Важливий для людини лише час,
Думки у часі, в радості, здоров’ї.
Ми в ногу з ним, а він біжить від нас,
Лиш проміжки заповнює любов’ю.
Так про час сказали б на філологічному факультеті, а ми з вами на фізико-математичному, тому час ми сприймаємо дещо по іншому.
Час – одне з основних понять фізики і філософії, одна з координат простору-часу, вздовж якого протягнуті світові лінії фізичних (матеріальних) тіл. Ось таке цікаве визначення часу дає нам Вікіпедія.
Як фізичну величину час здебільшого позначають літерою t, проміжок часу — літерою τ. Одиницею вимірювання часу в системі СІ є секунда.
У кількісному (метрологічному) сенсі поняття «час» має три аспекти:
- координата події на тимчасовій осі. На практиці це поточний час: календарний, обумовлений правилами календаря, і часом доби, обумовлений якою-небудь системою числення (шкалою) часу (приклади: місцевий час, всесвітній координований час);
- відносний час, часовий інтервал між двома подіями;
- суб'єктивний параметр для порівняння декількох різночастотних процесів.
А як же справи з часом на фізматі?
Щодня ми неодноразово в учбових аудиторіях та коридорах слідкуємо за часом, в цьому нам допомагають ось такі
або ось такі
годинники.
При тому всі вони надзвичайно точні, всі одночасно здійснюють переміщення стрілок.
А Ви замислювались, як же вони працюють? Як одночасно всі годинники переходять на літній чи на зимовий час? Чому практично завжди годинники показують точний час?
Історія часу в нашому корпусі почалася з 1978 року. З того часу і до сьогоднішніх днів роботу всієї системи та досекундну точність часу контролює Сірик Петро Васильович.
Годинники, як Ви вже здогадалися – мережеві.
У 60-ті роки, коли електроніка ще тільки починала набирати оберти, різними установами, організаціями та заводами для відображення часу застосовувалися гібридні електромеханічні годинники. В першу чергу, необхідність в них виникла в сфері пасажирського транспорту – для більш ефективної диспетчеризації маршрутів поїздів, трамваїв і автобусів.
Було потрібно, щоб кілька годинників мали однакові покази, при тому, що фізично могли перебувати досить далеко один від одного, наприклад в межах маршруту транспорту або в будівлі. Завдання це було вирішена наступним чином:
Ілюстрація з книги Н.В. Сидорова «Експлуатація електрогодинникових установок», 1962 р.
На зображенні представлений практично весь спектр пристроїв, який міг входити в годинникову мережу. Будова мережі досить проста: центром є так званий електропервинний годинник, який раз у хвилину видає різнополярні імпульси, що чергуються. Групові реле спільно з батареями служать в ролі репітерів, що дозволяє розташовувати пристрої на великих відстанях. Так як струм, споживаний обмоткою реле, менший, ніж у приводів годинникових механізмів, то і втрати, пов'язані з ростом опору в довгих проводах, будуть менші.
Батареї ж використовуються в якості локальних джерел живлення вторинних годинників.
У літературі того часу дуже добре описаний принцип дії первинних годинників:
Цей годинник являє собою дуже цікаву ланку в еволюції технологій. У них все ще використовуються добре відпрацьовані методи досить точного вимірювання тимчасових інтервалів за допомогою коливань маятника, що є серцем будь-яких механічних годинників. Але тут це серце приводить в рух електрику. Маятник приблизно раз в декілька коливань замикає ланцюг живлення електромагніту, що дає йому новий імпульс для розгойдування. Коромисло, з яким пов'язаний маятник, хитаючись з боку в бік за допомогою малої і великої «собачок» обертає храпове колесо. Сенс цієї конструкції в тому, що в яку б сторону не здійснював рух маятник, колесо буде обертатися лише в одному напрямку. Воно має 80 зубців, і при періоді коливання маятника дорівнює 1,5 секундам, робить півоберта за одну хвилину. Далі в справу вступає ебонітовий важіль, встановлений на цьому ж колесі – він по черзі замикає потрібні контактні групи.
А підганяючий ключ дозволяє подавати імпульси вручну. Хитаючи його рукоятку можна змінювати час відразу на всіх годинниках в мережі.
Опори в ланцюзі теж грають важливу роль – конструктори минулого не шкодували енергії, витраченої на нагрівання повітря, тому що завдяки опорам зменшується іскроутворення на контактних групах, що веде до підвищення надійності і довговічності пристрою (в ті часи цим факторам приділяли більше уваги).
Тепер, зрозумівши принцип роботи годинникової мережі можна було сміливо зробити простий пристрій, що емулює первинний годинник. Хоча з тих часів система, вже кілька разів, зазнавала модернізації.
В якості експерименту на фізико-математичному факультеті з ініціативи декана факультету, ще наприкінці 2017 року було розроблено більш сучасну систему управління мережевими годинниками.
Система базується на досить поширеному з поміж «мейкерів» контролеру Arduno UNO та шилдом для управління LCD Keypad Shield. Програму для мікроконтролера та управління дзвінками було написано самостійно з урахуванням специфіки роботи нашого університету.
Система пройшла тестування в продовж декількох місяців, але ж технології не стоять на місці.
Було вирішено кардинально модернізувати систему!
Зараз нова експериментальна система управління годинниками має наступний функціонал:
- синхронізація з міжнародними серверами часу;
- управління через смартфон, через мережу інтернет або локально через BlueTooth
- створення зрозумілих блокових сценаріїв управління годинниками та дзвониками;
- автоматичне переведення годинників на заданий інтервал.
Чого бояться годинники на фізико-математичному факультеті, так це відімкнення електроживлення, оскільки вони потребують досить багато електроенергії, то резервна акумуляторна система тримає годинники в робочому стані досить недовго. Немає зворотного зв’язку з годинниками. А ще система боїться хуліганів, які вручну змінюють покази годинників на поверхах.
Зараз ми продовжуємо модернізувати систему, саме головне в цьому процесі не поспішати, ЧАС у нас є.
А поки що можете бути впевненими, що коли пролунають перші дзвоники в цьому році, можна сміливо звіряти по них свої годинники!
Вітаємо Вас з початком Нового навчального року!
Статтю підготував завідувач лабораторіями методики викладання фізики, кандидат педагогічних наук Соменко Дмитро Вікторович.