Zitat von Willy im Beitrag #10Das Pendel hängt - hoffentlich auch morgen noch :-) LG, Willy
Diese Befürchtung hatten auch Präzisionsuhrenbauer der Vergangenheit. Weil die Pendelfeder als mechanisches Verschleißteil angesehen werden kann, das irgendwann auch mal brechen kann (Ermüdungsbruch), gibt es zuweilen Fangvorrichtungen unter der Pendelaufhängung. Die verhindern, dass das Pendel bei einem Federbruch abstürzt. Gerade bei dem Glasstab halte ich diese Vorsichtsmaßnahme für ratsam.
Den Baufortschritt bei Deinem Projekt beobachte ich mit großem Interesse. Ich freue mich auf die Weiterführung Deines Berichts.
Zitat von Phalos im Beitrag #14Ich verstehe eine Sache nicht. Wie funktioniert die Kugel als Luftdruckkompensdation? Eine Kugel ist der stabilste Körper, sie lässt sich nicht ohne weiteres stauchen und dehnen...
Hallo Phalos, gar nicht...aber als Luftdichte- Kompensation um so besser. Das hat Willy bereits oft genug erwähnt, es ist der Einfluss der Luftdichte, der kompensiert wird. LG
Auch Schlafen ist eine Form der Kritik, vor allem im Theater!
@MarkoStuhr: als Maschienenbauer setze ich wieder eine Evolventenverzahnung ein, bei der die Zähne nicht so gakelig wie bei der Kreisbogenverzahnung sind. Je kleiner das Modul ist, umso geringer ist auch die Reibung und Modul 0,3 halte ich noch für handhabbar.
@Phalos und Ticktack: die Kugeln sollen sich nicht deformieren und auch der Luftdruckunterschied zwischen den beiden Kugeln ist nicht entscheidend. Wenn die Luftdichte durch höheren Druck oder geringere Temperatur steigt, dann werden beide Kugeln durch den Luftauftrieb leichter. Eine leichtere untere Kugel macht das Pendel langsamer und eine leichtere obere Kugel schneller.
Hallo zusammen . Willy das ist sehr aufregend . Vielleicht baust Du ein Vakuumgehäuse . Ich habe vorletzte Woche ein Entwurf gezeichnet . Einfach geschweißte Gitterskelet aus Edelstahl/Vierkantprofilen mit aufgeschraubten Platten aus Kupfer und paar Glaseinsätzen mit Dichtungen .
Ein Vakuumgehäuse hätte Vorteile, wie gleich noch klar wird. Allerdings soll diese Uhr ja eine neuartige Luftdichte-Kompensation erhalten und die wäre bei einem Vakuumgehäuse überflüssig :-)
Nachdem ich im Bastelkasten eine Spule (vermutlich von einem kleinen Hubmagneten) gefunden und einen kleinen Silberstahlstift am Pendel befestigt hatte, konnten die Versuche losgehen. Mittels Lichtschranke am Pendel wird nach jeweils 2 s der Strom durch die Spule für ca. 0,1 s eingeschaltet, wodurch der Stahlstift in die Spule gezogen wird. Dies ist der vorläufige Ersatz für das noch zu bauende Werk.
Der Schock folgte in den nächsten Tagen:
Datalog02.PNG - Bild entfernt (keine Rechte)
Sowohl Amplitude als auch Gang schwanken heftig. Die erste Vermutung war, dass geringfügige temperaturbedingte Verschiebungen zwischen Spule und Stahlstift dafür verantwortlich sind, da das Spiel zwischen Spule und Stift sehr knapp war. Also habe ich eine neue Spule mit größerem Innendurchmesser gewickelt und diese montiert - was leider genau garnichts brachte.
Beim nächsten Versuch wurde die Amplitude elektronisch stabilisiert, indem die Einschaltzeit des Spulenstromes je nach Amplitude angepasst wurde. Bezüglich der Amplitude hat das funktioniert:
Datalog05.PNG - Bild entfernt (keine Rechte)
Der Gang schwankte allerdings immer noch jenseits von Gut und Böse (3 Tage in dem Diagramm). Erst nachdem ich eine provisorische Umhausung um das Pendel gebaut hatte, war Ruhe (letzter Tag in dem Diagramm). Interessanterweise wurde das Pendel durch die Umhausung ca. 1,2 s/d langsamer - bei konstanter Amplitude.
Mal sehen, was noch so passiert ...
Edit: "Steigung" ist die Ableitung der Kurve "Abweichung" nach der Zeit. Geht die Uhr z.B. gleichmäßig 1 s/d nach, dann wird die Kurve "Steigung" zu einer horizontalen Geraden bei -41,6666 ms/h. Die Steigung korreliert direkt mit Druck und Temperatur, falls eine entsprechende Abhängigkeit besteht.
Sehr interressant. Es scheint dass diese Störungen immer zur gleichen Tageszeiten vorkommen. War dann Aktivität im Raum, Fenster auf, Luftzuge etc.? Mir scheint das diese Aufbau mit einer leichten aber grossen Kugel doch für Luftbewegungen empfindlich sein könnte.
I sehe auch eine Gangänderung mit und ohne Umhausung bei meiner Uhr. Bei mir ist sie ~0.5s/d langsamer bei gleicher Amplitude mit Umhausung (gutes Wort dafür, mein vorläufige aus Pappkarton z.B. ist wirklich nicht mit Gehäuse zu bezeichnen).
Don
Il ne faut pas rouler vite... il faut freiner tard
die Störungen treten immer dann auf, wenn die Fußboden-Heizung auf Nachtabsenkung (18 Uhr - ist ein Büro) bzw. Tagbetrieb (5 Uhr) geht. Sonderlich viel Aktivität ist in beiden Fällen nicht zu erwarten ;-). Ich kann mir eigentlich auch nur eine großräumige Luftströmung vorstellen - richtig erklären kann ich es mir aber nicht.
Hier noch ein paar Bilder, die ich jetzt machen konnte, da ich die Amplitudenregelung deaktiviert und eine neue Messreihe gestartet habe:
Bild12.jpg - Bild entfernt (keine Rechte) Lichtschranke und Pendelteller
Bild13.jpg - Bild entfernt (keine Rechte) Pendelgewicht. Der im Spiegelbild zu sehende WIKA-Prospekt dient zusammen mit anderen Katalogen als Unterlage für die Umhausung :-)
Mittlerweile hat das Pendel gut 6 Wochen mit rund 61 Bogenminuten und weitere 7,5 Wochen mit 43 Bogenminuten Amplitude gependelt. Es ist zum Verzweifeln. Ebenso wie meine erste Pendeluhr mit Kohlefaser-Pendelstab wird auch dieses Pendel immer schneller. Hier die Ergebnisse der 2-ten Messreihe (7,5 Wochen):
DATALOG08.PNG - Bild entfernt (keine Rechte)
Die Kurven der Temperaturdifferenz (rot) und die Steigung der Zeitabweichung (schwarz) sind jeweils gleitende Mittelwerte über 24 h, um Tagesschwankungen zu eleminieren.
Die Temperaturdifferenz in 1/10 °C ist folgendermaßen zu verstehen: der Wert "20" auf der y-Achse entspricht 20°C, "30" = 21°C, "40" = 22°C etc.
Die Zeitabweichung in 1/10 s (braune Kurve) zeigt, dass das Pendel zunächst zu langsam pendelte und nahezu kontinuierlich immer schneller wurde. Um Druck- und Temperatureinflüsse besser erkennen zu können, ist es sinnvoll, statt der Zeitabweichung die Steigung (Ableitung) der Zeitabweichung zu betrachten. Die Steigung ist in 1/100 s pro Tag im Diagramm eingetragen.
Temperatur und Steigung der Abweichung sind in erster Näherung gegenläufig, was bedeutet, dass hohe Temperaturen das Pendel langsamer schwingen lassen. Bei der Temperaturkompensation besteht also noch Handlungsbedarf.
Eine Druckabhängigkeit ist nicht zu erkennen, wird aber möglicherweise bisher durch die unschöne Beschleunigung des Pendels verdeckt.
In einem nächsten Versuch möchte ich statt der gegossenen Bleikugel eine Edelstahlscheibe mit 150 mm Durchmesser und knapp 30 mm Dicke als Pendelgewicht montieren, wobei die Scheibe horizontal liegen wird.
Ein Abrutschen des Pendels nach unten wird dieses doch im Gegensatz zu einem normalen Pendel schneller machen. Wenn ich die Konstruktion recht verstehe, ist der Quarzstab nur mit Alu geklemmt. Könnte der durch den täglichen Temperaturwechsel langsam nach unten "durchrobben" ?
Könnte die Luftdichtekompensation mit der zunehmenden Luftfeuchte und der dadurch abnehmenden Dichte nicht zurechtkommen? Evtl. im Zusammenhang mit einem undichten Kompensationsgefäß, das bei Feuchtigkeitseintrag ja auch immer leichter werden und die Frequenz erhöhen würde.
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
bei einem Reversionspendel mit etwa gleichen Trägheitsmomenten oben und unten wird das Pendel schneller, wenn es nach unten rutscht. Hier ist das obere Trägheitsmoment aber viel kleiner als das untere und daher verhält sich das Pendel "normal", d.h. es würde langsamer, wenn der Stab nach unten "durchrobbte".
In der Tat müsste es ein Verhältnis der beiden Trägheitsmomente geben, bei denen die Schwingungsdauer praktisch konstant ist, wenn der Aufhängungspunkt leicht verschoben wird. Ob man damit ein "gutmütiges" Pendel bauen kann? Lohnt sich evtl. mal darüber nachzudenken ...
Das Kompensationsgefäß (Hohlkugel) hatte ich in einem Eimer mit heißem Wasser auf Dichtigkeit geprüft. Eine minimale Undichtigkeit wäre dabei aber möglicherweise nicht aufgefallen. Gegen die Gewichtsabnahme durch Luftfeuchte-Eintrag spricht aber, dass das Pendel auch im Frühjahr bei fast konstanter Luftfeuchte schneller wurde.
Meine Vermutung geht eher in Richtung Bleikugel. Da das Blei nach dem Gießen stärker schrumpfte als die Edelstahl-Hülle, klapperte das Blei leicht in der Hülle. Um es zu fixieren habe ich es mit einem Körner auseinander getrieben - die Bleikugel also gedehnt. Die Vermutung ist nun, dass die dadurch entstandenen Spannungen sich nur sehr langsam abbauen.
Zitat von Willy im Beitrag #25Meine Vermutung geht eher in Richtung Bleikugel. Da das Blei nach dem Gießen stärker schrumpfte als die Edelstahl-Hülle, klapperte das Blei leicht in der Hülle. Um es zu fixieren habe ich es mit einem Körner auseinander getrieben - die Bleikugel also gedehnt. Die Vermutung ist nun, dass die dadurch entstandenen Spannungen sich nur sehr langsam abbauen.
Das halte ich für schwer vorstellbar. Zumal abnehmende Spannung an sich noch lange keine Gestaltänderung und damit keine Masseverlagerung ergibt.
Eine Dichtigkeitsprüfung nur über Luftblasen wäre glaube ich nicht gut genug um Wasserdampfdiffusion über Monate auszuschließen. Von anderen grausligen Effekten auf der Innenseite der Kugelwand ganz abgesehen. Aus was ist denn die Kugel und wie ist sie verschlossen?
Wenn der Quarzstab wirklich nur geklemmt ist, würde ich auch nicht völlig ausschließen dass er nach oben wandern kann. Quarz, Alu, VA-Schrauben und komplizierte Elastizitäten. Wer weiss was da bei den allfälligen kleinen täglichen Temperaturschwankung hin und her rutscht. Jedenfalls sind die dabei auftreteneden Kräfte viel größer als die Gewichtskraft den Pendels.
Ich bin mir noch nicht sicher, ob ich dein Diagramm richtig verstehe. Abweichung/ds, die braune Kurve: Die Krümmung zeigt, ob das Pendel gerade schneller wird (Linkskrümmung) oder langsamer. Die relativ gleichmäßige Linkskrümmung zeigt ein gleichmäßiges Schneller werden?
Einen Zusammenhang mit der Luftfeuchte kann ich schon erahnen.
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
Eine mögliche Wasserdampfdiffusion über Monate ist nicht auszuschließen.
> Aus was ist denn die Kugel und wie ist sie verschlossen?
Es ist eine "Dekokugel" aus der Bucht. Das Material ist "Edelstahl", also vermutlich 1.4301. So wie ich das sehe, ist sie aus 2 Halbkugelschalen hergestellt, die dann zusammengeschweißt wurden - die Schweißnaht ist zwar poliert aber noch zu erahnen. Da besteht sicherlich die Gefahr, dass durch Diffusion noch ein Gasaustausch stattfinden kann.
> Wenn der Quarzstab wirklich nur geklemmt ist, würde ich auch nicht völlig ausschließen dass er nach oben wandern kann.
Zu 100% ausschließen würde ich auch das nicht. Allerdings ist das für mich noch schwerer vorstellbar, als meine Blei-Spannungs-These :-)
> Die relativ gleichmäßige Linkskrümmung zeigt ein gleichmäßiges Schneller werden?
Ja genau. Ich mag eigentlich die schwarze Kurve (Ableitung der braunen Kurve) noch lieber, da sie das Verhalten mit besserer Auflösung zeigt. Eine gleichmäßige Linkskrümmung der braunen Kurve zeigt sich dann als ansteigende Gerade.
Mich wundert etwas, dass Temperaturverlauf und Ableitung des Gangs nahezu spiegelbildlich sind, nicht aber Temperaturverlauf und Gang. Mehr als Wundern fällt mir im Moment aber nicht dazu ein...
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Zitat von Willy im Beitrag #27 Ich mag eigentlich die schwarze Kurve (Ableitung der braunen Kurve) noch lieber, da sie das Verhalten mit besserer Auflösung zeigt. Eine gleichmäßige Linkskrümmung der braunen Kurve zeigt sich dann als ansteigende Gerade.
Ich verstehe nicht, wie die schwarze Kurve zustande kommt. Als erste Ableitung sollte sie die Steigung der braunen Kurve zeigen. Aus dem Bauch raus würde ich da eine ansteigende Gerade von Minus über Null zu Plus erwarten, die zugegebenermaßen keine große Aussagekraft hätte.
Zudem ist nicht klar, warum die abgeleitete Kurve nicht auch beit t=0 beginnt.
Dass die Schweissnaht einer Deko Kugel dicht ist würde ich nicht erwarten. Das wäre Glück und Wassermoleküle sind recht klein.
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
Zur Drift des Gangs fällt mir ein: Ist die Bleikugel außen versiegelt? Blei oxidiert an der Luft recht gut und wird dabei natürlich schwerer. Ob vom Betrag her diese Gewichtszunahme zu der gezeigten Gangänderung führen kann, habe ich nicht nachgerechnet.
Als weitere Fehlerquelle würde ich den Glasstab selbst vermuten. Wäre es nicht denkbar, dass der Pendelstab sich nach der Montage infolge des Pendelgewichts erst einmal reckt? Kurzfristig macht er das garantiert über seine Elastizität. Bei dauernder Belastung könnte sich aber auch eine plastische Verformung durch allmähliche Verschiebungen in den Kristallgittern ergeben. Das ist meine Theorie.
Ich habe bei etlichen meiner Uhren auch merkwürdige Gangänderungen. Manche sind sprunghaft (bei mehreren Uhren fast gleichzeitig), manche schleichend. Für die Erforschung der Ursachen bin ich dabei, eine riesige Tabellen mit den Gängen aller meiner Uhren zu erstellen, um die Gangänderungen vergleichbar in EINEM Diagramm darstellen zu können.
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05.03.2016 13:08
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