3, 2, 1 ? czas minął

Zegar słoneczny, protoplasta wszystkich zegarów.

Czy zastanawialiście się kiedyś nad upływem czasu? Historia jego pomiarów jest tak stara jak ludzkość. Zaczynaliśmy od obserwacji Słońca, a pierwszym przyrządem pomiarowym był gnomon, wynaleziony prawdopodobnie przez Chińczyków około 2500 r. p.n.e. Był to pionowy, rzucający cień pręt, u podstawy którego oznaczano godziny. Pierwsze mobilne zegary słoneczne wymyślili Egipcjanie ok. 2000 r. p.n.e. Ustalenia czasu w nocy dokonywano za pomocą zegara gwiazdowego. Prawdopodobnie pierwszym przyrządem umożliwiającym pomiar czasu bez względu na porę doby był zegar wodny. Składał się z naczynia, z którego poprzez otwór denny wyciekała woda. Niestety ?chodził? nieregularnie, ponieważ działanie zależało od wysokości słupa wody w zbiorniku. I w tym momencie z epokowym wynalazkiem pojawiają się Grecy. Zbudowali klepsydrę, która miała ściśle określony czas działania. A wiecie, dlaczego coś takiego wymyślili? Chcieli ograniczyć czas przemówień rodzimych polityków (już wtedy!!!) zarówno na zebraniach publicznych, jak i rozprawach sądowych. Poprawiane i ulepszane zegary wodne przetrwały do początku XIV wieku. Prawdopodobnie w tym samym okresie powstał, odznaczający się większą precyzją, zegar piaskowy. Montowano go na ambonach jako tzw. zegar kazaniowy, zwykle dwudziestominutowy. Jeszcze innym sposobem pomiaru czasu była obserwacja palącej się świecy z podziałką. Wspomnieć też należy o wynalezionym przez Greków astrolabium. Przyrząd odwzorowywał rzuty nieba na płaszczyznę i pokazywał pozycję obiektów w określonym czasie lub określonego dnia. Niestety nie było to rozwiązanie dla mas. Dopiero początek XIV wieku zapoczątkował prawdziwą rewolucję w sposobie pomiaru czasu. Pojawiły się zegary mechaniczne. Pierwsze były stosunkowo prymitywne, bez tarcz i wskazówek. Upływ czasu sygnalizował wybijający godziny dzwon. Istotny postęp w dziedzinie konstrukcji czasomierzy nastąpił w drugiej połowie XVII w., kiedy to pojawił się zegar wahadłowy. Jego wynalazca wymyślił również spełniający rolę wahadła (i używany do dziś) balans ze spiralą. Ciągłe udoskonalanie konstrukcji zegarów mechanicznych trwa do dzisiaj. A na początku XX w. pojawiła się poważna konkurencja dla tradycyjnych czasomierzy. W latach 1933?1934 dwaj niemieccy fizycy zbudowali pierwszy zegar kwarcowy. Ich pomysł w połączeniu z gwałtownym rozwojem elektroniki spowodował masową produkcję zegarków elektronicznych. W czasach obecnych praktycznie wyparły one rozwiązania mechaniczne ? te ostatnie dedykowane są dla bardziej zamożnych klientów.

[caption id="attachment_5862" align="alignleft" width="69" caption="?i jego późniejszy konkurent ? klepsydra."][/caption]

Chciałbym teraz przedstawić zestaw MK128 (z serii minikitów) firmy Velleman. Jest to timer elektroniczny ? odpowiednik tradycyjnego, mechanicznego minutnika. W moim mniemaniu to jedno z ciekawszych urządzeń do samodzielnego montażu opracowane i przygotowane przez Belgów. Na taką ocenę wpłynęło kilka powodów. Jest to jeden z niewielu zestawów, które wyposażone są w ciekawego kształtu obudowę. Ma postać dysku, na którego frontowej części znajduje się delikatna skala z wartościami odmierzanego czasu, maskownica głośniczka oraz główny i zarazem jedyny przycisk sterujący całym urządzeniem. W dolnej części umieszczono niewielkie nóżki, dzięki którym całość jest stabilna i dobrze widoczna. Obudowa wykonana jest z przeźroczystego, niebieskiego tworzywa. Jest to o tyle istotne, że wewnątrz znajdują się diody świecące, które swoim działaniem sygnalizują odmierzanie czasu. Całość jest niewielka, wygodna w użytkowaniu np. w kuchni.

Drugi powód mojej wysokiej oceny tego zestawu to obsługa i sposób działania urządzenia. Pierwsze wciśnięcie przycisku włącza odmierzanie jednej minuty, a każde kolejne zwiększa odliczany czas. I tak w zakresie 1?10 min mamy do dyspozycji nastawy minutowe, powyżej możemy wybrać interwały 15, 20, 25, 30, 45 i 60 minut. Ustawienie jest sygnalizowane odpowiedniej długości linijką LED, przy czym zawsze ostatnia dioda miga. Stopniowy upływ odmierzanego czasu powoduje skracanie się liczby świecących diod, tak więc widać, ile jeszcze pozostało do końca odliczania. Jest to sygnalizowane dwuetapowo. Bezpośrednio po upłynięciu zadanego czasu zaczynają migać wszystkie diody LED oraz odzywa się cichy sygnał dźwiękowy. Po kilkunastu sekundach dźwięk zostaje znacznie zintensyfikowany ? jest tak głośny, że nie da się go w żaden sposób przeoczyć.

Kolejny czynnik wpływający na wysoką ocenę urządzenia wynika z jego schematu. Minutnik został zaprojektowany z wykorzystaniem mikroprocesora, co radykalnie zmniejszyło liczbę połączeń i koniecznych elementów. Wynikł z tego również sposób sterowania 16 diodami LED. Najprostsze rozwiązanie to połączenie wszystkich np. anodami i sterowanie każdą katodą z osobna. Wymaga to procesora z co najmniej 16 portami wyjściowymi. Niestety na niewielkiej płytce minutnika nie ma na to miejsca. Dlatego w opisywanym zestawie zastosowano układ matrycowy. Wszystkie LED-y połączono tak, że tworzą cztery kolumny po cztery diody. Chcąc rozświetlić jedną z nich, należy do połączonych z nią linii podać odpowiednio + zasilania i potencjał masy. W ten sposób do sterowania świecącej linijki wystarcza 8 wyjść procesora. Piękne, proste i wygodne rozwiązanie, które dodatkowo charakteryzuje się oszczędnością energii. Sterując matrycą, w danej chwili zasilana jest tylko jedna dioda LED. Ponieważ przełączanie odbywa się z dużą częstotliwością, oko ludzkie odbiera to tak, jakby świeciły się wszystkie jednocześnie.

[caption id="attachment_5863" align="alignleft" width="150" caption="A to już zestaw Vellemana przed zmontowaniem."][/caption]

Zestaw opracowany został według firmowego standardu. Foliowa wytłoczka w całości wypełniona jest elementami, obudową i płytką. Zamknięcie z kawałka tektury, z jednej strony ozdobione zdjęciem gotowego urządzenia i krótkimi wielojęzycznymi opisami, z drugiej wypełnione szczegółową instrukcją montażu i schematem ideowym. Do zmontowania timera potrzebować będziemy jedynie podstawowych narzędzi (lutownica, cążki do cięcia końcówek, pęseta, cyna, wkrętak) i trzech baterii AAA 1,5 V. Ze względu na upakowanie elementów ich montaż wymaga odrobiny wprawy w lutowaniu. Zadbał o to również producent zestawu ? strona płytki ze ścieżkami przewodzącymi pokryta jest tzw. soldermaską, czyli farbą zabezpieczającą przed powstawaniem zwarć podczas lutowania. Odsłonięte są jedynie te powierzchnie, które mają zostać pokryte cyną. Z drugiej strony nadrukowano rozmieszczenie wszystkich elementów.

Montaż rozpoczyna wlutowanie kilku rezystorów (z rozszyfrowanymi kodami paskowymi) i? ciekawostka. Otrzymujemy dwa elementy o rezystancji 0 omów. Jest to rzadko spotykane rozwiązanie, stosowane czasami zamiast typowych zwór-mostków połączeniowych ze srebrzanki. Dalszy montaż obejmuje wlutowanie kondensatorów, przycisku, piezoelektrycznego przetwornika dźwięku i układu scalonego. I tu kolejna ciekawostka ? ze względu na brak miejsca mikroprocesor jest lutowany bezpośrednio do płytki ? bez podstawki. Ważne więc jest jego prawidłowe zorientowanie (zresztą na płytce producent umieścił stosowny, przypominający o tym napis). Jedynym wymagającym większego skupienia etapem montażu jest wlutowanie wszystkich diod świecących LED. Należy je włożyć w płytkę (pilnując polaryzacji, co wyjaśniono w instrukcji), po czym całość nakryć frontową częścią obudowy. Teraz całość trzeba odwrócić i dosunąć LED-y do ścianki. Jest to o tyle ułatwione, że w plastiku przygotowano odpowiednie gniazda. Po przylutowaniu i obcięciu końcówek sprawdzamy jeszcze raz poprawne ustawienie. Producent przewidział możliwość wystąpienia problemów na tym etapie montażu i dołączył do zestawu jedną zapasową diodę LED.

[caption id="attachment_5864" align="alignleft" width="150" caption="I gotowy minutnik w zastosowaniu praktycznym."][/caption]

Gotowa, zmontowana płytka wymaga jeszcze dołączenia (elektrycznego i mechanicznego) pojemnika na baterie. Pozostaje złożenie elektroniki w obudowie. Jest to bardzo proste ? w pojemniku umieszczamy trzy baterie AAA, do frontowej części wkładamy przycisk, a następnie gotową płytkę z elementami. Całość nakrywamy tylną częścią obudowy i skręcamy wszystko dwoma blachowkrętami. Minutnik jest gotowy. Wybieramy dowolny czas i sprawdzamy poprawność działania ? dioda odpowiadająca danej nastawie powinna migać. A zastosowanie ? cóż, podobno wyobraźnia ludzka nie ma granic.

Zestaw MK128 dostępny jest w sklepie firmowym AVT na stronie www.sklep.avt.pl.