Антон Оруш

Историята на електронния часовник

Историята-на-електронния-часовник

Историята-на-електронния-часовник

Преди няколко месеца в Сандъците – сандъците Ви запознахме с два модела български електронни часовници Булетроник. Те са произведени в момент на разцвет на тази техника в световен мащаб. Но откъде започва животът на електронния времеизмерител?

С тази статия ще се опитаме да отговорим на този въпрос.

Хората отдавна се стремят към точното измерване на времето. Първите опити в това отношение са правени още преди 5000 години. Слънчевият часовник, наречен по-късно ,,гномон“, е използван в Месо­потамия, Египет и Китай още около 3000 година пр. н. е.

После се появяват пясъчните часовници. Условно можем да ги приобщим към тъй нареченото „второ поколение“ часовници. Удобни в много отношения, те притежа­ват и един основен недостатък — измер­ват отрязъци от време, за съжаление, твърде кратки — от 10-15 най-много 30 минути.

„Третото поколение са водните часовници, наречени клепсидри. Около 380 го­дина пр. н. е. Платон използва такъв из­мерител на времето, основан на принципа на спадане и покачване на водата в сис­тема от специално направени прозрачни съдове. Така минават години и векове в усилени търсения на средство за удобно и прецизно измерване на времето. Александрийци, гърци, араби, по-късно римляни и византийци показват изумителна за времето си изобретателност. На тях дъл­жим уредите, които красят колекциите на много световноизвестни музеи.

Клепсидра воден часовник Klepsidra voden chasovnik

Клепсидра воден часовник Klepsidra voden chasovnik

Важен момент в историята на времеизмервателната техника е появата на механичния часовник. Въпросът за неговите първо­откриватели е спорен, но в Европа още през 1344 година Алесандро Донди от Падуа изработва изключително точен часовник с детайли, направени от месинг, и задвиж­ван чрез тежести.

В края на XV и началото на XVI Век в часовниковия механизъм се появява сто­манената спирална пружина — онази, която и днес движи механичните часовници. На вре­мето това предизвиква истинска рево­люция, защото освен прецизно измерване на времето, спиралната пружина осигурява и така желаната миниатюризация. В на­чалото на XVIII век се появяват джобните часовници, а по-късно — и ръчните Часовникът става неизменен спътник в жи­вота на човека.

До началото на XX век почти нищо не го про­меня, докато през 1925 година на сцената се появяват кварцовите часовници. В този нов вид измерители на времето липсват зъбните колела, рубините, осите, пружи­ните и дори стрелките. Те са заменени с нови елементи, а коренно различният принцип на действие осигурява неподози­рана дотогава точност. Възможността за „вграждане“ на допълнителен набор от по­лезни „странични“ функции, правят този вид часовници още по-привлекателни,

Първото споменаване за електронен часовник в световната преса датира от 1952 г., когато две компании – френската Leap Besancon и американската Elgin Watch Company – обявили, че започват развойна работа в тази област. Първият работещ прототип се появил след пет години – през 1957 г – и принадлежал на компанията Hamilton. Електронен в него бил само механизмът. Макар че циферблатът на модела Hamilton Electric 500 бил стрелкови, не било нужно да бъде предварително навиван.

Първият електронен часовник Parviyat elektronen chasovnik

Първият електронен часовник Parviyat elektronen chasovnik

Причина за толкова необичайно дълго забавяне в развитието на електронния часовник били проблемите на миниатюризиразацията, и по-точно – липсата на разработки на миниатюрни захранващи блокове. В първите електронни часовници на германската компания Deutsche Waren-Roverke батерията се намирала в гривната, обгръщаща ръката. други производители пък започнали да правят корпуса по-голям, като хитро разполагали по него различни декоративни елементи.

Чак през 1960 г. някои френски производители се сетили да използват вместо батерия малък акумулатор, а част от зарядното му устройство се помещавало в корпуса на часовника. Другата част – първичната намотка на изправителя – се намирала върху стойка, от която часовникът се зареждал. В скоро време обаче се отказали от тази технология, тъй като методиката на производство на акумулатори още не била съвсем усъвършенствана и по този начин самият процес на зареждане отнемал твърде много време.

Компанията Hamilton не била единствената, която пускала на пазара свои електронни часовници. През 1970 г. тя се сляла с небеизвестния производител Seiko и и тогава те създали първите в света електронни часовници с цифров индикатор – Pulsar. В него за изобразяване на информацията се използвал дискретен светодиод. За жалост обаче продажбите му не потръгнали особено успешно, тъй като компанията решила да го представи като някаква невероятна новост и изключителност, което, разбира се, веднага се отразило на цената. Определено 2100 долара не били точно количеството, което повечето хора биха платили за един ръчен часовник, та бил той и последна дума на техниката. В момента часовници като Casio G-7500-1VER, имащи относително добри характеристики, струват неособено скъпо. Но в зората на електронните времеизмерители за всичко, създавано в тази област, се смятало, че трябва непременно да струва извънредно скъпо.

История на електронния часовник Istoriya na elektronniya chasovnik

История на електронния часовник Istoriya na elektronniya chasovnik


През 1977 г. Seiko отново зарадвали ентусиастите с революционна разработка – електронен часовник с вграден калкулатор – Pulsar Module 1. Освен бутоните за управление и настройка на времето, на лицевия си панел джаджата имала под светодиодния дисплей стандартна клавиатура за калкулатор. В скоро време и други компании възприели идеята, пускайки на пазара цял ред подобни устройства.

Стар електронен часовник Star elektronen chasovnik

Стар електронен часовник Star elektronen chasovnik

Три години по-късно не по-малко иновативната компания Casio захранила пазара с модела Game-10. Негова особеност било наличието на вградена игра тип ,,шутър“ (стрелба) с доста опростен сюжет.

През 1982 г. излиза моделът Seiko TV Watch. Както навярно вече сте се досетили, този модел бил снабден с вграден телевизор. В часовника се разполагал единствено екранът. Приемникът бил оформен като отделно устройство, което потребителят трябвало да носи заедно в джоба си в специален калъф. Макар изображението често да се губело и звукът да стържел, моделът TV Watch направил такъв фурор, че даже Джеймс Бонд носи такъв в един от филмите за Агент 007, излязъл през 1983 г.

Стари електронни часовници Stari elektronni chasovnici

Стари електронни часовници Stari elektronni chasovnici

През 1983 г. видяла бял свят поредната новост от Seiko – електронен часовник с вграден преводач. Моделът TE-2500 можел да преведе отделни думи от японски, испански, френски и немски език на английски. В електронната памет на джаджата се съхранявали около 1,5 хиляди думи.

През 1985 г. в нишата на електронните часовници се намесила друга компания – Epson. Моделът RC-20 разполагал с вграден миникомпютър с 8-битов процесор, 2 кб оперативна памет и 8 кб памет за постоянно съхранение на данни. Екранът имал резолюция 42 х 32 точки.

През 2000 г. на пазара се появил моделът Casio WQV-1, при който забележителното била камерата  и достатъчно добрият едноцветен дисплей, който можел да изобразява до 16 отсенки на сивото.

Стари електронни часовници Stari elektronni chasovnici

Стари електронни часовници Stari elektronni chasovnici

А сега Ви предлагаме да ,,отворим“ един такъв електронен часовник и да разгледаме как работи всичко това! 🙂

Казахме, че първият кварцов часовник е конструиран през 1925 година, но едва 1970-те години години могат да се ха­рактеризират като епоха на „големия взрив”: тогава около 2/3 от продаваните ча­совници са кварцови, а през следващите години техният дял нараства до 90 процента. Освен спо­менатата точност, кварцовите часовни­ци правят и много други неща: свирят две-три, а понякога и повече мелодии, бу­дят в желаното от нас време, и то с особен сигнал, който в началото е твърде приятен и гали ухото, но след 30—40 се­кунди променя тона си, докато ни накара да напуснем леглото. Някои часовници „помнят“ годишнини на близки за нас хора и подсещат собственика си навреме да посети ма­газините за подаръци и цветя. Както видяхме, други са „въоръжени“ с миниатюрни калкулаторчета и с тях може да събираме, изваждаме, делим и умножаваме с голяма точност. Видяхме също така, че с електронните часовници може „да убием“ част от свободното си време в различни електронни игри.

Още през 1880 година френският физик Жак Кюри (1850-1941) забелязва,.че ако парче кварц се подложи на механични напрежения — натиск или опън — в двете му страни се получава разлика в потен­циалите: възниква електрически ток. Този феномен е наречен пиезоелектричен ефект. Важно обстоятелство се оказва обратимостта на процеса. При провоки­ране на разлика в потенциалите на същото парченце кристал чрез подаване на про­менлив ток, той започва да вибрира с определена постоянна честота. По-късно възниква въпросът не е ли възможно из­граждането на своеобразен „мотор“, кой­то би помогнал за прецизно измерване на времето. За сравнение ще използваме принципа на действие на часовниковия механизъм, задвижван с тежести.

Жак Кюри Zhak Kyuri

Жак Кюри Zhak Kyuri

Превръщането на потенциалната енер­гия в кинетична, осъществено от издиг­натата на определена височина тежест, осигурява въртенето на зъбно колело, кое­то чрез кобилица задвижва махалото. Тази връзка е обратна, защото махалото огра­ничава скоростта на движение на тежес­тите. Периодът му е точно фиксиран и зависи само от дължината на махалото. То прави един мах за едно придвижване от зъб в зъб и отмерва половин, секунда. Ако колелцето например има 6 зъба, то ще прави един пълен оборот за 3 секунди Ние сме свободни дз определяме броя на зъбите на колелцата. В такъв случай можем да конструираме колелцето със 120 зъба и тогава то ще прави по един оборот за 60 секунди или точно толкова, колкото ни е необходимо за секундната стрелка. Чрез система от зъбни колела, наричани редук­тори, можем да преценим точно как да изведем минутната, а след това и часо­вата стрелка.

Въпросът как е възможно в едно миниа­тюрно предметче да се вмести „машина“ с такива удивителни качества е напълно естествен. Ако си припомним някои факти от физиката и достиженията на електронната миниатюризация през 70-те години, ще се убедим, че място за чудеса тук няма.

Вероятно така са разсъждавали майсто­рите на часовникови механизми още през XV—XVI век и днес всеки може да се убеди в това, гледайки как работят огромните старинни часовници в Лондон, Па­риж, Москва, Кьолн…

А сега отново да се върнем при кварца и неговото свойство да вибрира с учуд­ваща стабилност, забелязана впрочем и при други еластични субстанции.

В този случай имаме на разположение надежден „контрольор“, с чиято помощ можем да управляваме честотата на про­менливия ток. Не случайно едно от пър­вите приложения на пиезоелектричния ефект е да се регулира и контролира чес­тотата на радиовълните.

Стар електронен часовник Star elektronen chasovnik

Стар електронен часовник Star elektronen chasovnik

И така, ако изберем парченце кварц и го свържем с източник на променлив ток, ще се получат механични вибрации, които ще осигурят стабилизирана честота на тока. Следващата стъпка е да се намери елек­трическият еквивалент на механичния ре­дуктор, за който споменахме по-горе. По тази тема вече електрониката си е казала ду­мата и този „делител“ на честоти е из­вестен под името тригер. Тригерът, раз­бира се, е само елемент на интегралната схема.

Онова, което спира вниманието ни при пръв поглед, сравнявайки механичния и електронния часовник, е начинът, по който отчитаме времето. Точното време или поне онова, което в даден момент механичният часовник показва, се отчита върху циферблата в зависимост от раз­положението на стрелките. Това е извест­но като аналогово отчитане нз времето

Електронният часовник е снабден с екранче и върху него в „явен десетичен вид“ с „електронен шрифт“ се изписва съ­ответното време — 10,23.31 или 12.30.42, или пък 16,33,57.

Как е реализирано екранчето и на какъв принцип са изградени многообразните и твърде полезни функции, които електрон­ният часовник изпълнява? Тайната е в теч­ните кристали — още един важен елемент в конструкцията. Тези субстанции в нор­мално състояние са поозрачни, но ако бъ­дат захранени с електрически ток, гледани под различен ъгъл, те стават непрозрачни. Когато течните кристали са представени като отделни миниатюрни порции под формата на точици или тиренца и са снаб­дени с изводи, свързани към източник на електрически ток, има възможност за се­лективно захранване. От контраста и комбинацията на прозрачни и непрозрачни (съответно незахранени и захранени) точици и ти­ренца се получава „образ“ върху екранчето — цифри, букви или картинки. Тогава въз­никва въпросът как екранчето показва ту времето, ту надписи, ту рисунки и то по наше желание само с едно натискане на миниатюрните бутончета. Явно, необхо­дими са памет, логика, дешифратор. Всич­ко това съществува в кварцовия часовник и е заложено в интегралните схеми, за кои­то стана дума по-горе. Наричат ги ГИС — големи интегрални схеми, каквито са и възможностите им. Разбира се, въпреки помпозно­то си име, те са твърде миниатюрни.

Това (в общи линии) представлява електронният измерител на времето. Неговото изоставане или избързвзне с няколко секунди на година са отклонения, които не тревожат и най-ревностните привърже­ници на точността.

Вашият коментар

Your message*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Name*
Email*
Url