Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Миг пропустишь - век жалеешь

Архив
автор : Алексей Климов   11.04.2001

Редкий год мне удается перевести стрелки на летнее время, не уронив спросонок одни из многочисленных домашних часов. В результате экономический эффект от манипуляций со временем ощущают не только энергетики, но и часовщики...

Редкий год мне удается перевести стрелки на летнее время, не уронив спросонок одни из многочисленных домашних часов. В результате экономический эффект от манипуляций со временем ощущают не только энергетики, но и часовщики. В этот раз я решил починить любимый будильник самостоятельно. Как и положено в новом деле, я начал с изучения азов теории.

В семисотстраничной энциклопедии афоризмов, систематизированной по ключевым словам, «время» представлено почти сотней высказываний всех времен и народов, а «часы» упомянуты только дважды, причем безотносительно своего главного назначения.

Несмотря на свою многовековую историю, часы так и не стали синонимом времени. В быту мы не измеряем ими время, а лишь отчеркиваем пару-тройку моментов в день: выход на работу, перерыв, начало телепередачи… Между этими точками равномерный ход стрелок теряет практический смысл. Двадцатисекундное опоздание на автобус и двадцатиминутное на работу уравниваются квантованием общественного транспорта.

Возможно, именно эта дискретность положена в основу «личной поправки времени» во многих домах, где «главные часы» выставлены на 5-15 минут вперед. И чем дальше от остановки, тем больше запас.

Точность современных часов, составляющая доли секунды, хоть и имеет для нас самостоятельную ценность, «уточняется» поправкой на величину полупериода более крупных «тактовых генераторов» нашей жизни. Эту закономерность можно аппроксимировать в обе стороны: как на целую жизнь, так и на сколь угодно короткие отрезки времени 1.

Например, механические часы для обеспечения приемлемой суточной погрешности ±1 минута рассчитаны (два века назад!) с учетом многократно меньших временных отрезков. Совершая десятки тысяч «тик-таков» в сутки, их механизм отрабатывает каждый шаг с точностью до 0,0001 с.

Зная паспортную продолжительность периода тиканья (см. таблицу), часовщики научились оценивать суточную погрешность хода за считанные секунды с помощью сравнительно грубых акустических приборов.

Не вдаваясь в подробности его устройства, подобный прибор можно реализовать программно. При этом главную трудность составляет воспроизведение «кардиограммы» в канонизированном виде, упрощающем толкование результатов посредством сравнения с известными картами «часовых болезней» (рис. 1).


Тип механических часов

Паспортное значение периода колебаний баланса, с

Наручные женские

0,3333

Наручные мужские

0,4

Будильник настольный

0,6


«Тиканье механических часов - это удары импульсного камня о паз вилки (рис. 2). Первый удар происходит в начале хода анкерной вилки, когда импульсный камень ударяется о паз вилки. Звук слышен отчетливо и называется «шумом освобождения». Второй удар происходит при переходе зуба анкерного колеса с плоскости покоя палеты на плоскость импульса. Это «шум импульса». Одновременно возникает вторичный шум в пазу анкерной вилки. Третий удар возникает при падении зуба анкерного колеса на плоскость покоя палеты и одновременно при ударе анкерной вилки об ограничительный штифт - это «шум падения» (наиболее громкий)» 2. С устройством часов всех времен и народов можно ознакомится на www.timezone.com/WatchSchool.

Принцип работы приборов контроля точности состоит в тридцатисекундной записи на бумажной ленте точек, соответствующих звуковому максимуму одного из перечисленных «шумов» (в простейшем случае используют самый громкий шум, для максимальной точности - «шум освобождения»). Имея значительный масштаб времени (на бумаге 1 мм = 0,001 с), прибор наглядно демонстрирует отличие записанных периодов тиканья от паспортного значения и показывает тенденцию накопления погрешности. По характеру записи можно определить не только точность хода часов, но и недостатки их ремонта, износ и «усталость» деталей. Из-за влияния степени заводки пружины на мгновенную точность хода измерения следует производить спустя тридцать минут после полной заводки и повторить через сутки. Для сильно изношенных механизмов важна также ориентация в пространстве.

Программная эмуляция реализована в MathCAD подручными средствами по следующему алгоритму 3:

  1. Выполняется тридцатисекундная звукозапись хода, 8000 Гц, моно. Продолжительность записи желательно задать (знать) с точностью до четвертого знака. Посторонние шумы не играют существенной роли, так как алгоритм дальнейшей обработки анализирует только положение максимума звукового сигнала на оси времени в рамках каждого полупериода колебаний баланса 4. (Качество записи можно повысить, прижав микрофон к задней крышке наручных часов с помощью бельевой прищепки.)

  2. Файл конвертируется в текстовый формат (ASCII, integer, mono) (удобно в GoldWave - shareware на www.goldwave.com).

  3. Текстовый файл желательно просмотреть в WordPad и удалить строку со служебными символами программы-экспортера (как правило, первая строка выглядит примерно так: [GoldWave 4.16, 8000 Hz, mono, …]).

  4. Расширение текстового файла следует изменить на *.prn и сохранить в той же папке, где набран листинг MathCAD (рис. 3).

Если ваш график (по нажатию F9 в MathCAD-файле) приблизительно похож на рис. 4 - алгоритм работоспособен и вы можете открывать первую в Интернете мастерскую удаленной диагностики механических часов. А если не торопиться, можно примерить алгоритм к жесткому или флоппи-диску, а то и оценить «износ» собственной жизни, прохронометрировав месяц-другой. Кстати, в Древней Византии практиковался похожий анализ способностей начинающих госслужащих. По времени и стабильности выполнения формально ненормированных заданий, бытовых процедур и пауз между ними спецслужба делала вывод о карьерных перспективах «молодого специалиста» в первый же месяц работы 5.


Одна или две линии, расположенные параллельно, - часы идут точно. Близкое расположение линий указывает на точную установку «выкачки», определяемой правильным положением анкерной вилки относительно ограничительных штифтов.

Линия наклонена влево - часы отстают.

Линия наклонена вправо - часы спешат.

Увеличение расстояния между параллельными линиями свидетельствует об отсутствии «выкачки», возникающем из-за неравномерной продолжительности обоих полуколебаний баланса.

Наличие двух линий (одна из которых имеет правильную форму, другая неправильную - разбросанную) - притяжка на одной из палет выполнена плохо.

Беспорядочная запись хода при любой регулировке - ход часов имеет большие отклонения из-за неотрегулированной длины спирали.

Расстояния между линиями неодинаковые - нестабильная амплитуда колебания баланса.

Волнистые линии - либо большой зазор в осях анкерной вилки или баланса, либо дефект основной колесной системы или неправильное взаимодействие триба анкерного колеса с секундным колесом.


[i39140]


1 (обратно к тексту) - Спор о минимальной длине которых дошел сегодня до уровня 10-48 с, так и не найдя «кванта» времени.
2 (обратно к тексту) - Харитончук А. П. Справочная книга по ремонту часов. М.: «Легкая индустрия», 1977.
3 (обратно к тексту) - Я буду рад получить от читателей подобную программу в самодостаточном exe-формате.
4 (обратно к тексту) - В результате чего достигается тысячекратная итоговая свертка объема значимой информации.
5 (обратно к тексту) - Имевшиеся в «кабинетах» тех лет водяные часы (клепсидры) обладали вполне приемлемой точностью: ±5 минут в сутки.
© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2022
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.