks on äratusfunktsioon ja kellaaja kuuldav esitus.
Sarnaselt kõlavad mõisted kronograaf ja kronomeeter aetakse tihti segamini, kuigi need tähistavad täiesti erinevaid omadusi. Kronograaf on sisuliselt stopperifunktsiooniga kell, kronomeeter tähistab aga kõrgekvaliteedilist ja termokompenseeritud kvartsivõnkumisega ülitäpset kella, mis on testitud ja varustatud COSC (Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres) sertifikaadiga ehk selline kell toimib kindlate standarditega määratud täpsusega. Kronograaf ja kronomeeter on seega erinevad, kuid mitte üksteist välistavad seadmed: käekell võib olla kronograaf, kronomeeter, mõlemat või mitte kumbki.
Välja on töötatud on palju arvutifunktsioonidega käekelli, kuid ühtki neist pole saatnud pikk edu: keerulistel kelladel on segane kasutajaliides, väike ekraan ja nupud ning patarei ei pea kuigi kaua vastu. Mõned keeruliste käekellade mudelitest on sisaldanud kalkulaatorit, tonomeetrit, baromeetrit, altimeetrit, kompassi, kaamerat, GPS-vastuvõtjat, mobiiltelefoni vms funktsiooni või koguni videomänge.

Mood

Käekell on lisaks praktilisele väärtusele ka hinnatud aksessuaar. Seetõttu ulatub käekella tootevalik odavatest, kuid täpsetest mudelitest, mille ainsaks ülesandeks on näidata õiget kellaaega, ülikallite staatusesümboliteni, mis täidavad eelkõige kalliskivide transpordivahendi rolli.

Kosmos

Gravitatsioonivaba keskkond ja muud ekstreemtingimused, mida astronaudid avakosmoses kogevad, nõuavad käekelladelt erilist vastupidavust ja töökindlust. 12. aprillil 1961 kandis Juri Gagarin oma maailmakuulsal kosmoselennul Šturmanskije (v.k. Штурманские, navigaator-) kella. NASA valis 1960ndatel Ameerika kosmosekellaks aga Omega Speedmaster Professional mudeli, mis oli testitud ekstreemsete temperatuurimuutuste ja vibratsioonidega oludes.

Sport

Üks kiiremini arenevaid käekellatüüpe on spordikell. See sisaldab enamasti lisaseadmeid nagu kompass, kõrguse- ja rõhuandur ning termomeeter. Kõrgema hinnaklassi spordikellad on ka südamerütmianduri ehk pulsikella funktsiooniga.