Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Krótka historia (odmierzania) czasu

Urgon 03 Oct 2022 17:44 2076 34
Computer Controls
  • Krótka historia (odmierzania) czasu
    Czasami nie za bardzo wiem, jak zacząć artykuł, tak jak teraz. Temat niby prosty - historia pomiaru czasu, chronologia horologii. Ale co można napisać o czasie? Na pewno to, że mamy na jego punkcie niejaką obsesję. Wielu ma go za mało, albo wcale go nie mają, niektórzy zaś za dużo i nie wiedzą, co z wolnym czasem zrobić. Czas płynie, przecieka między palcami, ucieka, leczy rany, jest nauczycielem, ale przy tym zabija swoich uczniów. Wszystko ma swój odpowiedni czas. Oszczędność czasu, choć złudna, jest jednym z ulubionych haseł marketingowców. Czasem czas marnujemy, a czasem tracimy poczucie czasu. O czasie można napisać jeszcze więcej, jak się już zacznie, ale tymczasem czas zacząć.


    Na początku był kij

    Już starożytni odkryli, iż cień rzucany przez różne rzeczy zmienia swoją długość i położenie zależnie od pory dnia. Najprostszym zegarem zatem stał się kij wbity w ziemię. W dzień, i to słoneczny, działa to dość dobrze. Do pomiaru krótszych odcinków czasu dość szybko zaczęto używać zegarów wodnych, czyli naczyń z otworkiem w dnie, z których woda powoli ciurkała. Archimedes w trzecim wieku przed naszą erą zbudował zegar wodny, który używał przekładni zębatych. A co z odmierzaniem długich odcinków czasu? To też nie jest trudne - wystarczy obserwować położenie gwiazd czy słońca o wschodzie lub zachodzie. Można je sobie zaznaczyć stawiając duże kamienie. Przykładem takiego kalendarza może być Stonehenge, choć w tej kwestii zdania archeologów są mocno podzielone.

    Krótka historia (odmierzania) czasu


    Ciekawym kalkulatorem/kalendarzem jest mechanizm z Antykithery - kto by się spodziewał po starożytnych Grekach zdolności do budowy tak złożonych konstrukcji, które w Europie powstaną wiele wieków później. Imć Clickspring na YouTube pokazuje swoją rekonstrukcję tego mechanizmu oraz technik rzemieślniczych prawdopodobnie użytych do jego budowy, i wyjaśnia dokładnie, jak on działa.

    Kolejnym krokiem w pomiarze czasu były świece ze skalą na boku. Świece spalają się z w miarę stałą prędkością. Niewątpliwą zaletą był fakt, iż działają także w nocy. Najstarsza o nich wzmianka pochodzi z poematu napisanego w Chinach w roku 525n.e. Jednak dopiero klepsydry dały ludziom powtarzalny i wygodny sposób na odmierzanie czasu.

    Pierwszy zegar mechaniczny w Europie został zbudowany w 996 roku n.e. przez późniejszego papieża, Sylwestra II. Zegar ten, i wiele późniejszych, ulepszonych konstrukcji, był przeznaczony do odmierzania czasu w klasztorach, nie miał cyferblatu, a godziny "oddzwaniał". Angielskie słowo "clock" pochodzi od średniowiecznego łacińskiego słowa clocca oznaczającego dzwon. Te wczesne konstrukcje były zwykle zegarami wodnymi. Na przełomie XIII i XIV wieku wiele z tych konstrukcji zostało zaadaptowanych do używania ciężarów na linach bądź łańcuchach jako źródeł energii, z nieznanym mechanizmem (prawdopodobnie opartym o mechanizm poruszający dzwonami) zapewniającym regulację, regularny "chód". Wkrótce potem wynaleziony został i rozpowszechnił się wychwyt wrzecionowy. W nim koło koronowe o nieparzystej liczbie zębów zaczepia o dwie łopatki umocowane na pionowej osi - wrzecionie. Na osi znajduje się też poprzeczna belka - kolebnik z zawieszonymi ciężarkami. Wrzeciono z kolebnikiem wykonują cykliczne częściowe obroty w lewo i w prawo hamując i regulując ruch koła wychwytu. Zmiana odległości ciężarków od wrzeciona zmienia częstotliwość "kolebania". Nie jest to szczególnie precyzyjny mechanizm, pochłaniający przy tym dużo energii, ale był łatwy w wykonaniu.


    Krótka historia (odmierzania) czasu



    Zegary astronomiczne i inne ulepszenia

    Prawdziwym motorem rozwoju zegarów byli astronomowie. Su Song, chiński matematyk, w 1092 wynalazł w pełni mechaniczny zegar wodny z mechanizmem wychwytowym. Jego Kosmiczna Machina miała wysokość 10 metrów i poza odmierzaniem czasu pozwalała na wykonywanie złożonych obliczeń astronomicznych.

    Richard z Wallingford w 1336 roku w St. Albans zbudował zegar wyposażony w astrolabium i wskaźnik pływów. Giovanni de Dondi zbudował swój zegar, nazwany Astrarium między rokiem 1348 a 1364 w Padwie. Zegar ten m.in. pokazywał pozycje Merkurego, Wenus, księżyca, Marsa, Jowisza, Saturna, zegar 24-godzinny, ruch gwiazd w ciągu doby, położenie Słońca względem gwiazd w ciągu roku, kalendarz wskazujący stałe i ruchome święta katolickie. Oba zegary już nie istnieją, ale zbudowano ich reprodukcje. Nie wiemy, jak dokładnie "chodziły", ale prawdopodobnie były regulowane codziennie.

    W XV wieku pojawiły się zegary napędzane sprężyną, co pozwoliło na zmniejszenie ich rozmiarów. Również w tym czasie pojawiły się wskazówki minutowe, a później sekundowe. Prostsze zegary stołowe używały pojedynczej wskazówki godzinowej, ale na cyferblacie znajdowały się znaczniki kwadransowe między znacznikami godzinowymi. Droższe modele były bardzo ozdobne i potrafiły m.in. odgrywać melodie. W roku 1584 Jost Bürgi, renomowany szwajcarski zegarmistrz, wynalazł wychwyt krzyżowy, który był rozwinięciem wychwytu wrzecionowego. W tym wychwycie dwa wrzeciona sprzężone ze sobą kołami zębatymi poruszały się w przeciwnych kierunkach, każde z nich posiadało jedną paletkę wchodzącą w interakcję z kołem wychwytu. Wychwyt ten sprawił, iż zegary Bürgiego miały dokładność do jednej minuty na dzień - rzecz nieosiągalna przy wychwycie wrzecionowym.


    Wahadło

    Galileusz jako pierwszy wpadł na pomysł by użyć wahadła do odmierzania czasu i regulacji pracy zegara. Zauważył on bowiem, iż ciężar zawieszony na linie lub łańcuchu i wprawiony w ruch potrzebuje zawsze tyle samo czasu na wychylenie z jednej skrajnej pozycji do drugiej, niezależnie od tego, jak bardzo się wychyla. Odkrył to w kościele podczas mszy obserwując ruch kadzidła zawieszonego nad nawą. Galileusz zaprojektował pierwszy wychwyt wahadłowy w 1637 roku, lecz nigdy nie zbudował zegara, gdyż był już wtedy niewidomy. Christian Huygens w 1650 roku opracował matematyczną formułę do obliczania długości wahadła względem okresu jego ruchu. I tak wahadło sekundowe powinno mieć długość 99,4 cm. Robert Hooke w roku 1657 wynalazł wychwyt kotwicowy, który wyparł wychwyt wrzecionowy.

    Wychwyt tego typu składa się z trzech elementów: koła wychwytu, ramienia wychwytu w kształcie odwróconej kotwicy i właściwego wahadła połączonego z ramieniem. "Kotwy" na obu końcach ramienia na zmianę wsuwają się między zęby koła wychwytu blokując jego ruch przy skrajnych położeniach wahadła. Moment uderzenia któregoś z zębów koła o koniec ramienia wychwytu odpowiada za tykanie zegara. Dodatkowo ruch ramienia nie zatrzymuje się od razu powodując cofnięcie się koła wychwytu. Gdy wahadło wraca ze skrajnej pozycji w stronę środka, krawędź zęba koła zsuwa się po krawędzi "kotwy". Krawędź ta jest ścięta pod takim kątem, by ruch zęba po niej dodawał energii wahadłu.

    Krótka historia (odmierzania) czasu


    Główną zaletą wychwytu kotwicowego w stosunku do wrzecionowego czy krzyżowego było ograniczenie wychyłu wahadła do 3-6°, co zmniejszało ilość energii potrzebnej na podtrzymanie ruchu wahadła i pozwoliło stosować wahadła o większej długości. W efekcie doprowadziło to do powstania zegarów stojących z drewnianą skrzynią. Pierwszy taki zegar został zbudowany przez Williama Clemena w 1670 lub 1671 roku.

    W roku 1675 powstał wychwyt Grahama, czyli ulepszenie podstawowego wychwytu kotwicowego. Wychwyt ten jako pierwszy zastosował Thomas Tompion wedle projektu Richarda Towneley'a. Następca Tompiona, George Graham spopularyzował ten wychwyt w swoich zegarach. W wychwycie Grahama oba ramiona są prawie takie same, a części hamujące koło są częścią obwodu koła, w które ramię można wpisać. Zęby koła są skierowane w stronę jego ruchu, czyli odwrotnie niż w rozwiązaniu Richarda Hooke'a. Również w przeciwieństwie do wychwytu kotwicowego ruch koła następuje wtedy, gdy wahadło jest w skrajnych pozycjach, a ustaje, gdy wahadło jest na środku. Koło też nigdy się nie cofa. Daje to większą dokładność zegara, ale wymaga większej precyzji wykonania. Wychwyt kotwicowy nawet po stu latach będzie działał prawidłowo. W optymalnych warunkach zapewnia on dokładność 5-10 sekund na tydzień, ale wynik na poziomie minuty do dwóch na tydzień jest bardziej typowy. Wychwyt Grahama zaś zapewnia dokładność nawet poniżej sekundy na tydzień, zużywając 25-50% energii zużywanej przez wychwyt kotwicowy, ale wszelkie niedokładności wykonania oraz zużycie z czasem zmienią go w wychwyt kotwicowy. Z tych powodów wychwyt Grahama stosowany był w droższych zegarach, podczas gdy tańsze używały wychwytu kotwicowego.

    Krótka historia (odmierzania) czasu



    Balans i zegarki kieszonkowe

    Musimy cofnąć się trochę w czasie do wychwytu wrzecionowego. Już w XV wieku podejmowano próby miniaturyzacji zegarów, na co pozwoliło dodanie sprężyny napędowej. Wtedy też belkę z ciężarkami w wychwycie wrzecionowym zastąpiono kołem, którego większość masy była na obwodzie. Moment inercji takiego koła jest większy, niż moment inercji belki z ciężarkami o tej samej masie całkowitej. Wychwyt wrzecionowy z kołem balansowym był zatem pewnym ulepszeniem, zwłaszcza że był mniej podatny na rozszerzalność termiczną metalu, co w standardowym wychwycie zmieniało częstotliwość oscylacji.

    Pierwsze zegarki były masywnymi walcami z mosiądzu w rozmiarze przypominającym bardziej XX-wieczny budzik, z mechanizmem wykonanym ze stali lub żelaza. Z powodu swej wielkości były noszone albo przypięte do ubrania, albo na łańcuchu jako wisiory. Posiadały też tylko wskazówkę godzinową, ale w zamian mogły godziny wybijać lub/i mieć funkcję budzika. Bardziej zaokrąglone formy powstały w drugiej połowie XVI wieku i były nazywane norymberskimi jajkami.

    W 1675 roku król Anglii Karol II zapoczątkował modę na kamizelki, a wraz z nimi pojawiły się zegarki kieszonkowe o mniejszej masie, zaokrąglonych kształtach, i wyposażone zarówno w szybkę chroniącą cyferblat, jak i w uszko i łańcuszek do przypięcia do guzika. W tym samym roku Huygens i Hooke dodali do koła balansu sprężynę włosową, która stabilizowała oscylacje. Thomas Tompion jako pierwszy zbudował zegarek kieszonkowy z tym rozwiązaniem, co pozwoliło mu też dodać wskazówkę minutową.

    Wadą wychwytu wrzecionowego (i jego wariantów) poza dużym rozmiarem i nie największą dokładnością jest "ciężki chód" - elementy, zwłaszcza osie, zużywały się z powodu dużego tarcia i relatywnie dużej masy, zwłaszcza że nie stosowano wtedy kamieni szlachetnych do redukcji zużycia. Zegarki, który dotrwały do czasów współczesnych potrafią śpieszyć się o nawet godzinę na dzień. Na początku XVIII wieku Jean de Hautefeuille zaprojektował wychwyt cylindrowy, z którego korzystał jako pierwszy George Graham. W wychwycie tym zamiast wrzeciona z łopatkami i prostopadłego do niego koła koronowego znajduje się bardziej złożone koło wychwytu oraz cylinder metalowy z wycięciem, w które łopatki na kole się wsuwają. W jednej skrajnej pozycji łopatka znajduje się wewnątrz cylindra i nie może go opuścić. Gdy cylinder obróci się częściowo, czołowa krawędź łopatki ześlizgnie się po krawędzi cylindra przekazując mu energię, jednocześnie druga ścianka cylindra zablokuje drogę następnej łopatce, dopóki ten nie wróci z drugiej skrajnej pozycji, gdzie czoło łopatki znów prześlizgnie się po krawędzi cylindra dostarczając mu energii, by potem zatrzymać się w jego wnętrzu.

    Krótka historia (odmierzania) czasu


    Wychwyt cylindrowy w połączeniu ze sprężyną włosową na kole balansu był dokładniejszy od wychwytu wrzecionowego, był też od niego mniejszy, a zwłaszcza bardziej płaski. Za to zużywał się dość szybko, zwłaszcza łopatki i krawędzie cylindra ulegały degradacji przez ciągłe tarcie.

    Hooke wynalazł też w 1700 roku wychwyt typu duplex, w którym koło wychwytu posiada dwa zestawy zębów, bądź zestaw zębów i bolców. Dłuższe, wąskie zęby są blokowane przez walec na osi koła balansowego. Walec ten posiada nacięcie na tyle duże, by ząb mógł przeskoczyć do przodu, ale tylko wtedy gdy balans obraca się w przeciwną stronę, niż koło wychwytu. Zaraz po pokonaniu nacięcia krótszy ząb bądź bolec zaczepia o ramię na osi koła balansu dostarczając mu impuls energii. Koło wykonuje swój ruch do skrajnej pozycji, a potem obraca się w drugą stronę - w tym kierunku nacięcie nie pozwala na ruch wychwytu do przodu - to się lekko cofa, jak w wychwycie kotwicowym. Wychwyt ten oferował sporą dokładność, ale z powodu wymaganej precyzji wykonania stosowany był tylko w zegarkach wysokiej klasy w drugiej połowie XVIII wieku.

    Krótka historia (odmierzania) czasu


    Mechanizmem wychwytu, który zdominował konstrukcje zegarków od drugiej połowy XVIII wieku aż do obecnych czasów stał się wychwyt szwajcarski, zwany też dźwigniowym. Wynalazł go w 1754 brytyjski zegarmistrz Thomas Mudge, ulepszony później przez Abrahama-Louisa Bregueta w 1787, do którego jeszcze wrócimy. Mechanizm był ulepszony też przez Petera Litherlanda w 1791 i George'a Savage'a na początku XIX wieku. Od początku XX wieku praktycznie wyparł inne rozwiązania z mechanicznych zegarków naręcznych czy kieszonkowych.

    Mechanizm ten różni się od innych tym, że koło balansu pracuje prawie cały czas niezależnie od reszty zegarka, a interakcja z kołem wychwytu za pośrednictwem dźwigni wychwytu jest bardzo krótka. Geometria koła i dźwigni wychwytu sprawiają, iż ten mechanizm startuje sam, gdy tylko sprężyna zegarka zacznie go napędzać. Przez minimalną interakcję koła balansu z dźwignią oraz użycie kamieni szlachetnych w kluczowych miejscach mechanizm ten jest bardzo dokładny i trwały.

    Sposób pracy wychwytu szwajcarskiego przypomina trochę pracę wychwytu zapadkowego - koło wychwytu przez większość czasu jest zablokowane przez jedną z dwóch paletek, zwykle wyciętych ze sztucznego rubinu. Paletki są na końcach dźwigni w kształcie przypominającym literę T. Na końcu dłuższego ramienia znajduje się rozwidlenie, które wchodzi w interakcję z kołem balansu za sprawą bolca, który też jest wykonany ze sztucznego rubinu. Ruch dźwigni ograniczają dwa metalowe bolce blisko jej dłuższego końca. Koło balansu przechodząc z pozycji skrajnej do środkowej zaczepia bolcem o jedno z ramion rozwidlenia. To powoduje, iż kamień paletki zsuwa się z zęba koła wychwytu. Krawędź zęba ześlizgując się po ściętej krawędzi paletki przekazuje impuls energii do dźwigni, widełki na jej końcu dostarczają ją do koła balansu przez zderzenie z bolcem. Dźwignia osiąga drugą, skrajną pozycję i blokuje ponownie koło wychwytu. Cały cykl powtarza się, gdy koło balansu wraca do pozycji środkowej, a jego bolec uderza o widełki dźwigni wychwytu.

    Krótka historia (odmierzania) czasu


    Abraham-Louis Breguet stworzył też dwie inne, istotne innowacje: mechanizm samonakręcający zegarek w trakcie noszenia oraz tourbillon, czyli ulepszenie wychwytu dźwigniowego mające wyeliminować wpływ grawitacji na wychwyt. Tourbillon, czyli z francuskiego "trąba powietrzna" to prosta modyfikacja wychwytu dźwigniowego, w którym cały mechanizm wychwytu zamontowany jest w obrotowej klatce współosiowo z kołem balansu. Napęd jest przekazywany na zębatkę klatki, a ruch regulowany jest przez koło wychwytu, którego zębatka zaczepia o stacjonarne koło zębate. Dzięki temu cały mechanizm wychwytu wykonuje pełny obrót, co sprawia, iż pole grawitacyjne Ziemi w ciągu pełnego obrotu mechanizmu przyciąga koło balansu z każdej strony, co równoważy jego wpływ. Co ciekawe, jeśli koło balansu byłoby ustawione poziomo, tourbillon byłby zbędny.


    Chronometry

    Ważnym impulsem do rozwoju mechanizmów zegarowych były eksploracja, kolonizacja i handel morski. W celu dokładnej nawigacji, zwłaszcza do obliczania długości geograficznej, potrzebny jest zegar zapewniający dokładność przynajmniej 10 sekund na dzień. W warunkach morskich zegary wahadłowe są kompletnie bezużyteczne. Problem był na tyle poważny, że w 1714 roku rząd brytyjski ogłosił nagrodę w wysokości 20 tysięcy funtów każdemu, komu uda się dokładnie określić długość geograficzną. John Harrison, który poświęcił swoje życie na poprawę dokładności swoich zegarów, otrzymał później znaczne sumy pieniędzy na mocy Ustawy o Długości Geograficznej.

    Harrison zbudował swój pierwszy chronometr w 1735 roku, ulepszając go przez kolejne trzydzieści lat. Wprowadził takie ulepszenia jak: łożyska, cięższe i wyważone koło balansu by było odporniejsze na przechył statku, czy użycie dwóch różnych metali w sprężynie balansu, by zredukować wpływ temperatury. W 1761 chronometr został przetestowany przez syna Harrisona - po 10 tygodniach zegar miał błąd poniżej 5 sekund. Chronometry z rozwiązaniami Harrisona były stosowane do nawigacji aż do powstania zegarów elektronicznych.

    W 1748 we Francji Pierre Le Roy wynalazł wychwyt zapadkowy, używany w chronometrach mechanicznych aż do dzisiaj. W tym mechanizmie koło wychwytu jest blokowane niewielką zapadką zamocowaną na płaskiej sprężynie. Na osi balansu znajdują się dwa ścięte zęby. Jeden z nich odsuwa zapadkę odblokowując koło wychwytu, wtedy jeden z zębów koła przekazuje energię drugiemu zębowi na osi balansu. Zapadka wraca na swoje miejsce blokując koło wychwytu. Koło balansu kończy ruch do przodu, w czasie ruchu powrotnego ząb impulsowy omija wychwyt, a ząb zapadkowy prześlizguje się po niej. W połączeniu ze skompensowaną termicznie sprężyną balansu i dobrym wyważeniem mechanizm ten zapewnia największą dokładność pośród zegarków mechanicznych.

    Krótka historia (odmierzania) czasu



    Zegary elektromechaniczne i elektroniczne

    Do XIX wieku wszystkie kluczowe ulepszenia zegarów mechanicznych zostały wynalezione i zaimplementowane. Stulecie to upłynęło pod znakiem ulepszeń procesu produkcji i jego mechanizacji. Powiązane to było z zapotrzebowaniem na tanie czasomierze dla zwykłych mieszkańców, czy budziki dla pracowników fabrycznych. Nie bez znaczenia też był wpływ kolei, której rozkłady jazdy były rozpisane według czasu stacji początkowej i nie uwzględniały czasu lokalnego, ustawianego wedle położenia Słońca. W 1816 roku Eli Terry wraz z innymi zegarmistrzami z Connecticut zapoczątkował produkcję zegarków z wymiennymi częściami - wcześniej każdy zegarek był wykonywany indywidualnie od początku do końca przez zegarmistrza. Standaryzacja samego mechanizmu pozwalała na podział pracy na oddzielne etapy: wycinanie poszczególnych kół zębatych i elementów nośnych mechanizmu, nawijanie sprężyn, wyważanie kół balansu, wykonywanie korpusów i montaż całości. Szczególnie produkcja kół zębatych za pomocą ulepszonych, precyzyjnych maszyn upraszczała proces produkcyjny całego zegarka - dokładne ustalanie położenia każdej osi koła zębatego, by zęby obu sąsiednich kół zaczepiały o siebie na tyle, by minimalizować luzy, ale nie na tyle, by się blokować, było wielką oszczędnością czasu - proces ten trzeba wykonać raz, dla prototypu, a potem rozstaw otworów przenieść na wzornik do masowej produkcji.

    Pierwszy zegar elektryczny zbudował Sir Francis Ronalds w 1814 roku. Zasilał go wysokonapięciowymi "suchymi stosami" Volty. Zegar działał sprawnie, ale stosy były wrażliwe na warunki atmosferyczne. W 1815 Giuseppe Zamboni ulepszył stos i zbudował zegar tak wydajny elektrycznie, iż pomimo ograniczeń stosu mógł pracować przez 50 lat. Stos Zamboniego potrafi mieć napięcie liczone w tysiącach woltów, ale prąd jest ograniczony do skali nanoamperowej. Z tego powodu zegary te mają bardzo lekkie mechanizmy.

    W 1840 Alexander Bain, szkocki zegarmistrz i konstruktor instrumentów, zbudował i opatentował zegar o napędzie elektrycznym. Na początku 1841 wraz z budowniczym chronometrów Johnem Barwisem opatentował zegar, w którym za cały napęd odpowiada wahadło, które jest rozpędzane elektromagnesem. Matthäus Hipp, niemiecki zegarmistrz w 1843 roku, zaprezentował specjalny przełącznik sprzężony z wahadłem lub kołem balansu. Przełącznik Hippa załączał na krótko elektromagnes dostarczający energii do wahadła lub koła balansu gdy oscylacje były za niskie. Rozwiązanie Hippa było tak wydajne, że stosowano je przez ponad sto lat. Ba, dobrze zaprojektowany zegar systemu Hippa, w hermetycznej obudowie i z wahadłem skompensowanym termicznie oferował niewiarygodnie dużą dokładność. Zegar można było trzymać w próżni, co przy ograniczonej powierzchni kontaktu elementów montażowych z obudową jeszcze bardziej poprawiało stabilność temperaturową zegara. Co więcej, zegar taki może generować impulsy synchronizacyjne dla zegarów podległych, które już nie wymagały trzymania w hermetycznych obudowach próżniowych. Prostsze systemy zegarów centralnych i zegarów podległych używały silników synchronicznych - zegar główny generował energię z użyciem prądnicy synchronicznej, zaś zegary podległe używały silników synchronicznych do napędu wskazówek.

    W roku 1918 Henry Ellis Warren wykonał pierwszy zegar synchronizowany do sieci elektrycznej. Zegar ten używał sieci elektrycznej jako źródła podstawy czasu. Seryjne modele pojawiły się w handlu dopiero w 1931 roku, i o ile w ciągu doby zegar taki zwalniał bądź przyspieszał zależnie od obciążenia sieci elektrycznej, to dokładność z doby na dobę była dość wysoka. Oczywiście, zależało to od samej sieci elektrycznej, i w jednych regionach zegary te działały lepiej, a w innych gorzej.

    Pierwszym naręcznym zegarkiem elektrycznym był Hamilton Electric 500 z 1957 roku wyprodukowany przez amerykańską firmę Hamilton Watch Company. W zegarku tym zamiast sprężyny napędowej znajdowała się zminiaturyzowana bateria. Koło balansu posiada zamontowany z jednej strony elektromagnes, w płytce nośnej zaś znajdują się dwa magnesy stałe. Za każdym razem, gdy elektromagnes znajdzie się między magnesami, metalowy kontakt styka się ze sprężynującym drutem zasilającym elektromagnes, przez co niewielki prąd płynie do niego z baterii. Inaczej pisząc jest to rozwiązanie w stylu Hippa.

    Firma Bulova rozpoczęła w październiku 1960 roku sprzedaż rewolucyjnego jak na owe czasy zegarka o nazwie Accutron. W miejscu koła balansu i dźwigni balansu znajduje się duży, metalowy kamerton. Z jednej strony posiada on niewielki wypust, którego koniec opiera się o ząb koła wychwytu. Obok znajduje się niewielka zapadka, która zapobiega cofaniu się koła, gdy wypust się cofa i ześlizguje z zęba, by zaczepić o następny. Kamerton zestrojony jest na częstotliwość 360 Hz. W górnej części zegarka końce kamertonu obejmują dwa karkasy z cewkami. Schemat elektryczny wygląda następująco:

    Krótka historia (odmierzania) czasu


    Cewki D1 i D2 to cewki napędowe. Na jednym z karkasów nawinięta też jest cewka F1, sprzężenia zwrotnego. Prąd płynie od bieguna dodatniego przez emiter tranzystora PNP, część prądu popłynie do bazy i dalej przez rezystor zbocznikowany kondensatorem do cewki F1. Większość jednak trafi przez kolektor tranzystora do obu cewek napędowych. To wzbudza oscylację kamertonu i powoduje powstanie impulsu prądowego w cewce F1, który to impuls zatyka tranzystor wyłączając zasilanie w cewkach napędowych. Kondensator oznaczony gwiazdką był stosowany we wczesnych modelach jako dodatkowy filtr. Accutron miał gwarantowaną dokładność 1 minuty na miesiąc, albo dwóch sekund na dzień - więcej, niż mogły zaoferować zegarki mechaniczne. Jednocześnie był dość tani w produkcji, co przyczyniło się do jego popularności. Ale jedna seria, Spaceview, jest obecnie bardzo poszukiwana przez kolekcjonerów. W tych zegarkach nie ma cyferblatu, a wszelkie oznaczenia są na akrylowej szybce - za to widać dokładnie kamerton, cewki i elementy elektroniczne. Doprowadziło to do sytuacji, w której tańsze, tradycyjne modele są skupywane i przerabiane na modele Spaceview.

    Krótka historia (odmierzania) czasu


    Kwarc

    O kwarcu jest osobny artykuł, do którego czytania zapraszam. William Eccles iw 1919 roku zbudował obwód, który podtrzymywał elektrycznie drgania kamertonu generując stabilną częstotliwość. W 1921 roku Walter G. Cady zbudował pierwszy oscylator kwarcowy. W 1923 roku David W. Dye w Narodowym Laboratorium Fizycznym w Wielkiej Brytanii oraz Warren A. Marrison w Laboratorium Bell użył oscylatorów kwarcowych do generowania precyzyjnych sygnałów czasowych. W październiku 1927 roku Marrison oraz Joseph W. Horton w tym samym laboratorium zbudowali pierwszy zegar kwarcowy. W zegarze tym blok kwarcu był wzbudzany do drgań z częstotliwością 50 kHz, impulsy te sterowały generatorem niższej częstotliwości, która to napędzała silnik synchroniczny mechanizmu zegarowego.

    Przez następne trzy dekady zegary kwarcowe nie opuszczały laboratoriów - były zbyt duże, zbyt skomplikowane i zbyt prądożerne. Dopiero w latach 60tych udało się zintegrować elektronikę na tyle, by zegary kwarcowe na rynek konsumencki miały sens. I tak pierwszym przenośnym zegarem, który odniósł sukces, był Seiko Crystal Chronometer QC-951. Użyty był jako chronometr zapasowy w czasie biegów maratonowych na Letnich Igrzyskach Olimpijskich w Tokio w 1964 roku. Pierwszym zegarem kwarcowym dostępnym na rynku europejskim był Astrochron z 1967 roku. Wtedy też Centre Electronique Horloger (CEH) i Seiko przedstawiły swoje prototypy kwarcowych zegarków naręcznych. Seiko wyprzedziło o prawie rok konkurencję ze Szwajcarii prezentując Seiko-Quartz Astron 35SQ w grudniu 1969 roku. Astron używał oscylatora o niezwykle niskiej częstotliwości 8192 Hz. Oscylator ten współpracował z hybrydowym układem scalonym, który z kolei sterował miniaturowym silnikiem krokowym napędzającym mechanizm. Astron zapewniał dokładność ±0,2 s na dzień, albo ±5 s na miesiąc - dziesięciokrotnie większą, niż accutron Bulovy. Szwajcarski mechanizm Beta 21 trafił na rynek w 1970 roku i był używany przez takie firmy jak Patek, Omega czy Rolex.

    Krótka historia (odmierzania) czasu
    Hamilton na wiosnę 1972 roku wypuścił pierwszy na świecie całkowicie elektroniczny zegarek naręczny - Pulsar. Co ciekawe, radzieckie zakłady produkcyjne Pulsar w podobnym czasie wypuściły podobny zegarek - Elektronika 1. Oba zegarki używały zintegrowanych obwodów scalonych, kwarcowych oscylatorów oraz siedmiosegmentowych wyświetlaczy LED. Wyświetlacze były sporym problemem, gdyż pobierały dużo prądu - dlatego zegarki LEDowe wyświetlały czas i datę po naciśnięciu przycisku tylko przez kilka sekund. Z tego też powodu zegarki tego typu istniały na rynku dość krótko. Wyparły je bowiem zegarki z ekranami LCD. Jednym z pierwszych był Seiko 06LC z 1973 roku. Wyświetlacz ciekłokrystaliczny pobiera tak mało energii, że zegarek mógł cały czas wyświetlać godzinę. Niestety, większość wczesnych modeli już nie wyświetla czasu - ciekłe kryształy nie były zbyt stabilne.

    Skutkiem ubocznym powstania takich zegarków, jak Astron, Pulsar czy Seiko 06LC był tzw. "kryzys kwarcowy". Kryzys ten spowodował drastyczny spadek produkcji zegarków mechanicznych i schyłek zegarmistrzostwa jako takiego. Zegarki mechaniczne w 1982 roku stanowiły już mniejszość na rynku. W 1970 w Szwajcarii było 1600 zegarmistrzów, w 1983, gdy kryzys kwarcowy osiągnął szczyt, było ich już tylko 600. W marcu 1983 roku dwie największe grupy procentów zegarków: ASUAG (Allgemeine Schweizerische Uhrenindustrie AG) oraz SSIH (Société Suisse pour l'Industrie Horlogère) połączyły się, by ratować przemysł zegarkowy w Szwajcarii. Ich rozwiązanie było proste: budować tanie, łatwe w produkcji zegarki używając zautomatyzowanych linii, i zalać nimi rynek. Poza swoją marką, Swatch, nowa grupa przejęła też inne marki zegarków, pod którymi sprzedawali najróżniejsze modele. W 1998 roku przyjęli nazwę Swatch Group i stali się największym producentem zegarków na świecie.

    Rynek zegarków dość szybko podzielił się na dwa oddzielne rynki: tanich, masowo produkowanych zegarków cyfrowych i kwarcowych z tarczą, oraz rynek drogich, mechanicznych cacek, przedmiotów luksusowych łączących w sobie zarówno wyrafinowanie samego mechanizmu, jak i wręcz biżuteryjne wykonanie korpusu i cyferblatów. Te pierwsze zegarki zostały wyparte w latach dwutysięcznych przez rozpowszechnienie się najpierw telefonów komórkowych, a potem smartfonów, a potem i smartwatchy. W świecie zegarków luksusowych zaś pojawiło się kilka ciekawych rozwiązań, jak użycie krzemu do budowy wysoce stabilnego elementu drgającego, który zastępuje koło balansu w mechanizmie wychwytu. Programy CAD oraz maszyny CNC pozwoliły też na budowę niezwykle rozbudowanych mechanizmów składających się z setek części, z licznymi "komplikacjami", a dodatkowo wciąż składanych ręcznie. I tak Patek Philippe Grand Master Chime ref. 5175 zawiera 1366 ruchowych elementów w mechanizmie i 20 komplikacji, czyli funkcji, które robią wrażenie, ale niewielu ludzi z nich skorzysta. Dodajmy do tego wybijanie godzin, kwadransów, minut, daty i godziny alarmu. Gdy pierwszy raz zobaczyłem film o tym zegarku, szczękę z podłogi zbierałem.


    Atom i radio

    Lord Kelvin już w 1879 roku przedstawił teoretyczne podstawy budowy zegara atomowego. Ale dopiero w latach 30stych XX wieku dopracowanie atomowego rezonansu magnetycznego pozwoliło na praktyczną realizację takiego zegara. W 1949 roku w Narodowym Biurze Standardów w USA zbudowano maser amoniakowy. Maser używa mikrofal do wzbudzania atomów w komorze rezonansowej, co wytwarza cykliczne drgania. Maser NBS był mniej dokładny w odmierzaniu czasu od istniejących zegarów kwarcowych, ale zademonstrował praktyczne możliwości realizacji zegara atomowego. Louis Essen w 1955 roku zbudował zegar atomowy używający cezu 133 w Narodowym Laboratorium Fizycznym w UK.

    Zegary atomowe na bazie rubidu są od lat używane w sieciach telefonii komórkowej jako standardy czasu i częstotliwości do synchronizacji i stabilizacji pracy wież transmisyjnych. Cezowe zegary atomowe są używane w laboratoriach i jako wzorce w systemach transmisji czasu drogą radiową, oraz w satelitach GPS. Najdokładniejsze zegary iterbowe przez lata były wzorcami do kalibracji pozostałych typów. W 2004 roku stworzono pierwszy zegar atomowy w mikroskali, miał wielkość ziarnka ryżu. Firma Microsemi jako jedyna produkuje scalone zegary atomowe SA.45s, w cenie tylko 1500 dolarów od sztuki, czyli niecałe 7500 złotych wg. bieżącego kursu.

    Przesyłanie sygnałów czasu drogą radiową zaczęło się już w 1905 roku przez dedykowane stacje nadawcze. W 1922 roku radio BBC zaczęło dodawać sygnał czasu w formie serii pisków do swojego programu - praktyka spopularyzowana na całym świecie. Pierwsze zegary synchronizujące się automatycznie do dedykowanych stacji nadających bieżący czas w formie cyfrowej pojawiły się w latach 80tych. Ponieważ częstotliwości nadawania tych sygnałów i sposób kodowania różnią się znacznie między różnymi krajami, większość zegarów może synchronizować się tylko w ich zasięgu. Są też zegary i zegarki zdolne odbierać kilka różnych standardów, ale są droższe. W Polsce najłatwiej dostępnym sygnałem jest nadawany spod Frankfurtu sygnał DCF77 na częstotliwości 77,5 kHz. Sygnał ten, jak wszystkie dedykowane sygnały czasu, jest kontrolowany przez zegar atomowy. Ponadto ponoć częstotliwość nośna Pierwszego Programu Polskiego Radia na na falach długich, czyli 225 kHz również jest stabilizowana zegarem atomowym, i można jej używać do regulowania pracy zegarów kwarcowych.

    Wielką wadą sygnału DCF77 są problemy z jego odbiorem wywołane przez wszędobylskie przetwornice impulsowe. Ten sam problem dotyka też krótkofalowców chcących pracować na falach długich. Ale jeśli da się ten sygnał "złapać", to regulowany nim zegar może osiągnąć dokładność nawet kilku milisekund na dobę.

    Istnieją też zegary synchronizowane sygnałem nawigacji satelitarnej oraz zegary pobierające bieżący czas przez Internet z pomocą protokołu NTP. Te ostatnie, często budowane na ESP8266 albo Raspberry Pi, kilka lat temu spowodowały problemy z serwerami czasu należącymi do Google - wszystkie pobierały czas o tej samej porze z jednego adresu IP, co jest prostym przepisem na przypadkowy atak DDoS.


    Na zakończenie

    Zegary i zegarki to fascynujący dla mnie temat. Szczególnie ciekawym aspektem jest rozwój zegara mechanicznego: od prostego mechanizmu do regulacji klasztornego życia przez przedmiot luksusowy, narzędzie dla astronomów i nawigatorów, w końcu przedmiot codzienny, by na końcu znów stać się majstersztykiem mechaniki precyzyjnej. Z tego też powodu moim skrytym marzeniem jest wykonać zegar mechaniczny od zera.

    Mam nadzieję, iż czytanie tego przydługiego elaboratu historycznego sprawiło Wam tyle przyjemności, co mi jego pisanie. Jak zawsze zapraszam do komentowania.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Urgon
    Editor
    Offline 
    Has specialization in: projektowanie pcb, tłumaczenie, mikrokontrolery PIC
    Urgon wrote 5729 posts with rating 1631, helped 195 times. Live in city Garwolin. Been with us since 2008 year.
  • Computer Controls
  • #2
    _johnny_
    Level 8  
    Quote:
    W 1761 chronometr został przetestowany przez syna Harrisona - po 10 tygodniach zegar miał błąd poniżej 5 sekund. Chronometry z rozwiązaniami Harrisona były stosowane do nawigacji aż do powstania zegarów elektronicznych.

    Czym mierzyli błąd?
  • #3
    sanfran
    Network and Internet specialist
    Zdaje się sekstantem, wtedy już był znany. Pozwala on sprawdzić kiedy ciało niebieskie (np słońce lub wybrana gwiazda) przestanie się wznosić ponad horyzontem i zacznie opadać. Pomiar wykonywany w tym samym miejscu pozawala na sprawdzenie dokładności zegara.
    Zaobserwowanie tego zjawiska wraz ze znajomością dokładnego czasu (np na południku 0) pozwala określić z dużą dokładnością długość geograficzną.
  • #4
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Dokładnie tak, pomiar był względem położenia Słońca, a dokładniej jego maksymalnej wysokości nad horyzontem, czyli południa. Tak też prowadzi się nawigację morską z pomocą zegara i sekstansu, przy czym potrzebne są jeszcze tablice astronomiczne wprowadzające dodatkowe korekty. Swoją szosą potrzeba obliczania tych tablic była przyczyną, dla której Charles Babbage zaczął pracować nad swoimi maszynami matematycznymi - zlecił trzem różnym kalkulatorom przeprowadzenie obliczeń tablic, a potem porównał wyniki i odkrył, że każda tablica miała błędy.
  • #5
    klm787
    Level 29  
    A w Jędrzejowie jest takie piękne muzeum takowych "urządzeń".
    Byłem tam, a kiedy byłem :?: no niestety dokładnego roku nie pamiętam, ale nie wiem czemu zapamiętałem ostatni prezentowany zegar, może raczej wskaźnik (zegary, wskaźniki montowane w Polonezie).
    Wystawa, prezentacja odbywała się od najstarszych "odmierzaczy" czasu, a na końcu był ów zegar, wskaźnik od co dopiero powstałego Poloneza.
    Tak jakoś ta wycieczka z szkoły podstawowej w Góry Świętokrzyskie (po drodze był Jędrzejów) utkwiła mi w pamięci :D
  • Computer Controls
  • #6
    Krzysztof Kamienski
    Level 43  
    Urgon wrote:
    Hamilton na wiosnę 1972 roku wypuścił pierwszy na świecie całkowicie elektroniczny zegarek naręczny - Pulsar. Co ciekawe, radzieckie zakłady produkcyjne Pulsar w podobnym czasie wypuściły podobny zegarek - Elektronika 1. Oba zegarki używały zintegrowanych obwodów scalonych, kwarcowych oscylatorów oraz siedmiosegmentowych wyświetlaczy LED.

    Rosjanie też bardzo szybko zaczęli produkować elektroniczne zegarki naręczne, ale z wyświetlaczem LCD. W tym samym czasie (lata 80 uw.) firma z NRD, Glasshütte wyprodukowała naręczny elektryczny zegarek analogowy, nie kwarcowy a z balansem. To takie drobne dygresje, ale faktycznie artykuł na medal. Natomiast ciekawostką jest fakt, że najdoskonalsze i najdokładniejsze zegarki kwarcowe w chwili obecnej są jednymi z najtańszych, mam na myśli firmę Casio.
  • #7
    bsw
    Level 19  
    Zegary mechaniczne potrzebują energii dla napędu. Zatem trzeba pamiętać o ich nakręcaniu czy podnoszeniu obciążników (szyszek).
    Mnie fascynowały wieczne zegary ATMOS, które są jak perpetuum mobile.

    https://ch24.pl/zegarki/jaeger-lecoultre/atmos-dawniej-i-dzis/
  • #8
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Zegary ATMOS nie są wieczne, ale faktycznie mogą działać bardzo długo. Z reguły jednak wymagają czyszczenia co 15-30 lat, gdyż mechanizm jest bardzo delikatny. Sam zegar używa metalowego mieszka w stylu barometru, wypełnionego chlorkiem etylu pod ciśnieniem, tak że część jego jest w postaci gazowej, a część w ciekłej. Zmiany temperatury powodują, że mniejsza lub większa część chlorku etylu jest w formie gazowej, co powoduje, że mieszek się kurczy lub rozszerza. Ruch ten nakręca sprężynę główną. Sprężyna mimo swoich niewielkich rozmiarów ma dość energii na miesiące pracy, i wystarczy okresowa zmiana temperatury o jeden stopień, by zegar się "nakręcił".
  • #9
    bsw
    Level 19  
    Urgon wrote:
    Zegary ATMOS nie są wieczne, ale faktycznie mogą działać bardzo długo. Z reguły jednak wymagają czyszczenia co 15-30 lat, gdyż mechanizm jest bardzo delikatny.

    z w.w. strony:
    Quote:
    60 milionów Atmosów zużyje razem tyle energii, co zwykła żarówka 15-watowa! Mechanizm jest tak dopracowany, że tryby nie wymagają oliwienia, zaś ATMOS du Millenaire projektowano, aby mógł działać ponad 1000 lat
  • #10
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Reklama swoje, a rzeczywistość swoje. W praktycznych warunkach tak dobrze nie jest - obudowa nie jest hermetyczna, więc zawsze kurz do środka się dostanie. Właśnie ta niezwykła wydajność energetyczna sprawia, że mechanizmy te są tak wrażliwe na zabrudzenia.
  • #11
    kris8888
    Level 36  
    bsw wrote:
    Zegary mechaniczne potrzebują energii dla napędu. Zatem trzeba pamiętać o ich nakręcaniu czy podnoszeniu obciążników (szyszek).
    Mnie fascynowały wieczne zegary ATMOS, które są jak perpetuum mobile.

    https://ch24.pl/zegarki/jaeger-lecoultre/atmos-dawniej-i-dzis/

    W zasadzie wykorzystuje zmiany fizyczne otoczenia, w tym przypadku temperatury, do pozyskania energii. To trochę tak jakby wykorzystać energię wiatru lub słońca do napędu zegara (zamieniając ją wcześniej na prąd).
    Fascynujące jest jedynie to, że tak niewiele energii potrzebuje taki zegar ATMOS do swojego chodu.
    Ciekawe dla porównania ile energii potrzebowałoby 60 milionów współcześnie produkowanych, wskazówkowych zegarków kwarcowych np. marki Casio.

    Urgon wrote:
    Na początku 1841 wraz z budowniczym chronometrów Johnem Barwisem opatentował zegar, w którym za cały napęd odpowiada wahadło, które jest rozpędzane elektromagnesem. Matthäus Hipp, niemiecki zegarmistrz w 1843 roku, zaprezentował specjalny przełącznik sprzężony z wahadłem lub kołem balansu. Przełącznik Hippa załączał na krótko elektromagnes dostarczający energii do wahadła lub koła balansu gdy oscylacje były za niskie. Rozwiązanie Hippa było tak wydajne, że stosowano je przez ponad sto lat.

    W latach 70-tych i 80-tych polska firma Metron produkowała naścienne zegary elektromechaniczne z balansem, którego ruch był podtrzymywany przez jednotranzystorowy generatorek LC. Nie było tam załączania na krótko generatorka (w razie potrzeby), dostarczał on cały czas energii w postaci pola magnetycznego i pobudzał do ruchu balans przez cały czas. W sumie nie wiem czy to było też rozwiązanie Hippa, czy raczej inny patent, ale działało całkiem sprawnie. Zegary te były zasilane z baterii R14.
  • #12
    bsw
    Level 19  
    Mój CASIO był napędzany baterią srebrową SR54 (1,55V/70mAh) która starczała średnio na 2 lata.
    Czyli 1,55 x 0,07 /2 = 0,05 Wh rocznie.
    60 mln zegarków zużyje w rok 3,255 MWh prądu co przeliczając na moc daje:
    3,255 / 366 / 24 = 370 W
    To tylko 25 razy więcej energii niż ATMOS :-)
  • #13
    kris8888
    Level 36  
    To takie dość zgrubne przeliczenie, zakładające że bateria ma faktycznie 70mAh i jest wydrenowana w dwa lata do zera.
    Najbardziej wiarygodny byłby pomiar prądu i napięcia zasilającego taki zegarek. Myślę że w rzeczywistości jest mniejszy.

    Na podstawie zgrubnych szacunków wychodzi teraz, że pobór prądu to około 4µA.
  • #14
    Homo_toxicus
    Level 22  
    Mnie ten artykuł skłonił do refleksji, że jako ludzkość zaczynamy mieć obsesję na punkcie odmierzania czasu. Pomijając aspekt technicznego rozwoju urządzeń do wskazywania jego upływu to w chwili obecnej nieustannie, na każdym kroku, towarzyszą nam urządzenia do jego odmierzania. Trudno mi znaleźć "miernik" jakiejkolwiek innej wartości fizycznej, którego obecność byłaby tak powszechna w naszym życiu i spotykana na każdym kroku, niemal w każdym urządzeniu z którego korzystamy. Nawet lodówka i odkurzacz już wyświetlają nam bieżący czas. Temperaturę, prędkość, przestrzeń możemy "ogarnąć" naszymi zmysłami "na bieżąco" ale czas możemy ogarnąć zmysłami obserwując jedynie zmiany zachodzące wokół nas w cyklu dobowym lub dłuższym przedziale. Od dokładności odmierzania czasu zależy praca urządzeń które bez tak dokładnych pomiarów byłyby całkowicie bezużyteczne (GSM, GPS). Ciekawie brzmią w tym kontekście słowa głównej bohaterki filmu "LUCY" Luca Bessona, która podczas rozmowy z naukowcami formułuje tezę że "czas jest jedyną miarą rzeczy, dowodem na istnienie materii, bez czasu nie istniejemy".

    To chyba pierwszy artykuł "techniczny" który skłonił mnie do przemyśleń tak odległych od techniki :).
  • #15
    kris8888
    Level 36  
    Mnie to zawsze fascynuje i zastanawia jak ludzie już w XVI wieku byli w stanie wytwarzać precyzyjne i miniaturowe kółka zębate przenośnych zegarków. Jak i czym je wycinali i obrabiali.
    Pomijam już ten mechanizm z Antykithery bo to w ogóle jest niezła zagadka.
  • #16
    szeryf3
    Level 25  
    @Urgon szacunek za artykuł, który nam wszystkim dał dużo do myślenia.
    Czas to jednostka, którą nie da się cofnąć. Szkoda, że takiej opcji nie ma bo parę razy w swoim życiu skorzystał bym z tej opcji.
    Jestem człowiekiem w wieku kiedy ten czas się kończy, ale nienawidzę się spóźniać.
    I jeżeli się z kimś umówię to jestem na czas bo jestem pokoleniem ery lampowej.
    Za to pokolenie telefonii komórkowej ten czas traktuje inaczej.
    Czyli poślizg 15- 60 minutowy to żaden poślizg.
  • #17
    bsw
    Level 19  
    kris8888 wrote:
    Najbardziej wiarygodny byłby pomiar prądu i napięcia zasilającego taki zegarek. Myślę że w rzeczywistości jest mniejszy.
    Na podstawie zgrubnych szacunków wychodzi teraz, że pobór prądu to około 4µA.

    Trudno mierzyć takie małe prądy tym bardziej że zużycie nie jest ciągłe - oprócz kwarcu co sekundę jest pobierany spory impuls do napędu mechanizmu...

    BTW:
    Od ponad 10 lat używam zegarka który sam sobie zrobiłem:
    https://e-bsw.blogspot.com/2011/07/zegareknareczny.html
    Jego bateryjka (CR2032 3V 220 mAh) też starcza na ok. 2 lata.
    Kwarc plus uC w trybie głębokiego uśpienia pobierają ok. 7uA ale co 2 sek (przepełnienie licznika od kwarcu) następuje wybudzenie procesora dla aktualizacji czasu i ponowne uśpienie.
    Gdybym nie usypiał procesora bateria wyszła by już po 3 dniach...
  • #18
    pitrel
    Level 21  
    Brakuje mi tylko informacji skąd wzięła się sekunda. Kto pierwszy zastosował taką jednostkę czasu?
  • #19
    bsw
    Level 19  
    Przecież to wynik prostego podziału doby.
    Doba to dzień + noc - każde po tuzin godzin.
    Godzina to kopa minut (łac. pars minuta prima - pierwsza mała część)
    Minuta to kopa sekund (łac. pars minuta secunda - druga mała część).
    :-)

    Sam podział powstał w Mezopotamii - Sumerowie używali dwunastkowego systemu miar.
    System dwunastkowy oprócz doby funkcjonował długo w systemach monetarnych - np. Wielkiej Brytanii do lat 60-tych XX w.
    Do tej pory funkcjonuje w anglosaskich systemach długości (1 stopa = 12 cali)

    Apropos czasu - to chcieli go zmienić Francuzi - podczas rewolucji dzielili dobę na 10 godzin. :-)
    Z czasem im się nie udało ale wprowadzili metr i ruch prawostronny...
  • #20
    kris8888
    Level 36  
    Tylko skąd się wzięła ta kopa i dlaczego liczy sobie 60 sztuk :D

    Myślę że faktycznie wszystko wzięło się od jednostki czasu jaki potrzebuje Ziemia żeby się obrócić wokół własnej osi i obiec wokół Słońca. A cała reszta wynika tylko z umownie przyjętego kiedyś podziału tego okresu na ileś tam równych części. A to że obecna definicja sekundy to ileś tam okresów promieniowania odpowiadających przejściu między dwoma poziomami struktury atomu cezu to czysty przypadek .
  • #21
    bsw
    Level 19  
    kris8888 wrote:
    Tylko skąd się wzięła ta kopa i dlaczego liczy sobie 60 sztuk :D

    To z kolei wynalazek Babilończyków, którzy używali systemu 60-tkowego.
    Podział doby na 2 x 12h wzięli od Sumerów a dalej dzielili po swojemu :-)

    kris8888 wrote:
    A to że obecna definicja sekundy to ileś tam okresów promieniowania odpowiadających przejściu między dwoma poziomami struktury atomu cezu to czysty przypadek .

    Podobnie jak obecna definicja metra, który pierwotnie był po prostu 1/10000000 długości ćwiartki południka paryskiego :-)
  • #22
    Urgon
    Editor
    AVE...

    1 kopa = 5 tuzinów. Skutek uboczny to podział godziny na 60 minut, a minuty na 60 sekund. Dodatkowo związek czasu z nawigacją dał nam minuty i sekundy kątowe...

    Co do francuskiego czasu metrycznego, to się nie przyjął, bo nijak się miał do czasu standardowego. Swatch próbował wskrzesić ten system w październiku 1998 roku dzieląc dobę na 1000 "uderzeń". Niektórzy producenci podzielili "uderzenia" dalej, na sto "centy-uderzeń", które były równe w długości dziesiętnej sekundzie francuskiej. Pomysł "z jakiegoś powodu" się nie przyjął, choć trochę zegarków powstało...
  • #23
    kris8888
    Level 36  
    bsw wrote:

    To z kolei wynalazek Babilończyków, którzy używali systemu 60-tkowego.

    Dla nich pewnie "nasz" system dzielenia wszystkiego na dziesiątki wydawałby się dziwny i niezrozumiały. Choć człowiek ma akurat 10 palców i wydaje się że takie dzielenie wszystkiego na 10 równych części (bądź ich wielokrotności dziesięciu) jest jak najbardziej naturalne.
    Wcale nie miałbym nic przeciwko gdyby doba miała 10 godzin, każda godzina 100 minut a każda minuta 100 sekund. A kąt prosty to 100 stopni :D Dużo rzeczy to by ułatwiło...
    bsw wrote:

    Podobnie jak obecna definicja metra, który pierwotnie był po prostu 1/10000000 długości ćwiartki południka paryskiego :-)

    Ciekawe swoją drogą w jaki sposób tak precyzyjnie podzielono tą odległość. :D
  • #24
    sanfran
    Network and Internet specialist
    Proszę. Kadr z filmu Metropolis (1927).

    Krótka historia (odmierzania) czasu
  • #25
    Homo_toxicus
    Level 22  
    kris8888 wrote:
    ....Wcale nie miałbym nic przeciwko gdyby doba miała 10 godzin, każda godzina 100 minut a każda minuta 100 sekund....


    ABSOLUTNIE SIĘ NIE ZGADZAM!!! Mój szef na pewno w dalszym ciągu by uważał, że obowiązuje mnie ośmiogodzinny dzień pracy!!!
  • #26
    bsw
    Level 19  
    kris8888 wrote:
    Dla nich pewnie "nasz" system dzielenia wszystkiego na dziesiątki wydawałby się dziwny i niezrozumiały. Choć człowiek ma akurat 10 palców i wydaje się że takie dzielenie wszystkiego na 10 równych części (bądź ich wielokrotności dziesięciu) jest jak najbardziej naturalne.
    Sumerowie liczyli na palcach jednej ręki do 12 i dla nich to było naturalne. Każdy długi palec ma 3 człony - 3 x 4 = 12. Kciuk robił za wskaźnik.
    To było bardzo sprytne. A Babilończycy dołożyli drugą rękę, której palec mówił o która dwunastkę chodzi 12 x 5 = 60 :-)

    To że 10 wydaje się naturalne to przede wszystkim kwestia pozycyjnego systemu zapisu liczb. To wynalazek Hindusów, który do Europy dotarł za sprawą kupców arabskich. W rzymskim systemie liczenia 10 - (X) to coś zupełnie innego niż 100 - (C) czy 1000 - (M) :-)

    kris8888 wrote:
    bsw wrote:
    Podobnie jak obecna definicja metra, który pierwotnie był po prostu 1/10000000 długości ćwiartki południka paryskiego :-)
    Ciekawe swoją drogą w jaki sposób tak precyzyjnie podzielono tą odległość. :D

    No właśnie niezbyt precyzyjnie. Policzyli to w 1795 i wykonali z platyny wzorzec (do tej pory trzymają go w Sevres) ale w 1889 ustalono że to jednak 0,999914 x 10^-7
    :-)
  • #27
    kris8888
    Level 36  
    bsw wrote:
    Sumerowie liczyli na palcach jednej ręki do 12 i dla nich to było naturalne. Każdy długi palec ma 3 człony - 3 x 4 = 12. Kciuk robił za wskaźnik.
    To było bardzo sprytne. A Babilończycy dołożyli drugą rękę, której palec mówił o która dwunastkę chodzi 12 x 5 = 60 :-)

    Taką trochę niekonsekwencją się wykazali bo skoro już dołożyli drugą rękę to tak też mogli użyć pojedynczych kostek palców (poza kciukiem który nadal robiłby za "wskaźnik") a nie całych palców. Wtedy byłoby 12 x 12 = 144😀
    Tak swoją drogą 12 rzeczywiście było i nadal jest podstawą liczenia wielu rzeczy w otaczającym nas świecie. Czyli coś jest na rzeczy z tymi kostkami palców. 😀
  • #28
    bsw
    Level 19  
    12 było wygodne bo dzieli się bez reszty na 2, 3 i 4...
    A co tyczy się czasu ale tych dłuższych jego odcinków to rok też podzielono nienaturalnie na 12 miesięcy. Bo naturalnych miesięcy (czyli księżyców) było pierwotnie 13 (13x28 = 364 dni).
    Tylko taki kalendarz rozjeżdżał się (brakowało tego dnia co roku) i musiano go "ręcznie" korygować. Juliusz Cezar zreformował kalendarz wprowadzając 12 miesięcy - na przemian po 31 i 30 dni. Ponieważ teraz wychodziło 366 dni to skrócono luty do 29 dni. I byłoby fajnie jakby tego kalendarza nie zepsuł następca Juliusza - August. Też chciał mieć swój miesiąc i to nie gorszy niż Juliusz. I stąd w długościach miesięcy mamy taki bałagan...
    Niezawodni francuscy rewolucjoniści też próbowali zreformować kalendarz. Miesięcy zostawili 12 ale równych - po 30 dni plus extra 5 dni świątecznych raz do roku...
  • #29
    kris8888
    Level 36  
    A tak przy okazji tematu pomiaru czasu, czy jest jakiś skuteczny sposób żeby nieco "przyspieszyć" rezonator kwarcowy 32768kHz w zegarku? Mam jakiś stary, ruski zegar, rezonator w nim jest standardowo równolegle zbocznikowany dwoma kondensatorami 22pF, z czego jeden z nich dodatkowo jeszcze zbocznikowany trymerem. Zegar spóźnia się ponad 20s na dobę. Regulacja trymerem niewiele pomaga, zmniejsza opóźnienie o max 3s. Całkowite usunięcie trymera a nawet jednego z dwóch kondensatorów zmniejsza opóźnienie o max 5s, ale nadal jest to jakieś 15s na dobę. Usunięcie drugiego kondensatora 22pF powoduje że rezonator całkowicie zrywa drgania.
    Pewnie mógłbym oczywiście wymienić ten stary ruski rezonator, bo czas w nim zrobił swoje. Na razie wrzuciłem zegar z powrotem do moich rupieci ale zastanawiam się jeszcze czy np. dodanie szeregowo z rezonatorem jakiejś pojemności mogłoby przyspieszyć drgania? Ktoś próbował?