Предлагаемая конструкция электронных часов отличается от всех, опубликованных ранее, тем, что не ведет автономного счета времени, а получает сведения о нем, принимая радиосигналы со спутников навигационной системы GPS. Это гарантирует постоянную и высокую точность показаний. Их не приходится корректировать даже после временного отключения питания.

Сегодня рядовым радиолюбителям стали доступны модули GPS-приемников многих фирм. Кроме своих прямых функций — выдачи пользователю информации о его координатах, скорости и направлении движения, — они сообщают ему точное время и дату. Это дает возможность построить на базе такого модуля часы, всегда показывающие правильное время и идущие с недостижимой для часов с обычным кварцевым резонатором точностью. Нужно отметить, что стоимость приемных GPS-модулей пока довольно высока (около 1000 руб.). К тому же устанавливать их необходимо таким образом, чтобы в поле зрения антенны модуля находилось как можно больше открытого неба. Это делает целесообразным их применение лишь в стационарных уличных часах либо в первичных часах, управляющих большим числом вторичных.

Рассматриваемая конструкция рассчитана именно на стационарную установку и имеет выходы, предназначенные для подключения светодиодных или на лампах накаливания семиэлементных индикаторов большого размера и яркости. В часах применен модуль LS20061 , который его производитель фирма Locosys называет "GPS smart antenna". Внешний вид модуля в натуральную величину (со стороны антенны и со стороны установки элементов) показан на рис. 1, там же приведена нумерация контактных площадок для подключения внешних цепей. Толщина модуля не превышает 8 мм.

На основании принятой от навигационных спутников информации модуль, согласно протоколу NMEA, раз в секунду выдает текстовые (в кодах ASCII) сообщения последовательным кодом со скоростью 9600 Бод. Каждый передаваемый байт (символ) сопровождается стартовым и одним стоповым импульсами без контроля четности. Уровни информационных сигналов — ТТЛ. Интересующая нас информация о времени содержится в строках, формат которых приведен в таблице.

Более подробную информацию о модуле LS20061 и его аналогах можно найти в .

Схема GPS-часов изображена на рис. 2. К разъему Х1, кроме GPS-моду-ля U1, подключают датчик температуры (ВК1) и условно представленный контактами S1 датчик сигнала, по которому принудительно уменьшается яркость индикаторов. На этот же разъем подают стабилизированное напряжение 5 В, питающее все узлы часов, кроме индикаторов. Длина соединительных проводов от разъема Х1 к датчикам может достигать 10 м, причем сигнальные цепи, идущие к модулю U1, должны быть экранированы.

Учтите, что номинальное напряжение питания модуля U1 — 3,3 В, а максимальное — 5 В. Хотя примененный в часах микроконтроллер работоспособен и при напряжении 3,3 В, амплитуда формируемых им сигналов в этом случае оказывается недостаточной для управления полевыми транзисторами. Это и вынудило повысить общее напряжение питания до 5 В. Его стабилизатор нужно выбирать с "минусовым” допуском, поскольку превышение номинального значения опасно для GPS-модуля. Потребление от источника напряжения 5 В — не более 50 мА.

Прибор рассчитан на управление четырехразрядным семиэлементным цифровым индикатором. Если он светодиодный с общими анодами элементов, то катодные цепи одноименных элементов всех разрядов соединяют вместе и подключают к разъему Х2. Буквенные обозначения элементов индикатора традиционны, за исключением буквы h, которой обозначены элементы, формирующие знак "плюс" при отображении температуры, а также светодиоды, образующие точки между значениями часов и минут. Анодные цепи индикаторов подключают к винтовым зажимам ХТЗ (старший разряд) — ХТ6 (младший разряд). Подобным образом подключают и семиэлементные индикаторы на лампах накаливания.

На винтовые зажимы ХТ1 и ХТ2 подают напряжение питания индикаторов Uинд. В зависимости от типа и схемы соединения светоизлучающих приборов (светодиодов или ламп накаливания) это напряжение и потребляемый от его источника ток могут быть разными. Примененные в устройстве мощные полевые транзисторы способны без дополнительного отвода тепла коммутировать ток до 3,7 А (по каждому выходу) при напряжении до 30 В. В реальных часах с цифрами высотой 60 см ток достигал 1 А на элемент при напряжении 24 В. Каждый элемент состоял из нескольких параллельных светодиодных цепей с ограничительными резисторами в каждой из них.

Блок управления часов собран на печатной плате, изображенной на рис. 3. Залитые точки на схеме расположения элементов на верхней стороне платы — межслойные перемычки.

Программа микроконтроллера DD1 содержит три основных блока: индикации, работы с GPS-модулем и обслуживания датчика температуры.

Индикация — динамическая с интервалом смены разрядов 1 мс. В сумерки и ночью яркость индикаторов снижается соответственно в два и в четыре раза за счет изменения скважности управляющих импульсов. Моменты снижения и восстановления яркости микроконтроллер вычисляет на основании заложенной в программу информации о времени захода и восхода Солнца. Снижение яркости происходит и при замыкании контактов S1.

Вывод на индикатор значений различных величин происходит поочередно: время (4 с), дата (2 с), температура (2 с). Затем цикл повторяется. Значения часов и минут разделяются двумя точками, а числа и месяца — одной. Температура отображается в таком порядке (слева направо): плюс или минус, две значащие цифры, знак градуса (включены элементы a, b, f, g).

Прием информации от GPS-модуля происходит по прерываниям от встроенного USART микроконтроллера. Принятые символы заносятся в буфер до приема кода "перевод строки" (0х0А). После этого проверяются заголовок, обязательные символы и корректность принятой информации. После успешной проверки принятые значения времени и даты становятся текущими. Поправка, превращающая UTC в местное время, вносится программно. Аналогичным образом происходит переключение с летнего времени на зимнее и обратно. В программе заложено отображение московского времени (UTC+3 ч зимой и UTC+4 ч летом). Она правильно вычисляет моменты переключения до 2020 г. Далее без корректировки программы оно будет происходить 29 марта и 29 октября.

Для других часовых поясов в программу необходимо внести поправку, равную разности местного и московского времени в целых часах со знаком плюс при перемещении на восток Значение этой поправки присваивают константе MY_hour в одной из первых строк исходного текста программы, после чего компилируют его заново. Можно обойтись и без повторной компиляции, если перед загрузкой кодов в программную память микроконтроллера внести нужное значение непосредственно в буфер программатора по адресу 0x2DA (первоначально оно нулевое). Учтите, что этот адрес "байтовый", используемый в НЕХ-файлах и в некоторых программаторах. Для тех программаторов, например IC-Prog, которые отображают содержимое программной памяти в виде двухбайтных слов, поправку нужно внести в младший байт слова по адресу 0x16D.

Необходимо отметить, что ход часов прекращается при отсутствии сигналов GPS в результате недостаточного числа спутников в зоне видимости или подругой причине. Практика показала, что это случается очень редко и не может считаться существенным недостатком Подпрограмма обслуживания датчика температуры DS1820 разбита на этапы, выполнение каждого из которых укладывается в 1 мс. Она инициализирует, а затем периодически опрашивает датчик, получая текущие значения температуры для вывода на индикатор. В архиве по ссылке вы можете скачать прошивку, исходный код на ASM и разводку печатной платы

Основанной в 1881 году (да, это случилось за четверть века до Rolex), выпускать «первые в мире часы с функцией…» вполне привычно и закономерно. Например, именно Seiko первой начала делать кварцевые часы в 1969 году. И что уж там скрывать, случается так, что именитые швейцарские бренды выкупают права на механизмы, разработанные часовщиками Seiko.

Этой осенью одна из самых технологичных часовых компаний в мире официально представила первые в мире часы с функцией коррекции времени по GPS — они называются Seiko Astron GPS Solar. Ими были украшены витрины флагманского бутика Seiko в самом сердце Токио, часы были показаны в Королевской Гринвичской обсерватории…

Чуть позже, российское представительство Seiko и компания ТБН-Тайм устроили для дилеров со всей нашей бескрайней Родины не слишком публичную презентацию этих часов. Мероприятие носило закрытый характер, но разве это могло остановить корреспондентов Chronoscope? Наши лазутчики сделали живые фотографии Seiko Astron GPS Solar и разузнали все подробности, касающиеся этих часов.

Как рассказал генеральный директор Сейко РУС Такеши Сакамото, часы Seiko Astron GPS Solar для работы используют только силу света, что делает их абсолютно автономными и экологичными.

А стоит вам один раз нажать на кнопку — и часы подключатся к спутникам, с которых они получают данные о часовом поясе и корректируют время до точности, с которой идут атомные часы. Эта функция доступна в любом из 39 часовых поясов Земли. Разработка модели заняла около 10 лет и вылилась в сотню патентных заявок. Самой главной задачей, стоявшей перед инженерами компании, была задача создания компактного GPS-модуля со сверхнизким потреблением энергии.

Еще одна сложность — для работы GPS-модуля требовалось снабдить часы высокочувствительной антенной. Обычные антенны не могут принимать сигнал внутри металлического корпуса и занимают гораздо больше места, чем могут предложить наручные часы. В результате в Seiko разработали сверхчувствительную кольцевую антенну, которую поместили под циферблатом 47-ми мм корпуса. А керамический безель помог усилить восприимчивость антенны.

Самое замечательное в этих высокотехнологичных часах, что пользоваться ими невероятно просто. Они снабжены интеллектуальным датчиком, который управляет автоматической настройкой времени. Один раз в сутки, при попадании на солнечный свет, этот датчик подключает часы к GPS и, если нужно, корректирует время. Если же датчик фиксирует слабый заряд аккумулятора часов, то периоды проверки времени увеличиваются.

Значения индикатора на «10 часах»:
«1» — переустановка времени
«4+» — корректировка часового пояса
«F» — полный заряд аккумулятора
«E» — низкий заряд аккумулятора
«Самолет» — режим для блокировки GPS-модуля во время полета
«DST» — корректировка на летнее время

Одним из способов повышения точности наручных часов с недавнего времени стала синхронизация со спутниками GPS. Данная технология постепенно набирает все большую популярность. Конечно, первое что приходит на ум — это Citizen Satellite Wave, Seiko Astron. Компания Casio также представила несколько моделей с GPS синхронизацией. Само собой нельзя не упомянуть многофункциональные агрегаты от Garmin. Среди этих крупных игроков, несколько затерялась небольшой немецкий производитель Morgenwerk. О нем и поговорим. За этим производителем стоят люди, создавшие до этого скромную компанию Neolog watch, выпускающую электронные часы с оригинальным дизайном. Фактически Morgenwerk родилась почти одновременно с появлением на рынке Citizen Satellite Wave и Seiko Astron. Основной фишкой часов, должна была стать их максимальная, насколько это возможно, точность.

Во внешнем виде часов, как не трудно заметить, прослеживается этот классический немецкий дизайн, характерный для Tool Watch. Но главное, конечно, внутри. Механизм, созданный инженерами Morgenwerk, объединяет в себе три технологии для повышения точности хода часов. Основой служит термокомпенсированный кварц, потом подключается синхронизация со спутниками. Система ищет данные с шести спутников одновременно и затем выбирает три с наиболее сильным сигналом для синхронизации. Она занимает от 8 до 90 секунд. На последнем этапе применяется называемая производителем «умная система», которая сравнивает время часов и данные, полученные со спутника, а затем программное обеспечение корректирует параметры кварца в ту или иную сторону. В результате часы «обучаются», постоянно учитывая необходимую поправку, и точность может достигать впечатляющие +/-0.75 секунд в год.

В часах установлен Li-ion аккумулятор, который может работать 2-3 месяца без подзарядки, а в режиме экономии энергии (без GPS синхронизации) – от 8 до 15 месяцев. В принципе после «обучения» часов синхронизация особо и не нужна, разве что во время путешествия, при пересечении нового часового пояса. Заряжаются часы 2 часа. С первыми экземплярами шло очень интересное зарядное устройство, способное заряжать часы, как от сети, так и от солнечной энергии. Теперь в комплекте простая док-станция с USB кабелем.

Компания Morgenwerk выпускает три линейки часов: M1, M2 и M3. M1 и M2 отличаются лишь типом часовых меток на циферблате и размером. У M1 строгие риски, у M2-арабские цифры. Внутри линейки можно выбрать часы в стальном или титановом корпусе, с покрытием или без. Само покрытие представляет собой карбид титана. Morgenwerk M1 имеют диаметр корпуса 43 мм с толщиной 14 мм, диаметр часов М2 составляет 46 мм.

Сверху и снизу часов, прямо перед дужками для крепления ремешка, размещаются антенны GPS приемника, прикрытые закаленным минеральным стеклом К1. Стекло же, защищающее циферблат, сапфировое с антибликовым покрытием. На задней крышке, кроме контактов для зарядки, можно увидеть схему всех 39 часовых поясов. Дополнительные часовые пояса возникли, так как в некоторых странах разница во времени не измеряется в ровных часах. Есть страны, где время отличается лишь на 30 минут или даже на 15, их называют искаженными часовыми поясами.

Водозащита часов 50 метров. Стрелки и метки на циферблате покрыты суперлюминовой. В часах M1 и M2 установлен механизм Morgenwerk Satellite Caliber 1. Число месяца можно узнать, нажав соответствующую кнопку сбоку корпуса, секундная стрелка встанет напротив нужной цифры, нанесенной на внутреннем ранте. Кстати цифры даты идут через одну, и это не очень удобно. Если кнопку зажать на более чем 2 секунды, то стрелка будет указывать дату постоянно. Стрелки могут вращаться независимо, что облегчает управление часами без привычной заводной головки, имеются только кнопки. Цена на часы M1 и M2 колеблется от 1200 до 1800 евро, в зависимости от комплектации.

Часы М3-1 несколько отличаются от предыдущих моделей. У них более сложный механизм, бесхитростно названый Morgenwerk Satellite Caliber 2, который показывает дополнительную информацию на инверсном экране циферблата. Помимо стандартных времени, даты, часовой зоны, хронографа и таймера, благодаря дополнительному датчику, доступна информация барометра, альтиметра, компаса, термометра и конечно текущие координаты GPS. М3-1 больше своих собратьев. Диаметр корпуса 48 мм, толщина 17 мм. Работают часы два месяца без подзарядки. Цена за весь этот функционал 2400 евро.

В недостатки всех моделей я, пожалуй, запишу нестандартное крепление ремешка. Пересадить часы на Nato или крутую кожу, без ухищрений не получится. В плюсах-довольно строгий дизайн, особенно мне нравятся М1.

Приятно, что не только большие компании, но и скромные производители создают и разрабатывают новые технологии и механизмы. Будем с интересом следить за развитием такой перспективной темы как GPS синхронизация в часах.

Вконтакте

Покупая наручные часы, мы хотим быть уверены в том, что они всегда показывают точное время. В механических вся надежда возлагается на точность механизма. От того, насколько он хорош, зависит точность времени. А чем точнее идут часы, тем лучше это характеризует мастера, сделавшего их. По крайней мере, так было на заре развития часовой индустрии. Мастерство ремесленника определялось к тому же не только точностью хода, но и размером корпуса. Чем меньше - тем лучше. С появлением немеханических часов вопрос точного времени исчез. Сегодня многие производители предлагают модели с синхронизацией времени. В этой статье мы разберемся с тем, что это такое и как это работает. Поехали.

Радиосинхронизация

Самые точные часы на планете - это атомные. Отставание у них минимальное, можно сказать - микроскопическое. Настолько, что его даже не учитывают. Такие часы крайне важны в авиации, мореходном и других делах, где отставание или спешка даже на одну секунду может привести к фатальным последствиям.

В общем, владельцы часов с радиосинхронизацией во время настройки своих наручных часов указывают временную зону, в которой они находятся. А в дальнейшем часы сами корректируют и исправляют показания.

Как они знают, что нужно сделать поправку? Они ориентируются на показания специальных вышек. Всего их существует шесть: по одной в Германии, Британии, США и Китае, и две - в Японии. При смене часового пояса перенастройка часов происходит автоматически. Вам даже не нужно об этом думать. Из производителей такой функцией свои продукты оснащают Касио, Ситизен и Таймекс. Те компании, которые делают ставку именно на высокотехнологичное оснащение и “полный фарш”.

GPS-сигнал

По сути, та же самая радиосинхронизация. Только часы принимают сигнал не от специальных вышек, а от спутника по GPS.

Так, Сейко предлагает модель Astron GPS Solar. Она умеет поддерживать связь с несколькими спутниками одновременно, что гарантирует точные показания времени во всех часовых поясах.

Или, например, EcoDrive Satellite Wave. Модель постоянно находится в контакте с одним из двух с половиной десятков спутников. Синхронизация происходит с атомными часами. То есть, эти часы синхронизированы с атомными, но не через вышку, а через GPS-спутник. В качестве приятного бонуса в этой модели - подзарядка батареи от любого света.

Синхронизация со смартфоном

Это самый распространенный вариант, знакомый всем владельцам смарт-часов. Посредством технологии Блютус идет синхронизация времени на двух устройствах. В результате этого, часы отображают то время, которое показывает смартфон.

Компания Касио предлагает несколько моделей наручных часов с технологией Bluetooth, которые будут сопряжены с вашим смартфоном. То есть, вам не нужно покупать умные часы той же компании, что и смартфон. Отличная альтернатива монополистам, не так ли?

Самые точные наручные часы

Мы несколько раз упомянули об атомных часах, которые самые точные в мире, и по которым сверяются остальные часы. Есть ли шанс, что когда-то мы увидим наручные атомные часы? Есть, и он очень велик. Уже собраны деньги на запуск такой модели. По предварительным оценкам, их стоимость будет составлять порядка шести тысяч долларов. Но вот когда именно они появятся - этого никто не может сказать. Нам остается лишь ждать.

Революционные часы Seiko Astron GPS Solar были представлены на BaselWorld 2012 году. Их сравнивали с самыми первыми Астронами, которые дали старт кварцевой революции. О популярности часов с функцией GPS можно даже не говорить. Приобрести часы Seiko Astron GPS Solar не прочь как коллекционеры, так и просто любители технических новинок. В 2013 году дизайн моделей обновили, они стали выглядеть ярче, но при этом, не потеряли свой функционал.

Seiko Astron GPS Solar стали первыми в мире солнечными часами с функцией GPS . Они не требуют внешнего источника энергии, используя энергию света . Они соединяются с сетью GPS и отображают время с точностью атомных часов.

Новая лимитированная модель Astron GPS Solar 2013 сохранила свои прежние габариты (диаметр корпуса 47мм, толщина 16,5мм), но зато значительно «скинула» в весе. В отличие от часов 2012 года, корпус и браслет новинки выполнены из легкого титана . Безель, на который нанесены сокращенные названия городов, - из керамики.

Ежедневно часы автоматически соединяются с четырьмя или более спутниками GPS и для корректировки часового пояса, точного времени и даты. На Земле существует 39 часовых поясов , и часы Astron GPS Solar 2013 знают все! Для установки данных требуется примерно 6-10 секунд. Важный момент: для синхронизации обязательно находиться либо на улице, либо близко к окну. Так сигналы спутников будут более четкими.

Счетчик, отображающий второй часовой пояс в 24-часовом формате , расположен на отметке «6 часов». Вечный календарь - это окошко даты на «3 часа». Ретроградный индикатор несет в себе сразу несколько функций: отображает состояние зарядки батареи, включение/отключение летнего времени, способ приема GPS-сигнала. Для переключения функций предназначена кнопка у отметки «10 часов».

Названия городов на безеле соединяются с цифрами, нанесенными на внешнюю шкалу на циферблате, для определения время в других городах мира.

Внутри часов Seiko Astron GPS Solar 2013 установлен кварцевый механизм калибра 7X52 с автоматической или ручной спутниковой коррекцией времени.

В часах использует такой же аккумулятор, как и в мобильных телефонах, только меньший по размерам, более надежный и долговечный. Предусмотрена и функция сохранения энергии. Запас хода при полной зарядке аккумулятора - 6 месяцев , при включенной функции сохранения энергии - 2 года. Если оставшейся энергии не достаточно (стрелка индикатора указывает на «E» (недостаточно энергии)), интервалы между настройками времени, даты и пояса автоматически увеличиваются. Кроме того, авторегулировка не проводится в режиме «В полете».

Чтобы повысить читаемость циферблата, защищенного сапфировым стеком, в темное время суток, на стрелки и метки нанесен люминесцентный состав LumiBrite .

Как мы уж говорили, Астрон предстали в 2013 году в обновленном дизайне: так, например, браслет украшен белыми керамическими вставками.

Браслет оснащен раскладывающейся застежкой с системой блокировки , которая призвана защитить часы от случайного расстегивания.

В часах можно плавать - уровень водозащиты (до 100 метров) соответствует. Надежный прочный корпус и завинчивающаяся заводная головка не позволят проникнуть влаге внутрь.