Sa buong kasaysayan, ang mga pamamaraan at kahalagahan ng pag-iingat ng oras ay lubos na umunlad, na sumasalamin sa nagbabagong mga pangangailangan at teknolohikal na pagsulong ng mga lipunan ng tao. Sa mga unang kulturang agraryo, ang paghahati ng oras ay kasing simple ng araw at gabi, na idinidikta ng pagkakaroon ng sikat ng araw. Ang simpleng pamamaraang ito ay sapat na hanggang sa naimbento ang sundial noong bandang 1500 BC, na nagbigay-daan sa mga sinaunang kabihasnan tulad ng mga Griyego at Romano na hatiin ang araw sa mas madaling pamahalaang mga agwat na tinatawag na mga oras. Gayunpaman, ang pag-asa ng sundial sa sikat ng araw ay humantong sa mga limitasyon nito, na nag-udyok sa pag-unlad ng mas sopistikadong mga aparato tulad ng orasan ng tubig noong bandang 1000 BC. Bagama't nag-aalok ang mga orasan ng tubig ng pinahusay na katumpakan, mayroon din silang mga kapintasan, kabilang ang mga isyu sa presyon ng tubig at pagbabara. Ang pagpapakilala ng orasa noong ika-8 siglo AD ay nagbigay ng mas maaasahang alternatibo, bagama't hindi pa rin ito perpekto para sa pangmatagalang pag-iingat ng oras. Noong dekada 1300 lamang naimbento ng mga mongheng Europeo ang mga unang mekanikal na orasan, dahil sa pangangailangan para sa tumpak na mga iskedyul ng panalangin. Ang mga unang orasan na ito, na pinapagana ng mga pabigat at kinokontrol ng mga escapement, ay naging makabago ngunit kulang pa rin sa katumpakan at kadaliang dalhin na kailangan para sa malawakang paggamit. Ang pagkakatuklas sa prinsipyo ng pendulum ni Galileo Galilei noong 1583 ay nagmarka ng isang makabuluhang pag-unlad sa katumpakan, na nagbibigay-daan sa mga orasan na sukatin ang oras sa loob ng ilang segundo bawat araw. Gayunpaman, ang hamon ng kadaliang dalhin ay nanatiling hindi nalutas hanggang sa pagdating ng mekanismo ng spring, na kalaunan ay humantong sa paglikha ng mga pocket watches. Ang inobasyon na ito ang nagmarka sa simula ng tunay na portable na timekeeping, na nagpabago sa kung paano nakikipag-ugnayan at nauunawaan ng mga tao ang oras.
Sa halos buong kasaysayan ng tao, ang tumpak na pagtatala ng oras ay hindi naman gaanong mahalaga. Bukod sa katotohanang walang paraan para mapanatili ang tumpak na oras libu-libong taon na ang nakalilipas, hindi na rin naman kailangan pang gawin ito. Ang mga sinaunang kultura na nakabatay sa agrikultura ay gumagana hangga't sumisikat ang araw at humihinto kapag dumidilim. Nang magsimulang lumayo ang sangkatauhan sa isang lipunang purong agraryo, saka lamang nagsimulang maghanap ang mga tao ng paraan upang markahan ang paglipas ng panahon nang mas tumpak kaysa sa paghahati lamang ng bawat araw sa "araw" at "gabi."
Ang pinakaunang kilalang aparato na naghahati sa araw sa mas maliliit na piraso ng oras ay ang sundial, na naimbento noong hindi bababa sa 1500 BC. Nang mapansin na ang anino na inihahagis ng isang bagay ay nagbabago sa haba at direksyon habang tumatagal ang araw, isang matalinong tao na ang pangalan ay mawawala magpakailanman sa kasaysayan ang napagtanto na maaari kang maglagay ng isang patpat nang patayo sa lupa at, sa pamamagitan ng pagmamarka kung saan bumabagsak ang anino, hatiin ang liwanag ng araw sa magkakahiwalay na mga pagitan. Ang mga pagitang ito kalaunan ay tinawag na "mga oras," kung saan ang bawat oras ay 1/12 ng oras na sumisikat ang araw bawat araw. Ang sundial ay isang kahanga-hangang ideya na nagbigay-daan para sa maayos na pag-unlad ng mga sinaunang kabihasnang Griyego at Romano. Isang magandang bagay tungkol sa sundial ay napakadaling dalhin. Gayunpaman, mayroon itong ilang mga pangunahing depekto. Una sa lahat, gumagana lamang ito kapag ang araw ay talagang sumisikat. Hindi ito problema sa gabi, dahil walang sinuman ang nagtatrabaho sa dilim. Ngunit ito ay isang malaking problema sa maulap na mga araw. Kahit na maliwanag ang sikat ng araw, ang haba ng araw ay nag-iiba sa buong taon, na nangangahulugan na ang haba ng isang "oras" ay nag-iiba rin nang hanggang 30 minuto mula sa Summer solstice hanggang sa Winter solstice.
Dahil sa mga limitasyon ng sundial, naghanap ang mga tao ng iba pang mga paraan upang masukat ang paglipas ng panahon nang hindi umaasa sa araw. Isa sa mga unang pagtatangka na naging napakapopular ay ang orasan ng tubig [tinatawag ding clepsydra], na naimbento noong mga 1000 BC. Ang orasan ng tubig ay batay sa ideya na ang tubig ay tumutulo mula sa isang maliit na butas sa tila matatag na bilis, at posibleng markahan ang paglipas ng panahon sa pamamagitan ng pagpansin kung gaano karaming tubig ang tumulo palabas sa isang butas sa ilalim ng isang espesyal na minarkahang sisidlan. Ang mga orasan ng tubig ay mas tumpak kaysa sa mga sundial, dahil ang bilis ng daloy ay hindi naaapektuhan ng oras ng araw o taon, at hindi mahalaga kung sumisikat ang araw o hindi. Gayunpaman, hindi sila walang sarili nilang mga malubhang kapintasan.
Bagama't maaaring tila tumutulo ang tubig sa isang matatag at nakapirming bilis, sa katunayan, habang mas maraming tubig sa sisidlan, mas mabilis itong tumutulo dahil sa presyon na dulot ng bigat ng tubig. Nalutas ng mga sinaunang Ehipsiyo ang problemang ito sa pamamagitan ng paggamit ng mga sisidlan na may pahilig na gilid upang pantayin ang presyon ng tubig habang bumababa ang dami ng tubig. Gayunpaman, kabilang sa iba pang mga problema ang katotohanan na ang butas kung saan tumutulo ang tubig ay may posibilidad na lumaki sa paglipas ng panahon, kaya mas maraming tubig ang mas mabilis na dumaan, at ang katotohanan na ang butas na lalabasan ay mayroon ding masamang tendensiyang mabara. At huwag na huwag itong lumamig nang sapat para magyelo ang tubig! Ang mga orasan ng tubig, sa kanilang likas na katangian, ay hindi rin partikular na madaling dalhin.
Hindi nagtagal ay napagtanto ng mga tao na hindi lamang ang tubig ang dumadaloy nang may matatag na bilis, at ang sumunod ay ang hourglass, na naimbento noong mga bandang ika-8 siglo AD. Ang pangunahing dahilan kung bakit hindi ito naimbento noon ay marahil dahil walang sinuman ang nakapaghip ng salamin nang maayos bago noon. Ang hourglass ay gumagamit ng buhangin na dumadaloy mula sa isang sisidlan na salamin patungo sa isa pa sa pamamagitan ng isang maliit na butas na nagdurugtong sa dalawa, at ang pagdaan ng buhangin ay hindi partikular na naaapektuhan ng mga bagay na nagdudulot ng mga problema sa orasan ng tubig at sa sundial sa harap nito. Gayunpaman, ang malalaking hourglass ay hindi praktikal, at ang pag-iingat ng oras para sa anumang mahabang panahon ay karaniwang nangangahulugan ng paulit-ulit na pag-ikot ng salamin sa loob ng isang araw. Sa madaling salita, ito ay isang mahusay na timer, ngunit isang hindi magandang timekeeper.
At halos ganoon nga ang kalagayan ng mga bagay-bagay hanggang noong 1300s, nang magpasya ang isang grupo ng mga monghe sa Europa na talagang kailangan nila ng mas mahusay na paraan upang malaman kung kailan ang oras ng pagdarasal. Sapagkat, nakikita mo, ang buhay ng isang monghe ay umiikot sa isang takdang iskedyul ng mga panalangin – isa sa unang pagsikat ng araw, isa sa pagsikat ng araw, isa sa kalagitnaan ng umaga, isa sa tanghali, isa sa kalagitnaan ng hapon, isa sa paglubog ng araw at isa sa pagsapit ng gabi. Samakatuwid, ang pag-alam sa tamang oras ay naging higit pa sa isang kagandahang-asal lamang – ito ay isang relihiyosong utos! At, bilang resulta, ang mga monghe na ito ang lumikha ng mga unang kilalang mekanikal na orasan. Ang salitang "orasan," nga pala, ay nagmula sa salitang Dutch para sa "kampana," dahil ang mga sinaunang mekanikal na orasan na ito ay walang mga kamay at idinisenyo upang tumunog lamang ng oras.
Bukod sa mekanismo ng pagtama ng kampana, ang mga sinaunang orasan na ito ay may dalawang mahahalagang kinakailangan. Ang una ay ang pinagmumulan ng kuryente, at ito ay ibinibigay ng isang pabigat na nakakabit sa isang lubid o kadena. Ang pabigat ay dinadala o hinihila papunta sa tuktok ng orasan, at ang grabidad ang bahala sa iba. Ang pangalawa ay isang paraan upang pilitin ang pabigat na bumagsak sa isang mabagal at sinusukat na bilis sa halip na bumagsak na parang, bueno, isang pabigat na tingga. At ito ay ibinigay ng isang kahanga-hanga at
Isang mapanlikhang imbensyon na tinatawag na escapement. Sa pinakasimpleng salita, ang escapement ay isang aparato na pumipigil sa landas ng bumabagsak na bigat sa mga regular na pagitan, na nagiging sanhi ng pagbagsak nito nang paunti-unti sa halip na sabay-sabay. Ito talaga ang dahilan kung bakit "tumitik" ang mga orasan, dahil habang ang escapement ay gumagalaw pabalik-balik, salitan na kinakabit at binibitawan ang mga gear na nakakabit sa bigat, ito ay lumilikha ng isang natatanging tunog.
Ang mga pinakaunang orasan na ito, bagama't mga kahanga-hangang teknolohikal, ay hindi gaanong tumpak. Gayundin, habang hinayaan nilang hatiin ang oras sa mas maliliit na bahagi [kaya naman ang salitang "minuto" para sa unang maliit na dibisyon ng oras], hindi nila maaaring hatiin ang oras sa isa pang, o "pangalawa" na maliit na dibisyon [at oo, doon din nagmula ang salitang iyon]. Kailangan itong maghintay hanggang sa matuklasan ng isang napakatalinong binata na nagngangalang Galileo Galilei ang prinsipyo ng pendulum noong mga 1583. Sa pangkalahatan, napansin niya na gaano man kalawak ang pag-ugoy ng isang partikular na pendulum, palaging pareho ang oras na kailangan para umugoy pabalik-balik. Natuklasan niya, sa katunayan, na ang oras na kailangan para bumalik ang pendulum ay natutukoy ng haba mismo ng pendulum at hindi ng lapad ng pag-ugoy. At, sa pamamagitan ng paglakip ng isang tumpak na nasukat na pendulum sa escapement ng orasan, nagawa ng mga gumagawa ng orasan na makagawa ng mga relo na tumpak sa loob ng ilang segundo bawat araw sa halip na minuto. Hindi mahalaga kung gaano kalaking puwersa ang inilapat sa pendulum, dahil ang puwersa ay nakakaapekto lamang sa lapad ng swing at hindi sa haba mismo ng pendulum.
Kaya ngayon, mayroon na tayong mga relo na gumagana nang maayos kahit anong oras ng araw o panahon, at napakatumpak sa mahabang panahon. Sa kasamaang palad, hindi pa rin sila gaanong madaling dalhin, dahil sa katotohanang ang bigat ay hindi regular na bumabagsak at ang pendulum ay hindi maaaring gumana nang tama kung ang mga ito ay napapailalim sa paggalaw mula sa labas. At dito pumapasok ang papel ng relo na nasa bulsa.
Ang pangunahing imbensyon na nagbigay-daan sa mga orasan na maging portable [at ano nga ba ang relo kundi isang portable na orasan?] ay ang spring. Sa katunayan, ang paggamit ng mga spring ay marahil ang pangalawang pinakamahalagang horological development pagkatapos ng imbensyon ng escapement. Ang unang hakbang sa paggawa ng portable na orasan ay ang pagpapalit ng mabibigat na pabigat na ginagamit upang paganahin ito ng isang bagay na maglalabas ng matatag na puwersa anuman ang posisyon kung saan hawak ang orasan. At natuklasan na ang isang mahigpit na nakabalot, high-tension na piraso ng metal ay naglalabas ng halos matatag na puwersa habang ito ay kumakalas, kaya naman ito ang tamang-tama para sa trabaho. Siyempre, hindi nagtagal ay napansin ng mga gumagawa ng orasan na ang spring ay naglalabas ng mas kaunting puwersa habang ito ay kumakalas, ngunit nakaisip sila ng ilang medyo mapanlikhang pamamaraan
mga paraan upang matugunan ang problema, kabilang ang mga aparatong tulad ng "stackfreed" at "fusee."
Ang ikalawang hakbang sa paggawa ng isang orasan na tunay na madaling dalhin ay ang pag-iisip ng kapalit para sa pendulum na nagpapanatili sa orasan na tumatakbo sa mga tiyak na oras. Ang mga unang "portable clock" ay gumamit ng isang aparato na tinatawag na "foliot," na binubuo ng dalawang napakaliit na pabigat na nakasabit sa magkabilang dulo ng isang umiikot na balance bar, ngunit ang mga ito ay hindi partikular na tumpak o tunay na madaling dalhin. Gayunpaman, muli, ang bagong natuklasang konsepto ng spring ang tumulong. Natukoy na ang isang napakapinong coil ng alambre [tinatawag na "hairspring" dahil napakanipis nito] ay maaaring direktang ikabit sa balance wheel, at kapag ang puwersa mula sa pangunahing spring ay ipinadala sa escapement, ang nakakabit na hairspring ay bubuhol at bubuwag sa isang napaka-regular na bilis, sa gayon ay nagiging sanhi ng pag-engage at pag-release ng escapement sa kinakailangang eksaktong oras na mga pagitan. At, sa halos lahat ng bahagi, totoo ito kahit paano hawakan ang orasan, na nagbibigay ng tunay na kadalian sa pagdadala.
Malabo ang pagkakaiba sa pagitan ng mga unang portable na orasan na ito at ng mga unang totoong pocket watch. Bagama't ang isang spring-driven clock ay maaaring na-develop noong mga 1400s, ang isang spring regulated clock ay hindi lumitaw hanggang kalagitnaan ng 1600s, at hindi nagtagal pagkatapos noon ay naging sapat ang liit ng mga ito upang dalhin sa baywang o sa bulsa. At di-nagtagal, sinumang makakabili nito ay nakitang may dalang bagong-bagong imbensyon na uso noon – ang pocket watch.
