Часы электронные

– Профессор, а если у часов движущиеся стрелки, – Настя изобразила в воздухе круг, – но для работы нужна батарейка. Тогда это электронные, или механические часы?
– Какой интересный вопрос! – одобрил Зазнайкин. – Давай подумаем…
– Про механические часы я помню: Вы говорили, что там пружина, маятник и анкер. Пружина качает маятник, а он «отмеряет» на какой угол повернуться стрелкам. Они и показывают время…

– Правильно! – похвалил ученицу Зазнайкин. – А зачем тогда анкерное колесо?
– Чтобы…, – Настя задумалась, вспоминая, – чтобы маятник колебался равномерно.
– Верно! – ответил Зазнайин в рифму. – Ну, а теперь давай перейдём к стрелочным часам на батарейках. У них есть пружина?
– Нет, конечно – их ведь не надо заводить! Только вовремя менять батарейку…
– Так, а маятник? – продолжал спрашивать Зазнайкин.

– Вот про маятник не знаю, – призналась Настя.
– Тогда я тебе расскажу. У электронных часов действительно нет ни маятника, ни анкерного колеса, ни вообще шестерёнок. Зато есть источник питания (мы уже назвали его – батарейка) и так называемый электронный генератор. Это тоже колебательная система, но не механическая – генератор представляет собой кварцевый кристалл, в котором под действием внешнего напряжения возникают ответные колебания атомов. Их частота очень стабильна. Поэтому на выходе кристалл генерирует чёткий, равномерный сигнал: тик-так, тик-так – прямо как маятник и анкер «в одном лице»!

– Здорово! А как же отмеряются минуты и часы? – спросила Настя.
– Очень просто: раз есть кристалл, излучающий сигнал с известной частотой (я ведь говорил, что частота очень стабильная – если сохраняются внешние условия. Но ты же не полетишь на Солнце с обычными часами?..), то можно определить и период колебаний – в секундах. Помнишь формулу?
– Ну, да… частота механических колебаний обратно пропорциональна периоду… – Настя старательно «цитировала» учебник физики.
– Точно-точно! Простейший счетчик импульсов может по сигналу с кварцевого кристалла «узнать», сколько физически прошло секунд.

– Их-то и покажут стрелки? – уточнила Настя.
– Да, сигнал со счётчика импульса можно либо расшифровать и вывести на ЖК-экран часов в виде цифр. Либо направить на небольшой шаговый моторчик…
– Он что же «шагает», Профессор?
– Да нет же! – в пылу объяснений Зазнайкин добродушно не заметил, что ученица его не очень-то вежливо перебила. – Шаговым называется электромотор, который при подаче импульса тока поворачивается на строго определённый угол. Такой моторчик и стоит в стрелочных электронных часах. Получил импульс – передвинул стрелочку на… какой шажок?

– Это же элементарно, Профессор! 360 градусов циферблата часов делим на 60 и получаем 6 градусов. Это и есть один «шажок» для секундной стрелки.
– Правильно, молодец! – похвалил Зазнайкин. – А как секундная стрелка сделает свои 60 «шажков», на 6 градусов повернётся минутная, а после её полного «пробега» по кругу – и часовая стрелка.
– Выходит, стрелочные часы на батарейках всё-таки электронные! – подытожила Настя.
– Выходит так! Вообще-то «электронными» принято называть часы с цифровой индикацией. А твои любимые стрелочные на батарейках носят называние «кварцевые часы». Но это уже вопрос терминологии.

– А если сравнить электронные с полностью механическими – какие будут точнее?
– Сложно сказать. Вообще, точность зависит от качества колебательной системы. В механических часах это маятник и шестерни. Они могут изнашиваться, загрязняться, что и снижает точность хода часов. В электронных износа нет, но дешёвые кристаллы кварца начинают «врать» при снижении напряжения питания. Так что не забывай вовремя менять батарейки – или заводить механические часы!
– А если не забывать и то, и то, – не унималась Настя, – тогда какие часы лучше?
– Тогда, конечно электронные, причём без стрелок – потому что в них нет движущихся частей. Только микросхемы и токи – это очень надёжная система.

– К тому же в электронных часах обычно и календарь есть, и калькулятор может быть встроен… Ой, Профессор, а как же смартфон?!!
– А в нём тоже есть часы! В любую микропроцессорную систему встроен генератор импульсов – он-то и выдаёт секунды точного времени. А уж процессор отобразит их тебе на экране в каком хочешь виде…
– А «биологические часы»? – вдруг спросила Настя.
– Ой, ну это совсем другая область! Об этом как-нибудь в следующий раз…