Не работают часы: Как работают фитнес-браслеты и спортивные часы | Смарт-часы и фитнес-браслеты | Блог

Как работают фитнес-браслеты и спортивные часы | Смарт-часы и фитнес-браслеты | Блог

За последние годы резко выросла популярность фитнес-браслетов и умных часов. В период пандемии носимые девайсы стали особенно актуальны. Проводя большую часть времени дома, люди хотят следить за своим здоровьем. Давайте разберемся, как работают основные функции этих устройств. Выясним, стоит ли переплачивать за «новомодные» опции, которые удорожают девайс.

Бесконтактная оплата

Полезная функция, ставшая особенно востребованной во время эпидемии коронавируса. NFC (Near Field Communication) позволяет оплачивать покупки бесконтактно, приложив часы к терминалу.

Для этого в них установлен специальный NFC-чип. Доставать телефон из кармана нет необходимости — главное, чтобы с ним была связь. Каждый производитель продвигает свою платежную систему. Самые популярные: Samsung Pay, Apple Pay и Google Pay. Выбирайте в зависимости от того, что поддерживает ваш смартфон.

NFC является подвидом технологии радиочастотной идентификации RFID (Radio Frequency Identification). Оба метода осуществляют бесконтактный обмен данными при помощи радиочастотного электромагнитного излучения. NFC использует определенную частоту RFID (13,56 МГц) и действует на значительно меньшем расстоянии. Обычно оно не превышает десятка сантиметров.

Когда покупатель приближает мобильное устройство к платежному терминалу, технология NFC начинает работать. Используя частоту 13,56 МГц, терминал и смартфон передают друг другу зашифрованную информацию для завершения платежа. Все это занимает считанные секунды. Скорость — одно из главных преимуществ платежей NFC. Технология пересылает до 424 Кбит в секунду. На передачу информации уходит меньше времени, чем на транзакции с магнитной полосой, чипами в картах или операции с наличными.

Второе преимущество — безопасность платежей.  NFC намного безопаснее, чем карта с магнитной полосой. В отличие от статичных данных, размещенных прямо на банковской карте, данные, участвующие в транзакции NFC, зашифрованы и постоянно меняются.

Например, Samsung Pay, Apple Pay и Google Pay используют технологию токенизации для защиты банковских реквизитов. Вот как это работает: ваши реквизиты заменяют серией случайно сгенерированных чисел (токен). Токен выглядит как обычный номер карты, заменяя его во время транзакций. Алгоритм для получения номера основного счета отсутствует. В результате нет смысла красть токен, т. к. создать на его основе платежный инструмент не получится.

Проигрывание музыки

В некоторых моделях есть встроенная память, которая позволяет загружать музыку прямо на часы. На тренировку не нужно брать телефон — достаточно подключить беспроводные Bluetooth-наушники напрямую к умному устройству. В основном, этой фишкой могут похвастать часы с операционной системой Android Wear.

Шагомер и GPS

Вычисление пройденного расстояния и подсчет количества шагов осуществляется при помощи комбинации двух датчиков. Первый называется акселерометром. Он определяет ускорение объекта. Второй датчик — гироскоп. Он отслеживает положение в пространстве.

Таким образом, датчики определяют, находится ли рука с браслетом в покое, или же движется с ускорением, при котором меняется ее ориентация в пространстве. Информация передается в процессор, который обрабатывает ее при помощи специального алгоритма. По итогу вы видите на экране количество пройденных шагов.

Чтобы посчитать расстояние, учитываются вес и рост владельца. Их предложат указать при первой настройке приложения-компаньона для смартфона. По этим данным вычисляется примерная длина шага.

Алгоритм не идеален, поэтому в моделях среднего и высшего ценового сегмента дополнительно устанавливают датчик GPS. Подключаясь к спутникам, он определяет местоположение в каждый момент времени. Благодаря этим данным, происходит более точный расчет расстояния. Это помогает как при обычном расчете шагов, так и при построении маршрута тренировки.

Также GPS будет полезен тем, кто хочет знать, где находится ребенок. На смартфон одного из родителей устанавливается специальное приложение. С помощью него можно в реальном времени наблюдать местоположение сына или дочери, если они носят детские часы, снабженные датчиком GPS. Более того, некоторые «умные» часы уведомят родителей, если ребенок покинул «безопасную» зону: школу, дом и т. д.

Кнопка SOS и микрофон

Чаще всего кнопкой SOS по умолчанию снабжены детские часы. В случае опасности ребенок может нажать ее, чтобы отправить уведомление в приложение или на заранее указанные номера телефона.

Остальные модели чаще всего оснащены аналогичной функцией, но предлагают отправить экстренное сообщение по нажатию определенной комбинации кнопок. Наиболее современные версии способны отправить предупреждение автоматически, если, например, владелец часов упал и не двигается больше минуты.

Следует отметить, что многие детские часы позволяют родителям включать функцию прослушивания, чтобы узнать, что происходит рядом с ребенком.

Для этих целей в устройство встроен небольшой микрофон: обычно его размеры не превышают пары миллиметров. Функцией можно пользоваться в любое время, но особенно она полезна именно в экстренных ситуациях.

Датчик снятия

Такого рода датчиками часто оснащают детские часы. Благодаря этому родители могут узнать, если ребенок вдруг решит снять гаджет или кто-то сделает это за него. Требуется включить уведомления в настройках.

Оптический датчик находится на стороне, соприкасающейся с рукой. Он спрятан под прозрачным стеклом. Датчик сможет распознать, что часы были сняты, если перед этим их носили на руке хотя бы несколько минут подряд. Для этого он излучает свет, а затем ловит отраженный оптический сигнал, определяя наличие руки в непосредственной близости к датчику.

Функция поиска смартфона

«Умные» часы могут отслеживать, не потерян ли смартфон, причем делают это двумя способами. Так, если владелец часов удалится на некоторое расстояние от смартфона, часы подадут сигнал, предупреждающий о возможной потере. Кроме того, если смартфон все же был потерян, можно вызвать его с помощью часов. Телефон подаст звуковой сигнал, даже если перед этим он был переключен в режим вибрации.

Функция работает, если соблюдены несколько условий. Во-первых, оба гаджета должны быть включены. Во-вторых, часы должны быть подсоединены к смартфону через Bluetooth. И, наконец, телефон и часы должны находиться на небольшом расстоянии друг от друга.

Пульсометр

Наверняка вы замечали, что при измерении пульса два светодиода на задней крышке часов излучают зеленый свет.

Эта технология называется фотоплетизмографией. Когда сердце сокращается, то есть происходит удар, кровяное давление увеличивается. Из-за усиления кровотока поглощается больше света, испускаемого диодом. Зарегистрировав количество таких сокращений за временной промежуток (обычно около 10 секунд), девайс выдает конечный результат в виде пульса. Он измеряется в ударах в минуту.

Недостатком метода является повышение погрешности вместе с учащением пульса. Это происходит, если частота сердечных сокращений превысит 100 уд/мин. В любом случае, фитнес-браслет или часы — это не медицинский прибор, поэтому производители зачастую даже не указывают процент неточности измерений.

Счетчик калорий

За подсчет калорий ответственна математическая модель. У каждого производителя она своя.

Обычно такие модели используют показатели активности, о которых речь шла выше, накладывая их на данные о владельце. Некоторые девайсы также умеют распознавать вид активности (ходьба, шаг, плавание, велосипед). Такие модели более точны: ведь при разной нагрузке количество затрачиваемых калорий отличается.

Распознавание фаз сна и умный будильник

Сон человека состоит из двух фаз. Медленная длится примерно три четверти всего отдыха, остальное время занимает быстрая. Эти фазы чередуются: быстрый сон наступает примерно каждые час-полтора и длится около десяти минут.

Во время глубокой фазы человек не двигается, его пульс замедлен и стабилен. А при быстром цикле учащается сердцебиение, глазные яблоки начитают быстро двигаться. Используя акселерометр и пульсометр, часы и браслеты способны мониторить эти изменения.

Наиболее подходящей для пробуждения считается быстрая фаза. Поэтому в некоторых моделях доступна опция «умный будильник». Для нее указывается не конкретное время срабатывания, а временной промежуток. Например, с 6:30 до 7:00 утра. Браслет выжидает наступления быстрой фазы в этот период. Как только это случается, срабатывает будильник. Человек, проснувшийся таким образом, не будет испытывать слабость и разбитость.

Датчик кислорода

Эта фича актуальна в период пандемии. Принцип измерений не отличается от медицинского прибора пульсоксиметра. Инфракрасный светодиод производит излучение, которое идет через ткани, отражается и возвращается назад, попадая на детектор.

По количеству света, поглощенного кровью, определяется так называемая сатурация. Это степень насыщения кислородом. В норме, она должна быть не менее 94%.

ЭКГ

В часах и фитнес-браслетах кардиограмма измеряется методом Марея. Имеются два датчика. С первым мы уже знакомы — он определяет уровень давления крови (фотоплетизмография). Второй фиксирует объем крови и интенсивность ее передвижения. Таким образом, можно определить уровень расширения сосудов, что и является признаком повышения давления.

Используя эти данные, микропроцессор производит вычисления и строит ЭКГ. Сильно доверять часам не стоит. Сам метод Марея подразумевает определенную неточность, а расположение датчиков вносит дополнительную погрешность. Информацию нужно использовать лишь как повод для обращения к специалисту — кардиологу.

Напоминание о разминке

Практически во всех фитнес-браслетах есть функция, которая распознает, что пользователь долго сидит на одном месте. Ее можно настроить, выбрав определенный временной интервал. Например, если вы трудитесь в офисе, можно установить его в рамках рабочего времени.  

Настройки разминки в приложении Zepp для часов Amazfit

Если в течение часа датчики не показывают активности, а уровень пульса стабилен, устройство понимает, что владельцу необходимы физические упражнения. Браслет вибрирует, напоминая, что нужно встать со стула и разогнать кровь по организму.

Барометр и термометр

Обычные фитнес-браслеты и смарт-часы берут информацию о погоде из интернета. Но существуют также продвинутые спортивные варианты. Благодаря встроенным датчикам, они умеют измерять температуру и атмосферное давление. Это может быть полезно в походах, на рыбалке и при других видах активности.

Барометр в часах представляет собой небольшую металлическую емкость с вакуумом внутри, вибрация которой позволяет измерить колебания давления. Эти колебания переводятся в электронный сигнал, который обрабатывает процессор, а конечные результаты выводятся на экран часов. За измерения температуры отвечает компактный термометр.

Выводы

Популярность фитнес-браслетов и умных часов в последние годы сильно выросла — производители стали уделять больше внимания маркетингу. Порой они добавляют новые функции просто для того, чтобы получить преимущество над конкурентами.

Например, новомодная фича снятия ЭКГ работает неточно, позволяя выявить лишь сильные патологии сердца. При этом компания делает упор именно на нее в рекламе Apple Watch и других девайсов.

Датчик кислорода актуален лишь во время пандемии. Производители пытаются максимально «хайпануть», по максимуму укомплектовав им новые устройства. Когда эта ситуация разрешится, обычному человеку он вряд ли понадобится — до 2020 года вы скорее всего не слышали о существовании такого прибора, как пульсоксиметр.

Есть и узконаправленные опции: измерение атмосферного давления и температуры, проигрывание музыки с часов, функции слежения за ребенком. За них стоит переплачивать, только если вы точно знаете, зачем они вам нужны.

Наметилась приятная тенденция — даже недорогие модели стали оснащать GPS. Он повышает точность измерений и будет максимально полезен в любом устройстве.

Бесконтактная оплата появляется даже в бюджетных фитнес-браслетах, что говорит о ее популярности. Более половины россиян пользуются NFC, за наличие этого чипа явно стоит доплатить.

как подключить или заменить на электронные

Когда впервые на ВАЗ 2103 были установлены часы, это считалось роскошью. Сегодня же многих удивит скорее отсутствие этого нужного устройства, чего его наличие. Водители настолько привыкли проверять время на панели приборов, что поломку часов на Ваз 2107 хочется немедленно устранить. В этой статье мы обсудим, как снять старые часы и установить новые, как их починить и подключить. Также вы узнаете, как можно заменить штатный механизм на цифровой.

Какие бывают неисправности

Основные причины поломки могут быть следующими:

1. Сгорел предохранитель. Как правило. Именно эту деталь в первую очередь необходимо диагностировать. Находится он в блоке на позиции F Убедиться в исправности механизма можно с помощью мультиметра, поставленного в режим прозвонку.
2. Окислилась или просто отключилась клемма питания массы, которая соединяется с корпусом устройства. Придется снимать панель и осматривать качество подключения.
3. Повредилась изоляция провода питания или нарушилась его жила. Это случается нечасто. Но если других проблем нет, а часы не работают, нужно с помощью мультиметра в режиме постоянного тока проверить целостность провода.
4. Испорчен механизм. Конечно, его можно отремонтировать. Но лучше все-таки поставить новые часы или заменить их на более современный электронный вариант.

Схема подключения

Собирая панель приборов первый раз в жизни, автолюбитель сталкивается с трудностью: как подключить часы на ВАЗ 2107. Особых секретов в этом деле нет. У классических механических часов есть три электрических провода. Один провод – это «минус»; второй – питание, а третий – подсветка.

Минус нужно соединить с клеммой, которая располагается на корпусе. Остальные два провода легко подключаются с помощью знаменитого всем «метода тыка». Если что-то не работает, можно просто поменять местами провода. Схема подключения поможет все сделать правильно.

Минусовой провод нужно прикрепить к корпусу часов. Провод питания и подсветки подсоединяются к клеммам с положительным зарядом. Учитывайте, что Подсветка должна срабатывать только при включенных габаритах, поэтому ее нужно подсоединять к их клемме.

Снятие и установка

Снимать часы часто не приходится. Процесс этот не сложный и включает в себя всего четыре шага.

1. Нужно снять три пластины, которые закрывают собой крепежные винты панели приборов.
2. Выкручиваются винты, а панель приборов поднимается.
3. Крепежные скобы устройства освобождаются, часы вынимаются.
4. Провода от клемм отсоединяются.

Чтобы установить механизм, нужно выполнить всю работу в обратной последовательности.

Тюнинг часов ВАЗ 2107

Многие любители тюнинга любят устанавливать на торпеду что-нибудь экзотическое. Проще всего поменять штатные часы на электронный аналог. На сайте Aliexpress можно найти много подходящих моделей на любой вкус и цвет.

Процесс замены часов на новые очень прост и занимает не более 10 минут.

Главное, чтобы у модернизированного устройства был аналогичный диаметр, что даст возможность поместить его в отверстие консоли.

На сегодняшний день можно найти две разновидности моделей:

1. Модели, дополнительно показывающие температуру, календарь, вольтметр и будильник. Это довольно удобно. Особенно полезен вольтметр. Ведь держа под контролем состояние напряжения сети, можно сохранить заряд аккумулятора, даже если не исправен генератор.
2. Устройства, которые дополнительно снабжены датчиками температуры под капотом и в салоне.

Установка нового механизма осуществляется просто: нужно подсоединить провода к соответствующим клеммам и поместить часы в отверстие в консоли.

Как работают часы с кукушкой. Инфографика | Наука | Общество

Первые часы с кукушкой появились в Германии, в местечке Шварцвальд в 1740–1750 гг. Изначально часы планировали изготовить с говорящим петухом, однако механизм получился очень громоздким, к тому же часовому мастеру никак не удавалось воспроизвести кукареканье. Тогда ремесленник попробовал заменить петуха миниатюрной кукушкой. К концу XVIII века часы с кукушкой приобрели привычный ныне вид домика с двускатной крышей, украшенного орнаментом из листьев, шишек, дубовых и еловых ветвей.

В первых экземплярах часов использовались деревянные зубчатые колеса и простые камни в качестве весов. Вместо маятника был кусок дерева, который двигался вперед и назад над циферблатом, поддерживая таким образом работу часов. Точность хода была невелика, пока не появились более надежные и точные часы с металлическим механизмом. 

Принцип действия часов с кукушкой основывается на механической базе часов-ходиков, когда меха с помощью подъемных валиков взаимодействуют с элементом-звездочкой. Это приводит в движение кукушку, выводя ее из корпуса. 

Механические часы с боем имитировали кукование через определенный промежуток времени, как правило, звуковые сигналы раздавались каждый час. Для того чтобы завести механические часы с кукушкой, необходимо было опустить вниз противовес, подвешенный на цепи. Один из противовесов был предназначен для часового механизма, а другой — для механической кукушки.  Часы с маленькими гирьками приходилось заводить раз в день, а с большими — всего один раз в неделю. 

Современные часы с кукушкой стали делать не такими массивными и тяжелыми. В них начали использовать сенсорные датчики, благодаря которым кукование птицы можно отключить на ночь, часы больше не нужно заводить, так как они снабжены кварцевым механизмом. Большинство современных часов с кукушкой имитируют классический, традиционный стиль — маленький деревянный домик-шале, с дверцей, из которой появляется птица, но появляется она благодаря механическому устройству, а не мехам и трубкам, как это было в старых часах. 

Нажмите для увеличения 

Мои дедушкины часы остановились, могу ли я это исправить?

Отправлено 29 января 2011 г. | Автор: clockde | 57 ответов

Все было хорошо, пока мы не переставили напольные часы. Теперь мои часы остановились.

В то время как «дедушкины» часы ошибочно считают очень хрупкими и хрупкими. Дедушкины часы на самом деле очень прочные. Когда напольные часы не работают после хода, есть несколько проблем, которые можно легко исправить.
1) Осмотрите циферблат напольных часов и убедитесь, что стрелки не касаются и не свешиваются на какие-либо части циферблата или секундной стрелки.
2) Проверить нивелир дедушек. В нижнем углу большинства напольных часов есть 4 регулируемых регулятора уровня.
3) Начните раскачивание маятника легким нажатием руки и убедитесь, что он свободно качается и не касается стержней или грузов.
4) Слушайте тиканье напольных часов, чтобы убедиться, что вы слышите очень ровное «тиканье».Ровное пространство между галочкой и маркером. В противном случае часы не работают и требуют корректировки.

Если ваши часы — напольные часы с цепным приводом, цепи должны быть в том порядке, как на изображении.

Если вы послушаете часы сразу после того, как вы толкнете маятник, и заметите, что часы тикают неравномерно, это означает, что часы не в ритме. Часы должны иметь ровный тик-так-тик-так.

Если он неровный, например, тик / такт — тик / такт — тик / такт… Прочтите, как настроить ваши напольные часы в такт, чтобы исправить это.Это очень распространено после того, как напольные часы были перенесены из одного места в другое.

Напольные часы с цепным приводом

Если один из четырех вышеперечисленных шагов не кажется проблемой, лучше всего обратиться к профессионалу. Вы можете найти список техников по часам здесь.
Если вы ищете новые напольные часы, нажмите здесь.

Роберт Пирсон

---

Опубликовано в Справка по часам и инструкции

Напольные часы не бьют вовремя —

Отправлено 11 мая 2015 г. | Автор: clockde | 49 ответов

Если ваши напольные часы не показывают точный час и отклонение составляет менее 15 минут, вы можете настроить минутную стрелку так, чтобы она была как можно ближе к точному часу.Возможно, вам придется сделать это несколько раз, чтобы получить правильный ответ, поскольку это метод проб и ошибок. Как только вы затянете гайку, она может измениться.

ДЕДУШКИ ЧАСЫ НЕ БЫВАЮТ В ПРАВИЛЬНОЕ ВРЕМЯ
Если Дедушкины часы звонят более чем за одну минуту до или после надлежащего времени, как настроить время перезвона на ваших напольных часах? Минутную стрелку следует снять и отрегулировать.
ВНИМАНИЕ: Выполняя эту операцию, будьте осторожны, чтобы не поцарапать гайку, стрелку или циферблат.

настройка синхронизации сигналов минутной стрелки на напольных часах

1. Когда напольные часы начнут звенеть, остановите маятник и запишите время.
2. С помощью плоскогубцев осторожно снимите маленькую гайку, удерживающую минутную стрелку, повернув гайку против часовой стрелки, одновременно удерживая минутную стрелку пальцами возле маленькой гайки.
3. Снимите руку с вала для руки, взявшись пальцами за то место, где она крепится к валу.Вытяните руку прямо. Эта рука не прикручена и должна легко отрываться. У минутной стрелки есть небольшая возвышенность на задней стороне непосредственно вокруг отверстия вала, это втулка руки. С помощью плоскогубцев
крепко возьмитесь за втулку за боковые стороны, чтобы она не скользила в плоскогубцах. Другой рукой поверните стрелку нападающих часов вперед или назад на расстояние, необходимое для того, чтобы звонить в нужное время. (См. Рисунок 20).
4. Снова прикрепите руку к валу и вручную затяните гайку.Убедитесь, что стрелка указывает на правильное место, которое вы записали на шаге 1, плюс все исправления, которые вы внесли на шаге 3. Если стрелка не указывает на правильную отметку, повторите шаги 2 и 3.

5. Затяните ручную гайку с помощью плоскогубцы. Не перетягивайте.
6. Пусковой маятник.
7. Переустановите время, перемещая ТОЛЬКО МИНУТНУЮ СТРЕЛКУ против часовой стрелки (назад), как описано в шаге 5 операции настройки.

ПРИМЕР: Дедушкины часы бьют в 1:10, но должны бить в 1:15.
Шаг 1: Когда Дедушкины часы пробьют в 1:10, остановите маятник и запишите время 1:10.
Шаг 2: Осторожно снимите маленькую гайку.
Шаг 3: Снимите минутную стрелку. Возьмитесь за втулку за стороны и поверните руку вперед на 5 минут.
Шаг 4: Присоедините руку так, чтобы она указывала на 1:15. Затяните ручную гайку вручную.
Шаг: 5 Затяните гайку.
Шаг 6: Запуск маятника.
Шаг 7: Сбросьте «Напольные часы» на текущее время.

Следующее видео поможет объяснить этот процесс.

Если ваши часы бьют ровно через 15 или 30 минут

1) Подождите, пока часы пробьют час, и отсчитайте час независимо от того, что показывают стрелки.
2) Остановите маятник.
3) Осторожно снимите маленькую гайку и снимите минутную стрелку.
4) Снова прикрепите руку так, чтобы она указывала прямо вверх.
5) Затяните ручную гайку вручную, затем еще на 1/8 оборота.

Если ваши напольные часы бьют не в тот час:

Это быстрый способ исправить неправильный счетчик часов на ваших механических напольных часах. отбивают неправильный час.

Например, предположим, что на самом деле 2:00, и ваши часы бьют 5 раз, чтобы отсчитать час.
Циферблат ваших напольных часов показывает, что это один раз, а напольные часы бьют другой час?
Существует простое решение этой проблемы, если ваши напольные часы показывают неправильный час.

1) Когда ваши напольные часы пробьют следующий час, посчитайте количество ударов.
2) Переместите только более короткую часовую стрелку к цифре на циферблате, которую вы только что сосчитали, когда часы пробили.
(Если ваши часовые стрелки не хотят двигаться, будьте осторожны, чтобы не погнуть их. Они держатся только за счет трения, и, если они никогда раньше не двигались, они могут застрять на валу **)
Теперь часы звучат. синхронно с отсчетом часов… но время на циферблате неверное.
3) Установите время на напольных часах с помощью минутной стрелки на точное время в том месте, где вы находитесь.

Теперь ваши часы бьют правильно, указывая правильный час.

** Также см. Ссылку ниже для более подробного объяснения:

Дедушкины часы бьют не тот час?

Этот файл справки был размещен на сайте The Clock Depot, где мы специализируемся на выпуске новых часов Grandfather с доставкой на дом в США.

Опубликовано в Справка по часам и инструкции

Как работают кварцевые часы

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 15 сентября 2020 г.

Вы можете не верить в астрологию, но Нет никаких сомнений в том, что планеты правят нашей жизнью. Мы встаем, когда восходит солнце (или когда-нибудь после) и ложитесь спать, когда она схватится.У нас есть календарь на основе дни, месяцы и годы — периоды времени, относящиеся к тому, как Луна и Земля движутся вокруг Солнца в небе. На протяжении большей части истории люди сочли этот вид «астрономического хронометража» достаточно хорошим для их потребности. Но по мере того, как мир становился все более безумным и сложные, люди должны были отслеживать часы, минуты и секунды, а также дни, месяцы и годы. Это означало, что нам нужно точные способы отсчета времени. Часы с маятником и механические часы раньше были лучшим способом сделать это.Сегодня многие люди используют Кварцевые часы

и часы вместо них — но что они такое и как они Работа?

Фото: Кварц действительно дешев, и часам, в которых он используется, почти не требуются движущиеся части. Вот почему теперь он используется даже в самых недорогих часах. Поскольку они такие точные и надежные, это очень важный аргумент — вот почему на циферблатах таких часов гордо написано слово «кварц». Обратите внимание, что это аналог часы (со стрелками): кварцевые часы и часы не обязательно должны быть цифровыми (иметь числовые дисплеи).

Как работают обычные часы

Все мы знаем, что часы отсчитывают время, но останавливались ли вы когда-нибудь, чтобы подумайте, как это сделать? Наверное, самые простые часы, которые ты мог бы make — это говорящие часы. Если считать секунды, повторяя фразу чтобы сказать (например, «слон», «слон два «,» слон три «…), вы обнаружите, что умеете красиво держать время точно. Попробуйте сами. Скажите своим слонам от одного до шестидесяти и посмотрите насколько хорошо вы отсчитываете время за минуту по сравнению с часами.

Неплохо, а? Проблема в том, что у большинства из нас есть дела поважнее. день, чем сказать «слон». Вот почему люди изобрели часы. Несколько из в самых ранних часах для измерения времени использовались качающиеся маятники. Маятник — это длинный стержень или гиря на тетиве, которая раскачивается вперед и назад. В 1583 г. итальянский физик Галилео Галилей (1564–1642) обнаружил, что маятнику определенной длины всегда требуется одно и то же время, чтобы повернуться назад и далее, независимо от того, насколько он тяжелый или насколько велики качели.Он понял это, наблюдая за огромной лампой, раскачивающейся на цепи с потолок Пизанского собора в Италии, и используя свой пульс, чтобы отсчитывать время его движения взад и вперед. В часах задача маятника — регулировать скорость шестерен (сцепляющиеся колеса с врезанными в их края зубьями). Шестеренки подсчитывают количество прошедших секунд и преобразуют их в минуты и часы, отображаемые на руках, которые кружат циферблат. Другими словами: шестерни маятниковых часов действительно просто считая слонов.

Фото: Сила маятника: Этот качающийся стержень (с грузом внизу) — то, что держит время в напольных часах. Это было одно из величайших открытий, которые мы обязаны Галилею.

Вы можете сделать маятниковые часы, привязав груз к строка. Если длина струны составляет около 25 см (10 дюймов), маятник будет качаться вперед и назад примерно раз в секунду. Более короткие строки будут качайте быстрее, а длинные струны медленнее. Проблема с часами вроде это то, что маятник будет продолжать останавливаться.Сопротивление воздуха и трение скоро израсходует свою энергию и остановит ее. Поэтому в маятниковых часах есть пружины. Примерно раз в день вы заканчиваете пружина внутри часов, чтобы накапливать потенциальную энергию, чтобы маятник двигался на следующие 24 часа. Когда пружина разматывается, она приводит в действие шестерни внутри часов. Через механизм качения, называемый спусковым механизмом , маятник заставляет шестерни вращаться с определенной скоростью — и вот как шестерни держат время. Карманные часы явно слишком малы, чтобы иметь маятник внутри него, поэтому он использует другой механизм.Вместо маятник, у него есть балансовое колесо , которое сначала поворачивается в одну сторону и затем другой, управляемый гораздо меньшим спусковым механизмом, чем тот, что в маятниковые часы.

Подробнее обо всем этом читайте в отдельной статье о маятнике. часы.

Как работают кварцевые часы

Фото: Кристаллы кварца. Фото любезно предоставлено Геологической службой США.

Проблема с маятниковыми часами и обычными часами в том, что вы не забывайте наматывать их.Если вы забудете, они остановятся — а вы понятия не имею, который час. Еще одна трудность с маятниковыми часами заключается в том, что они зависят от силы тяжести, которая очень незначительно меняется от места к месту; это означает, что маятниковые часы показывают время на большой высоте иначе, чем на уровне моря! Маятники также изменяют длину при изменении температуры, немного расширяется в теплые дни и сужается в холодные дни, что делает их менее точными очередной раз.

Все эти проблемы решают кварцевые часы. Oни питаются от батареи и, поскольку они используют настолько мало электричества, что батарея может прослужить несколько лет, прежде чем вам потребуется ее заменить.К тому же они намного точнее маятниковых часов. Кварцевые часы работают совсем не так, как маятниковые и обычные часы. В них все еще есть шестеренки, чтобы считать секунды, минуты и часов и проведите стрелками по циферблату. Но шестерни регулируется крошечным кристаллом кварца вместо качающегося маятника или движущееся колесо баланса. Гравитация вообще не участвует в работе, поэтому кварцевые часы сообщает время, когда вы поднимаетесь на Эверест, и когда вы находитесь в море.

На фото: кварцевый генератор от часов. Вы можете увидеть, насколько он мал, посмотрев на самую последнюю фотографию на этой странице. Это часть под номером 5 на этом рисунке.

«Кварц» звучит экзотично — с буквами «q» и «z» это отличное слово для игры. Scrabble — но на самом деле это один из самых распространенных полезные ископаемые на Земле. Он сделан из химического соединения под названием кремний. диоксид (кремний также является материалом, из которого сделаны компьютерные чипы), и вы можете найти его в песке и в большинстве пород.Возможно, самое интересное в кварце — это то, что он пьезоэлектрический. Это означает, что если вы сожмете кристалл кварца, он образует крошечный электрическое напряжение. Верно и обратное: если вы подаете напряжение на кусок кварца, он вибрирует с точной частотой (он встряхивается точное количество раз в секунду).

Внутри кварцевых часов батарея посылает электричество на кристалл кварца через электронную схему. Кристалл кварца колеблется (колеблется взад и вперед) на точная частота: ровно 32768 раз в секунду.В схема подсчитывает количество колебаний и использует их для генерации регулярные электрические импульсы, один в секунду. Эти импульсы могут питать ЖК-дисплей (показывающий время в цифрах) или они могут приводить в движение небольшой электродвигатель (фактически, крошечный шаговый двигатель), вращая зубчатые колеса, которые вращают секундную, минутную и часовую стрелки часов.

Внутри кварцевых часов

Теоретически работает так:

1. Батарея обеспечивает ток микросхеме
2. Схема микрочипа делает кристалл кварца (точно вырезанный и имеющий форму камертон) колеблется (вибрирует) 32768 раз в секунду.
3. Схема микрочипа обнаруживает колебания кристалла и превращает их в регулярные электрические импульсы, один в секунду.
4. Электроимпульсы приводят в действие миниатюрный электрический шаговый двигатель. Это преобразует электрическую энергию в механическую.
5. Электрический шаговый двигатель вращает шестерни.
6. Gears водит стрелками по циферблату, чтобы следить за временем.

На практике …

А так на самом деле выглядит внутренняя часть кварцевых часов. Ни при каких обстоятельствах не разбирайте свой, если вы когда-нибудь захотите, чтобы он снова заработал.Вы не можете увидеть все эти части, просто сняв заднюю крышку часов. Показанные здесь часы поставлялись бесплатно с пачкой кукурузных хлопьев (серьезно!), И они были сломаны, прежде чем я открыла их. Но потом он сломался еще сильнее …

1. Аккумулятор.
2. Электродвигатель шаговый.
3. Микрочип.
4. Схема соединяет микросхему с другими компонентами.
5. Кварцевый генератор.
6. Винт с головкой для установки времени.
7. Шестерни вращают часовую, минутную и секундную стрелки с разной скоростью.
8. Крошечный центральный вал удерживает руки на месте.

Почему кварцевые часы вообще выигрывают или теряют время?

Если кварцевые часы настолько удивительны, вы можете задаться вопросом, почему кварцевые часы не всегда отслеживают время с абсолютной точностью. Почему он все еще выигрывает или теряет секунды здесь и там? Ответ в том, что кварц вибрирует с немного другой частотой при разных температурах и давлениях поэтому на его способность вести хронометраж в незначительной степени влияет потепление, охлаждение и постоянно меняющийся мир вокруг нас.Теоретически, если вы все время держите часы на запястье (которое более или менее постоянно температура), он будет держать время лучше, чем если бы вы его включали и выключали (вызывая довольно резкое изменение температуры каждый раз). Но даже если кварцевый кристалл может вибрировать с совершенно постоянной частотой, то, как он установлен в своей цепи, крошечные дефекты зубчатой ​​передачи, трение и т. Д. Также могут вносить незначительные ошибки в хронометраж. Всех этих эффектов достаточно, чтобы внести погрешность до секунды в день в типичных кварцевых часах и наручных часах. (имейте в виду, что секунда, потерянная в один день, может быть компенсирована секундой, полученной на следующий день, поэтому общая точность может быть всего несколько секунд в месяц).

Но как на самом деле работает кварцевое долото ?

Вы можете найти это объяснение, и если да, то можете перестать читать сейчас. Ниже приводится более подробное обсуждение того, как кварцевый кварцевый генератор на самом деле работает для тех, кто хочет немного глубже. Я должен предупредить вас, что если у вас нет степени в области электроники инженерные сети, схемы на кристалле кварца очень быстро становятся очень сложными. Я собираюсь дать тебе очень краткая, упрощенная версия того, что происходит, и несколько указателей для дальнейшего чтения, чтобы вы Можете копать глубже, если хотите.

Главное, что нужно помнить о кварце, — это то, что он пьезоэлектрический: он будет вибрировать, когда вы приложите к нему электричество, или он будет излучать электричество, когда вы его вибрируете. Генератор на кварцевом кристалле использует пьезоэлектричество обоими способами — одновременно!

То, как я нарисовал свою диаграмму выше, делает вид, будто кристалл кварца отделен от схема микрочипа, но на самом деле кристалл является неотъемлемой частью этой схемы, подключенной к ней двумя электродами. Вы можете отчетливо увидеть их на большом фото внутренней части часов и в фотография самого генератора: это две маленькие серебристые ножки, торчащие из цилиндрического металла дело.По сути, кварцевый кварцевый генератор — это просто еще один компонент, подключенный к микросхеме, точно так же, как резистор или конденсатор.

Я говорю «схема», но проще представить генератор как часть двух отдельных схем, каждая из которых находится на одном микрочипе. Первая цепь (назовем ее входной) стимулирует кристалл кварца импульсами электричества. Подача электричества в кварц заставляет его вибрировать (или, если хотите, колебаться или резонировать) через то, что иногда называют обратным пьезоэлектрическим эффектом (когда электричество производит вибрации).Генератор настроен так, что кварц вибрирует ровно 32768 раз в секунду. Но теперь вспомните обычный пьезоэлектрический эффект: когда кусок кварца вибрирует, он генерирует электрическое напряжение. Вторая схема микрочипа определяет это «выходное напряжение». (колеблется 32768 раз в секунду) и делит свою частоту для получения раз в секунду импульсы, которые приводят в действие двигатель, приводящий в действие шестерни. В часах с цифровым дисплеем вместо шестерен микросхема многократно делит частоту генератора для управления сегментами часов, минут и секунд (как показано на рисунке ниже).

Иллюстрация: Как кварцевый осциллятор приводит в действие цифровые часы с отображением часов и минут и мигающим двоеточием между ними («12:32»), указывающим прошедшие секунды. Осциллятор (желтый) вибрирует 32 768 раз в секунду. Двоичный делитель (синий, слева) делит это на два 15 раз (то есть 32768 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 = 1) для создания импульса с частотой 1 Гц (один в секунду), который запускает мигающее двоеточие. Сам сигнал 1 Гц от делителя делится на 60, чтобы получить минуты, и еще на 12, чтобы получить часы.Эти сигналы управляют серией драйверов (красные), которые питают сегменты цифрового дисплея. Иллюстрация из патента США 3 863 436: твердотельные кварцевые часы Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex. 4 февраля 1975 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

В одной из первых форм кварцевого генератора на кристалле кварца было установлено два набора электродов. Первый комплект был подключен к входной цепи и подавал электричество на кристалл, заставляя его вибрировать. Когда кристалл вибрировал, он генерировал пьезоэлектрическое напряжение.Это обнаружил второй комплект электродов (заклинило к другой части того же кристалла) и подается на выходную цепь. Когда кварцевая технология была уменьшена для использования в компактных наручных часах, стало ясно, что меньшие размеры Были необходимы генераторы, а для двух пар электродов не хватило места. Вот почему современные осцилляторы используйте одну пару электродов как для стимуляции кристалла энергией, так и для обнаружения его колебаний.

Это все, что я вам скажу. Если вы хотите узнать больше, вы можете взглянуть на следующие источники.Имейте в виду, что они сложны, и их трудно понять, если у вас нет некоторых знаний в области электронной техники.

Дополнительная литература

Общий

• Кварцевый генератор: подробное введение из Википедии. Это одна из тех немного сбивающих с толку статей в Википедии, которые могут иметь смысл только для людей, которые знают достаточно о предмете, чтобы написать статью. Тем не менее, это разумная отправная точка для дальнейших исследований.
• Хрустальные часы В.А. Marrison, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 16, No. 7 (15 июля 1930 г.), стр. 496–507. Одна из самых ранних работ по технологии кристаллов кварца, написанная одним из ее пионеров.

История

• Эволюция кварцевых часов Уоррена А. Маррисона, Технический журнал Bell System, Vol. XXVII, pp. 510–588, 1948. Это превосходный, увлекательный, исчерпывающий и подробный документ, излагающий историю кварцевого хронометража.Но учтите, что это сложная статья из технического журнала. [Архивировано через Wayback Machine и доступно в различных других форматах на Интернет-архив.]
• Современные разработки точных часов А. Л. Лумиса (Лаборатория Лумиса) и В. А. Маррисона, IEE Electrical Engineering, Vol. 51, No. 2, февраль 1932 г. Еще один классический отчет из архивов, сделанный двумя ключевыми пионерами. (Статья для подписки загружена в электронном виде в 2013 году.)
• Варианты и комбинации: изобретение и развитие технологий кварцевых часов в AT&T Шауль Кацир, Icon, Международный комитет по истории технологий (ICOHTEC), Vol.22 (2016), стр. 78–114. Подробный взгляд на то, как кварцевые часы были разработаны Уорреном Маррисоном и его коллегами.

Патенты

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• О времени Адам Франк. Oneworld, 2013. Яркая история часов — от солнечных часов до квантовых часов.
• «Искаженное время» Клаудии Хаммонд. HarperCollins, 2013. Как мы воспринимаем время — и правда ли, что наше чувство времени «все в уме»? По сути, научно-популярное руководство по психологии времени.
• История часов Эрика Брутона. Книжные продажи, 2004. Краткое введение в часы, древние и современные.
• Пип Пип: Взгляд со стороны на время Джея Гриффитса. HarperCollins, 2000. Как мы переживаем время по мере прохождения нашей жизни. Необычный, наводящий на размышления гид о том, как время течет в нашей жизни и наоборот.

Статьи

Патенты

Для более глубоких технических подробностей попробуйте:

• Патент США 3,863,436: твердотельные кварцевые часы от Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex.4 февраля 1975 г. Этот относительно простой для понимания патент описывает типичные современные электронные часы с цифровым дисплеем. На рисунке 3 и сопроводительном тексте показано, как сигнал кварцевого генератора 32 768 Гц многократно разделяется микросхемой интегральной схемы на драйверы часов, минут и секунд, которые питают дисплей.
• Патент США 3,803,828: Подстройка резистора для кварцевого генератора Юджина Килера и Роберта Шапиро, Timex. 16 апреля 1974 г. В этом более раннем патенте описана типичная схема «подстройки», с помощью которой кварцевый генератор может использоваться для питания часов с высокой точностью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд, 2006, 2015. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2006/2015) Часы кварцевые. Получено с https://www.explainthatstuff.com/quartzclockwatch.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

.