RotorK
Forer@ Senior
Sin verificar
Amigos, en estos 3 post el compañero RotorK, expone de una forma técnica, pero muy clara y comprensible, las bases para entender este sistema de sincronización horaria via Radiocontrol, dando un paseo por su pasado, su presente y su futuro, mostrando además toda un serie de fotografías tanto de instalaciones como de los relojes que han sido y son receptores de estos sistemas.
Felicidades RotorK por este excelente trabajo.
Introducción
Una de las primeras aplicaciones de las comunicaciones por radio, ha sido la transmisión de información a distancia.
Muy poco después de que se descubriera la posibilidad de enviar datos a través de las ondas, los primeros científicos de la radio ya estaban estudiando las posibilidades de enviar también de esta manera información horaria, de una ubicación a otra.
De hecho, muchas de las tecnologías de los actuales relojes radiocontrolados no son nuevas, sino que llevan con nosotros más de un siglo, pero no han sido asequibles para el consumidor medio hasta los últimos años ´90.
Hasta esas fechas, la mayoría de los relojes radiocontrolados eran costosos instrumentos destinados a aplicaciones científicas en laboratorios, o bien aparatos construidos por aficionados con los suficientes conocimientos técnicos.
El reciente <<boom>> de los relojes radiocontrolados representa en la actualidad uno de los principales hitos en la historia del reloj, y nos hace pensar que en un futuro no muy lejano, todo reloj que veamos irá provisto de un sistema para mantenerse siempre sincronizado a la hora correcta, algo que hasta hace muy poco era una utopía.
Historia de los relojes radiocontrolados
Muchos historiadores citan los inventos del italiano Guillermo Marconi como las primeras transmisiones por radio, atribuyendo a Marconi el invento.
Pues bien, aparte de la propiedad de la patente de las comunicaciones por radio, que perdió frente a Nikola Tesla en 1.944, hecho éste muy poco conocido, está demostrado que Marconi ya realizaba experimentos en 1.895.
Frente a lo que se normalmente se cree, los primeros experimentadores de la radio no eran generalmente científicos en busca de nuevos descubrimientos para ponerlos al servicio de la comunidad, sino más bien gente –muchos de ellos sin formación científica- ávida de patentes para ganar más dinero.
La historia oscura de gentes como Marconi, Graham Bell, Edison, y muchos más nombres famosos –de personas y de empresas- ha hecho avergonzarse muchos años después a varios gobiernos, quienes no han tenido más remedio que reconocer con más o menos publicidad que Marconi no inventó la radio, sino que lo hizo Nikola Tesla, o que Graham Bell no hizo más que apropiarse de las ideas de un inmigrante italiano llamado Antonio Meucci, en vez de inventar el teléfono.
Al igual que el archifamoso laboratorio de Edison –Menlo Park- huela más a Nikola Tesla que a otra cosa, o que gentes como Fessenden o Amrstrong hayan existido, y que muchos otros aparte de éstos, acabasen arruinados en interminables pleitos con los poderosos (National, RCA, y algunas más). Eran también tiempos de crisis.
Hecha esta aclaración, seguiremos con la historia oficial. Esta nos cuenta que Marconi efectúa sus primeras transmisiones en 1.895.
En 1.899 ya había conseguido cruzar el Canal de la Mancha, y en 1.901, consigue la primera comunicación transcontinental entre Inglaterra y los Estados Unidos.
Lo que ya no es tan conocido es que durante el desarrollo de los primeros trabajos de Marconi, el ingeniero, fabricante de productos de óptica, y en este caso el Julio Verne de la relojería, Sir Howard Grubb, realizó las primeras propuestas para el envío indiscriminado de las señales horarias a través del nuevo sistema <<sin hilos>>.
En una charla pronunciada en la <<Royal Dublin Society>> en noviembre de 1.898 , Howard Grubb presenta los rudimentos del primer reloj radiocontrolado, publicando después en la revista de la Sociedad varios artículos describiendo un reloj radiocontrolado, que no vería la luz hasta aproximadamente 100 años después.
Curiosamente, el reloj que describía era de bolsillo y no de pulsera, lo que nos aporta por otra parte elementos para considerar que los primeros relojes de pulsera masculinos no aparecen sino hasta algunos años después, mientras que los femeninos Cartier (y quizá también otros) ya se fabricaban en Francia al tiempo de las presentaciones de Grubb.
Primeras estaciones utilitarias de radio
La idea de Grubb de un reloj central distribuidor de la hora ya existía con anterioridad a su charla de 1.898, ya que las señales horarias se distribuían por telégrafo y otros medios antes de la invención de la radio.
Cuando se introdujeron las primeras estaciones <<sin hilos>>, el telégrafo convencional se utilizaba todavía para enviar la hora desde el reloj de referencia a la estación de radio.
La primera de las que se tiene referencia transmitida en 1.903 por la marina norteamericana, usando las señales horarias del observatorio de la marina situado en Washington, D.C.
Al menos una fuente cita como primer lugar de transmisión la ciudad de Navesink, N.J., pero las transmisiones más o menos continuadas comienzan en agosto de 1.904 desde el Navy Yard de Boston, MASS.
En muy poco tiempo comienzan a funcionar otros transmisores en Washington, New York, Norfolk, Newport, Cape Cod, y Arlington, VA, al otro lado del río Potomac.
La primera señal horaria canadiense se transmite desde la estación VCS en Halifax, Nova Scotia.
Las transmisiones comienzan en 1907, tomando como base las señales horarias del observatorio de St. John.
Las transmisiones de señales horarias más ampliamente usadas comienzan un poco más tarde.
En 1.910 la Oficina Francesa de Longitudes transmite señales horarias dos veces al día desde una estación instalada en lo alto de la Torre Eiffel.
Los relojes de referencia eran los del cercano Observatorio de París, y la longitud de onda de las emisiones era de 2.000 m (frecuencia de 150 kHz).
La estación, con indicativo FL, estaba pensada para permitir a los barcos corregir sus cronómetros de derrota.
No obstante, rápidamente atrajo una gran demanda de compañías ferroviarias, relojeros, joyeros, y otros, que empezaron a decodificar las señales para obtener la hora exacta.
En 1.913, se cambió la frecuencia a 120 kHz (2.500 metros), y se estandarizó el formato.
En la figura puede verse un diagrama, obtenido de las instrucciones de un receptor comercial de la época, muy similar al usado por los primeros operadores de radio para decodificar las señales y obtener la hora
.
Una curiosidad desconocida es el saber que posiblemente las señales horarias por radio salvaran de la demolición a la Torre Eiffel, hoy uno de los monumentos más famosos del mundo.
La Torre fue construida para la Exposición Universal de París de 1.889 y conmemoraba el centenario de la revolución Francesa.
Durante su construcción, hubo un fuerte movimiento opositor, y tras la Exposición se convirtió en un elemento impopular entre los parisinos, a quienes no agradaba.
Como resultado de todo ello, se programó su demolición para 1.909, tras la expiración de un plazo de 20 años. Pero para esa época, ya servía de antena para la transmisión experimental de señales, y el monumento se salvó gracias a su nueva utilidad.
La primera señal conocida en EE.UU. fue la transmitida por la estación NAA, situada en Arlington, VA. La NAA comenzó sus transmisiones en 1.913 usando código Morse, y con un transmisor rotativo de chispa de 54 kW de potencia, en una longitud de onda de 2.500 m (120 kHz).
Se decía que el tiempo transmitido por Arlington era preciso en 1/20 de segundo cuando llegaba a San Francisco.
En la siguiente fotografía puede verse al operador de la NAA accionando el interruptor que enviaba la señal horaria a toda la nación.
Otra famosísima señal horaria comenzó en 1.924, el legendario <<six-pip>> de la BBC de Londres.
Los primeros cinco <<pips>> eran tonos de audio, cuenta atrás de los segundos cero del sexto <<pip>>.
Conocidos durante muchísimo tiempo como señales horarias de Greenwich, los <<pips>>” pueden escucharse todavía en los programas de la BBC y en numerosos programas de muchas emisoras de todo el mundo, ya sin validez horaria alguna en la mayoría de los casos.
En EE.UU., El NIST (también llamado NBS o National Bureau of Standards) comienza sus transmisiones experimentales desde la estación WWV in Washington, DC en 1920, y ya contínuas en 1923.
La estación, situada ahora en Fort Collins, Colorado, transmite señales horarias en 2.5, 5, 10, 15 y 20 MHz, y sigue siendo la estación horaria más famosa del mundo.
Una estación similar, la WWVH, comenzó su operación en Hawaii en 1948. En sus primeros días, la WWV se usó preferentemente como referencia de frecuencias para calibración de otros transmisores.
Se añadieron otros marcadores a la transmisión en 1937, pero
no se añadió un código telegráfico de señal horaria hasta 1945.
Las primeras estaciones emitían señales horarias de acuerdo con un programa determinado, en alguna forma de código telegráfico.
Por ejemplo, si se emitía una señal a las 10 a.m. hora de París, los relojes debían ser sincronizados a las 10 a.m. cuando se recibía el marcador.
Los códigos digitales modulando una onda contínua y conteniendo hora, minuto, segundo y fecha no aparecerían hasta mucho más tarde.
En los EE.UU., los códigos digitales comienzan en la WWV en 1.960, en la WWVB en 1.965, y en la WWVH en 1.971.
Relojes radiocontrolados operados manualmente
Los primeros relojes diseñados para recibir señales horarias requerían ser puestos en hora manualmente.
Recibían señales horarias de fuentes como la estación de la Torre Eiffel, que requerían ser decodificadas de forma manual.
Uno de los primeros relojes de este estilo fue el Horophone, inventado por Frank Hope-Jones (quién fue también el inventor del sistema de los “six-pip” mencionado anteriormente), y ofrecido en los comercios en el año 1.913 por la Synchronome Company, Ltd. De Londres.
Los usuarios de este producto deberían escuchar las señales horarias mediante unos auriculares, y luego utilizar un diagrama similar al mostrado anteriormente, para poner finalmente en hora un reloj local.
Habían unas cuantas compañías que ofrecían productos de este tipo, incluyendo una fundada por Marconi.
Relojes radiocontrolados automáticos
No hay un verdadero consenso acerca de quién inventó el primer reloj radiocontrolado capaz de sincronizarse con una señal de radio y continuar recibiendo señales periódicamente para mantenerse ajustado.
En los primeros tiempos, era necesaria la intervención humana para preparar el receptor antes de la sincronización.
Antes del advenimiento de la electrónica moderna, la construcción de un reloj radiocontrolado capaz de funcionar de forma autónoma era prácticamente imposible, Incluso así, parece evidente que los relojes radiocontrolados semi-automáticos existieron durante décadas, antes de que se vendieran comercialmente.
Quizá la primera evidencia de la existencia de un dispositivo de este estilo venga de Londres, en 1.912, cuando un tal F.O. Read reclama la autoría de un dispositivo similar en un artículo publicado en el Daily Sketch del 4 de Octubre de 1.912 que contenía el siguiente texto:
<<El Sr. F. O. Read, un londinense, ha perfeccionado un sistema mediante el cual será posible el control de todos nuestros relojes de cualquier tipo mediante la tecnología sin hilos. El Sr. Read ha establecido ya un completo sistema de relojes sin hilos en su residencia privada, y está convencido de que antes que pase mucho tiempo, los relojes actuales desaparecerán y serán sustituidos por relojes regulados desde un reloj central único.>>
Read dijo haber reclamado las patentes correspondientes, pero hoy día nos es desconocido si estos relojes existieron, o cómo funcionaban.
Otros dos candidatos a la paternidad del invento son Marius Lavet y Alfred Ball. Lavet, un horologista francés, trabajó en los relojes radiocontrolados durante los años ´20 (en la siguiente figura hay una muestra), pero no se fabricó ninguno.
Lavet registró muchas patentes en el campo de la relojería eléctrica y se hizo rico en muy poco tiempo; además fue uno de los contribuidores al desarrollo de los relojes eléctricos de pulsera
.
El relojero inglés Alfred Ball comenzó a experimentar con el control de los relojes eléctricos en 1.914, y dedicó a esta tarea el resto de su vida, dejando su investigación incompleta a su muerte, en 1.932.
Publicó una serie de artículos en el <<Horological Journal>> titulados “The Automatic Synchronisation of Clocks and Wireless Waves” desde 1928 hasta su muerte. El trabajo de Ball se centraba en el uso de un “reloj maestro”.
El sistema Pul-Syn-Etic que él ayudó a inventar y patentar era un dispositivo que servía para sincronizar los diales de relojes esclavos.
Ball diseñó un aparato que consistía en un número de válvulas, relés y engranajes que recibían la señal de los “6-pip” de la BBC y usaban estos impulsos para ajustar las agujas del reloj por un lado, y regular la velocidad del péndulo por otro.
Escribió en 1.928 que “la instalación ha funcionado sin mantenimiento alguno durante los últimos 6 meses, y el máximo error registrado ha sido de un segundo, arriba o abajo”.
No hay ninguna noticia que confirme que este sistema fue explotado comercialmente, pero sí que se construyeron prototipos de pre-producción con diales marcados con “Auto Controlado sin hilos desde Daventry” .
En 1.930, Roters y Paulding del Instituto Stevens de Tecnología de Hoboken, NJ, publicaron un artículo sobre un reloj radiocontrolado diseñado para sincronizr señales de la NAA, que transmitía entonces en 112 kHz.
Los papeles indican a T. S. Casner de la Radio Electric Clock Corporation como el autor de la mayoría de elementos del sistema, por lo que este reloj fue posiblemente puesto en producción, pero no se sabe si llegó a venderse.
El receptor convertía las señales de la NAA entre las 11:55 a.m. y el mediodía en pulsos de corriente utilizados para ajustar el mecanismo del reloj.
El operador tenía que intervenir en la sincronización inicial, ajustando el reloj antes de la llegada de la señal. Una vez efectuada la sincronización inicial, se utilizaba un selector magnético cuatro veces al día para detectar nuevamente los pulsos y hacer las debidas correcciones mediante ajustes mecánicos.
El máximo error era de 0,5 seg.
El primer reloj semiautomático radiocontrolado para el gran consumo en los EE.UU parece haber sido el IBM Type 37 Radio Supervised Time Control Clock, fabricado en 1956, y diseñado para la recepción de los códigos telegráficos de las estaciones WWV/WWVH (aunque parece ser que se construyeron otros modelos comerciales o militares entre 1945, cuando comienzan los códigos telegráficos, y 1956).
Alojados en una gran envolvente de madera, tenían el aspecto de un reloj carrillón.
Uno de estos relojes puede verse en los laboratorios del NIST en Boulder, Colorado.
Theodore R. Gilliland, quien había trabajado para la NBS patento un reloj radiocontrolado para las estaciones WWV/WWVH sobre estas mismas fechas. Gilliland recibió su patente en 1958 (la presentó en 1956) bajo el título de Automatic Radio Control for Clocks.
La invención de Gilliland era una interesante combinación de elementos mecánicos y eléctricos, similar en apariencia al diseño de IBM, pero nos es desconocida cualquier tipo de posible relación entre los dos.
Segunda época: de los patrones atómicos a la producción orientada al consumo (1.960 – 2010)
Ya hemos visto como ha ido evolucionando a través de los primeros años del siglo XX años la tecnología en los relojes radiocontrolados, y como, aparentemente, se llega a un punto de estancamiento en los años 50, que durará casi 20 años.
En efecto, la única investigación es ya la estadounidense y en menor medida la británica.
La europea sufre un serio revés tras la II Guerra Mundial y prácticamente desaparece del mapa. Además, en este momento no hay una unificación de normas (protocolos), y tampoco hay definidas unas frecuencias standard para las transmisiones de señales.
Tampoco hay una unificación del patrón de tiempo. Básicamente se siguen utilizando códigos telegráficos, y hasta mucho después, no se utilizarán códigos digitales completos, modulando una onda portadora, y conteniendo la información de horas, minutos, segundos, y fecha.
La WWV comienza a transmitir estos códigos en 1.965, la inglesa MSF en 1.974, la alemana DCF 77 en 1.973, y las japonesas JJY en 1.999-2.001.
Como curiosidad, la BPC china comienza sus transmisiones en el 2.002. Hace solamente 9 años.
Pero volvamos a los 60. En éste periodo se producen desarrollos aprovechando lo incipiente de la electrónica, pero destinados en su mayoría para usos militares; su utilización orientada al consumo es prácticamente inexistente, primero por falta de estaciones utilitarias, y porque los elevadísimos precios de los productos harían su venta prácticamente imposible.
Hay dos momentos clave en la tecnología que impulsan nuevamente a la depuración de procedimientos y la producción comercial de relojes radiocontrolados a finales de los años 70: el primero de ellos es la aparición de relojes patrón atómicos de precisiones insospechadas hasta la fecha, y el segundo es la popularización de las tecnologías electrónicas de estado sólido derivadas del descubrimiento del transistor en 1.948, especialmente las lógicas DTL (diode-transistor logic) y TTL (transistor-transistor logic), auténticos neandertales de nuestros actuales ordenadores.
Estos radiocontrolados de <<última generación>> van a ser ya totalmente automáticos y autónomos, no siendo necesaria ninguna intervención humana para su funcionamiento.
Ya hemos visto que la WWV fue la primera estación utilitaria en transmitir códigos digitales (1973), y por tanto también serán para la WWV los primeros relojes radiocontrolados de la nueva generación.
Durante esta época aparecieron gran variedad de ellos, incluyendo algunos electromecánicos, pero ninguno dirigido al gran consumo.
Los receptores eran muy complejos y aparatosos.
La decodificación de datos era complicada, y más aún con una antena interior, y receptores de bajo coste.
Existía en problema adicional de la elección de la frecuencia apropiada para una zona singular, ya que las estaciones utilitarias transmitían la señales horarias en múltiples frecuencias.
Quizá el mejor ejemplo de reloj ya orientado al consumo (y con reservas) fue el fabricado por la compañía Heath GC-1000 <<Most Accurate Clock>>, vendido bien como kit o ya montado, y producido entre los años 1.986 a 1.995.
Este reloj, bastante similar en aspecto a los actuales radio-despertadores, exploraba tres frecuencias diferentes (5, 10 y 15 MHz) en busca de códigos de tiempo, y atrajo a una gran cantidad de aficionados.
Incluso siendo un kit, era muy caro (cerca de 400 $USA de la época), y bastante menos efectivo que los productos actuales.
Los receptores <<profesionales>> o de laboratorio, ya para las bandas de VLF, aparecieron casi al unísono en Estados Unidos y Europa durante los años ’60 y ’70, muy poco después de la unificación de códigos.
En estas fechas se escribieron infinidad de artículos por los aficionados en revistas como <<Radio Electronics>> y <<Wireless World>> y empezaron a venderse algunos receptores en forma de kit.
La fiebre por la precisión aparece, y comienzan a verse grandes relojes industriales, como estos Patek Philippe, destinados a areopuertos, estaciones de ferrocarril, organismos oficiales, y otros lugares donde la precisión era poco más o menos necesaria.
Anecdóticamente, hay otro sitio donde triunfan, y además de forma masiva: aprovechando la altura de las torres y los campanarios, los relojes radiocontrolados industriales comienzan a sustituir a los relojes históricos que poblaban hasta ahora esas moradas, convirtiéndose en sus verdugos involuntarios.
Modelo Radiocontrolado de Horz, para control de hasta 16 campanas.
Uploaded with ImageShack.us
Modelo para 24 Campanas.
Tambien se utilizaron para ciudades o grandes fábricas, como este Mobatime con 4 lineas independientes de salida:
Se cree que los primeros relojes comerciales domésticos preparados para recibir las señales horarias de VLF tal y como ahora las conocemos y de forma automática, fueron el KUNDO <<Space Timer>> y el JUNGHANS DC-1, ambos de 1.986 y con diales analógicos.
Uploaded with ImageShack.us
Uploaded with ImageShack.us
Modelos tambien decorativos llenos de información, como este con dibujos animados que cambiaban según las condiciones de clima :
Este con indicación completa, incluido el número de la semana transcurrida del año:
Aplicaciones especiales, pero muy practicas, las encontramos en este reloj radiocontrolado diseñado para los radioaficionados, donde figura la frecuencia y hora local de hasta 50 sub-estaciones en todo el mundo :
El primer reloj de pulsera radiocontrolado, reconocido como tal, fue el Junghans MEGA 1, en 1.990.
El acontecimeinto fue descrito en la prensa de su época como “uno de los momentos más relevantes de la horología”.
Este reloj digital sincronizaba las señaleshorarias de la DCF 77, en Alemania.
En la siguiente imagen puede verse el reloj, incluyendo su antena, que como curiosidad va disimulada en la correa.
Uploaded with ImageShack.us
Uploaded with ImageShack.us
Desde aquí a nuestros tiempos, las cosas han ido prosperando. No ya en la tecnología, que es prácticamente la misma, sino en el diseño y prestaciones de este tipo de relojes.
En un próximo hilo seguiremos exponiendo, aparte de su historia más reciente, también la parte tecnológica de los mismos.
Saludos,
Última edición por un moderador:
