Die Uhr ist mit einem neuen Lager wieder zusammengebaut. Allerdings bin ich mir nicht mehr sicher, ob das Lager tatsächlich das Problem war. Es hat zwar überdurchschnittlich viel Spiel, aber es läuft leicht. Andererseits musste ich nach dem Zusammenbau feststellen, dass die kleinen Hebelchen an der Hemmung manchmal nicht zurück fallen. Bisher waren dort Modellbau-Lagerbuchsen (sehen aus wie kleine Nieten) verbaut. Jetzt habe ich aber Lagersteine mit 1 mm Innendurchmesser gefunden, womit es hoffentlich besser klappt:
Mittlerweile ist die Uhr immer mal wieder mehr oder weniger lange gelaufen und gelegentlich hat dabei nicht mal die Elektronik Probleme gemacht (die Programmierung habe ich über die Feiertage geändert, aber noch nicht getestet). Aus den Daten lässt sich die Qualität der Druck- und Temperaturkompensation immerhin schon größenordnungsmäßig beurteilen.
Bild31.jpg - Bild entfernt (keine Rechte) Zur Temperaturkompensation: Wie Harrison schon schrieb ("shorter when warm"), muss das Pendel überkompensiert sein. Bei mir wird das erreicht, indem einerseits das kugelförmige Edelstahl-Pendelgewicht (D = 80 mm) auf einem Edelstahl-Ring mit 7 mm Höhe aufliegt. In der Summe dehnen sich also rund 43 mm Edelstahl nach oben aus. Andererseits ist auch an der Pendelfeder eine Kompensation verbaut - siehe obiges Bild. Die Stahl-Pendelfeder dehnt sich mitsamt ihrer unteren Einspannung (MS + Alu) zunächst 7,7 mm nach unten aus. Dann folgen 21 mm Alu nach oben (auf dem Bild sind es noch 31,5mm; der Ring ist jetzt nach unten verschoben). Der Quarzglas-Pendelstab dehnt sich nach unten aus und hat ca. 1070 mm Länge (von Ring zu Ring). Jetzt ist es zwar nicht einfach genaue Angaben zur Wärmedehnung der verschiedenen Materialien zu finden, aber ganz grob sollte die Wärmedehnung von Quarzglas nur bei rund 1/40 der restlichen Materialien liegen.
Bild30.jpg - Bild entfernt (keine Rechte) Zur Druckkompensation: Bei 4° Amplitude ist der Luftdruck überkompensiert! :-) Ich habe daher die angeschraubten Gewichte an der Hemmung entfernt (siehe Pfeile im obigen Bild) und das Antriebsgewicht etwas reduziert. Jetzt liegt die Amplitude bei 3,5° und die ersten Messungen sind vielversprechend. (Weniger als ca. 3° sind mit der Hemmung konstruktionsbedingt nicht möglich.)
Bild32.jpg - Bild entfernt (keine Rechte) Obwohl die verwendete Schwerkrafthemmung Schwankungen in der Antriebskraft weitgehend eliminieren sollte, waren bei den Messungen Einflüsse zu sehen. Kurz nach dem Aufziehen ging die Uhr schneller und wurde dann bis zum nächsten Aufziehen wieder langsamer. Die vermutliche Erklärung dafür (siehe auch obiges Bild, wobei die Panzerkette noch wegzudenken ist): wenn das Antriebsgewicht oben ist, dann ist das Gegengewicht durch die Antriebskette maximal und die Antriebskraft minimal. Bei minimaler Antriebskraft ist auch die erforderliche Auslösekraft minimal und damit auch die Abbremsung des Pendels.
Um diesen Einfluss zu reduzieren wurde die Panzerkette als zusätzliches Gegengewicht angebracht. Sie ist pro Meter ca. 4 mal schwerer als die Antriebskette (52,8 g/m). Tatsächlich liegt sie bei 224 g/m und häuft sich ca. 30 mm auf. Besser wäre also eine Kette mit knapp bis recht genau 200 g/m oder 100 g pro der benötigten 50 cm. Kann da der eine oder andere von Euch mal bitte schauen, ob Ihr sowas anbieten könnt?
Wäre es auch denkbar, den Antrieb auf ein nahezu gewichtsloses Nylonseil umzurüsten? Dann müßte man natürlich eine Art Keilriemenscheibe vorsehen (oder das Seil wird ein- oder mehrmals herumgeschlungen).
Andererseits mitteln sich die Gangunterschiede durch das regelmäßige Aufziehen heraus. Sind die Unterschiede so groß, daß die restlichen Kompensationseinrichtungen nicht mehr richtig funktionieren? Wie stark ändert sich die Amplitude während des Ablaufs?
Oder man zieht das Gewicht elektrisch auf, und zwar durch einen Ferraris-Motor. Der funktioniert wie die Alu-Scheibe bei einem Stromzähler. Eine schöne Konstruktion ist diese:
Das Bild zeigt eine Zenith (leider nicht meine) Präzisionspendeluhr mit einem Aufzugmotor für das Gewicht. Der Rest des Aufzuges ist wie bei Dir mit Gewicht und einem kleinen Gegengewicht, alles mit einer endlosen Saite. Der Motor (die Alu-Scheibe des Ferraris-Motors siehst Du) zieht das Gewicht langsam hoch, und wenn es oben ist, bremst er ganz sanft und mechanisch die Alu-Scheibe. So bleibt das Gewicht immer oben, und die Kompensation des Gewichtes ist perfekt. Außer natürlich, wenn der Strom längere Zeit ausfällt, was aber selten vorkommt. Die Änderung ließe sich also ohne weiteres bei Dir unterbringen. Frank
Zitat von Willy im Beitrag #47Obwohl die verwendete Schwerkrafthemmung Schwankungen in der Antriebskraft weitgehend eliminieren sollte, waren bei den Messungen Einflüsse zu sehen. Kurz nach dem Aufziehen ging die Uhr schneller und wurde dann bis zum nächsten Aufziehen wieder langsamer. Die vermutliche Erklärung dafür (siehe auch obiges Bild, wobei die Panzerkette noch wegzudenken ist): wenn das Antriebsgewicht oben ist, dann ist das Gegengewicht durch die Antriebskette maximal und die Antriebskraft minimal. Bei minimaler Antriebskraft ist auch die erforderliche Auslösekraft minimal und damit auch die Abbremsung des Pendels.
Ich bewundere Dein Werk und Deine Zielstrebigkeit ungemein! Noch dazu mit einer selbst entwickelten, wahrscheinlich einzigartigen hmmung, ganz großes Kino!
Leider scheint sich aber nun auch zu bewahrheiten, was wir bereits im FPPU-Thread über den vglw. hohen Auslösewiderstand Deiner Hemmung diskutiert hatten:
Zitat von Bierjunge im Beitrag FPPU - grundsätzliche Technik - Die HemmungWilly, Deine Hemmung sieht ja auf den ersten Blick ein bisschen wie eine Mischung aus Denison und Grasshopper aus. Kinematisch gesehen ist sie am ehesten eine Cole-Hemmung (siehe https://www.youtube.com/watch?v=vHvAKF7zwE4), bei der allerdings die Hebungs-Rampen durch reibungsmindernde Kniehebel ersetzt wurden.
Die so suggerierte Reibungsarmut ist allerdings etwas trügerisch: Denn sie betrifft ja "nur" die Hebung der Gewichts-Bügel, während diese vom Pendel entkoppelt sind. Die beseitigte Reibung hatte also eigentlich gar keine Auswirkung auf den Gang gehabt. Was hingegen bleibt, ist die Reibung, die während der Auslösung auf das Pendel rückwirkt: Die Ruheflächen (ob diese nun direkt auf den gewichts-Bügeln oder auf Deinen Kniehebeln sitzen ist irrelevant) müssen durch die Pendelbewegung von der (durch die Umfangskraft belasteten) Zahnspitze heruntergezogen werden. Und dieser Auslöse-Widerstand wirkt wie ein zur Mitte hin zeigender Impuls auf das Pendel, beeinflusst also dessen Gang sehr wohl.
(...) Wenn wir annehemen, dass die Dension-Ruheflügel den selben Durchmesser wie Dein 30-zähniges Steigrad hätten, hättest Du um den Faktor 7,5 mehr Auslöse-Widerstand als ein vierbeiniger Denison! (...)
Insgesamt kommt es mir ein wenig vor (bitte nicht übelnehmen), als würde die Willy-Hemmung die Nachteile der Cole-Schwerkrafthemmung (der vglw. hohe Auslöse-Widerstand) mit denen der Grasshopperhemmung (die filigranen, zum Überspringen neigenden Beinchen) kombinieren, aber nicht deren Vorteile.
Aber ich bin sicher, dass Du das auh noch hinbekommst!
@ Frank,
Ich verstehe anhand des einen Bildchens leider noch nicht ganz, wie das von Dir vorgeschlagene elektrische Remontoir funktioniert: Wer ist "er" im folgend zitierten Satz, der die Aluscheibe abbremst?
Zitat von Typ1-2-3 im Beitrag #49Der Motor (die Alu-Scheibe des Ferraris-Motors siehst Du) zieht das Gewicht langsam hoch, und wenn es oben ist, bremst er ganz sanft und mechanisch die Alu-Scheibe. So bleibt das Gewicht immer oben, und die Kompensation des Gewichtes ist perfekt.
@Gustav Becker: Bei einem Endlos-Aufzug funktioniert ein mehrmaliges Umschlingen nicht. Anfänglich wollte ich ja einen sehr leichten Riemen einsetzen, doch Riemen und Riemenscheiben sind für eine relativ hohe Vorspannung ausgelegt, ohne die der Riemen gelegentlich über die Zähne der Scheibe hüpft. Außerdem verwindet sich der Riemen unschön. Eine Art "Keilriemenscheibe" für eine Nylonschnur könnten funktionieren - doch wo bekommt man einen Nylonschnur-Ring ohne Verdickung an der Verbindungsstelle?
ZitatSind die Unterschiede so groß, daß die restlichen Kompensationseinrichtungen nicht mehr richtig funktionieren? Wie stark ändert sich die Amplitude während des Ablaufs?
Das ist eine sehr gute Frage. Bisher stochere ich da mehr im Nebel als das ich das präzise beantworten könnte. Auf der Basis des folgenden Bildes kam ich zu der Aussage, dass der Aufzug einen Einfluss hat. Mit einiger Fantasie ist zu erkennen, dass die dicke schwarze Linie (Steigung aus Messung) am Anfang einer 24 h Periode über der dünnen schwarzen Linie (Steigung berechnet) liegt und zum Ende der Periode darunter. Der Aufzug erfolgte alle 24 h und erstmalig 3 min. nach dem Start der Messung (= Zeitpunkt "0").
Etwas besser ist in dem Bild die Überkompensation des Druckes zu erkennen (bei 4° Amplitude).
Datalog_10.png - Bild entfernt (keine Rechte)
@Typ1-2-3: Einen (relativ lauten) Motor habe ich ja schon; der zieht aber bisher nur einmal alle 24 h auf. Das zu ändern ist kein Problem und sollte wohl zunächst gemacht werden, um den vermuteten Gewichtseinfluss zu reduzieren.
@Bierjunge: Bei der Denison-Hemmung war mir die hohe Geschwindigkeit und Aufprallenergie des "Ankerrades" (oder wie heißt das bei Denison?) ungeheuer. Mit der Wirbelstrombremse, die ich ja jetzt ohnehin habe, wäre das aber kein Problem mehr. Wird für die PU4 im Hinterkopf abgespeichert :-)
Bisher fehlt ja noch ein vernünftiges Gehäuse. Eigentlich wollte ich das schon im letzten Jahr in Auftrag geben, doch das Buche-Multiplex-Brett für die Rückwand muss leider gerichtet werden:
Bild33.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)
Und jetzt sagt nicht, ich hätte nicht billig kaufen sollen - das Brett ist vom einzigen Händler, den ich gefunden habe, der eine Seite in A-Qualität anbietet (und nicht nur B/BB). Alles ärgerliche Zusatzarbeiten ...
Kann gut sein mit der Abhängigkeit von der Seilmasse. Oder es ist die um 12 h versetzte Reaktion auf die Umgebungstemperatur, was ich aber weniger glaube, auch wenn sie genau mit der gleichen Frequenz schwankt wie die Antriebskraft.
Wenn Du probehalber einfach mal z.B. aller 6 h oder jede h aufziehen läßt, hast Du die Seilmasse praktisch eliminiert.
Zum Brett: Eventuell wäre ein ganz billiges, aber planes Brett besser gewesen. Man kann sich dann vom Tischler ein schönes Stück Furnier aufleimen lassen (sowas wandert oft genug in den Ofen), der hat auch die nötige Furnierpresse. Sperrholz dauerhaft richten - geht das überhaupt?
Zitat von Willy im Beitrag #51Eine Art "Keilriemenscheibe" für eine Nylonschnur könnten funktionieren - doch wo bekommt man einen Nylonschnur-Ring ohne Verdickung an der Verbindungsstelle?
Zitat von Willy im Beitrag #51Eine Art "Keilriemenscheibe" für eine Nylonschnur könnten funktionieren - doch wo bekommt man einen Nylonschnur-Ring ohne Verdickung an der Verbindungsstelle?
Mit den aktuell eingestellten 3,5° Amplitude ist die Druckkompensation ganz brauchbar. Allerdings zickt die Elektronik immer noch und eine richtig lange Messreihe habe ich noch nicht.
Wenn 3,5° Amplitude ausreichen, dann kann das Pendelgewicht einerseits etwas schwerer und andererseits etwas größer werden (der Kasten um die Uhr soll sich am Ziffernblatt orientieren und nicht hässlich breit werden). Weiterhin hatte ich endlich eine Idee, wie sich mit meinen beschränkten Maschinen ein Linsenpendel realisieren lässt:
Bild34.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)
Bild35.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)
Das Pendelgewicht ist aus insgesamt 10 Laserzuschnitten (6 mm starkes 1.4301) zusammengesetzt. Die 4 inneren Teile sind in etwa Halbkreise mit Aussparungen für Pendelstange und Kompensationsrohr, danach folgen jeweils 2 Kreisförmige Platten mit Aussparungen für das Kompensationsrohr und die letzten 4 Platten (2 auf jeder Seite) sind kreisförmig. Die Durchmesser wurden bereits abgestuft gelasert, so dass ich nur noch die Stufen wegdrehen musste - was trotzdem noch lange genug gedauert hat.
Jetzt hoffe ich mal, dass die Druckkompensation immer noch bei rund 3,5° Amplitude liegt ...
Die Elektronik hat sich penetrant geweigert, ihren Job richtig zu machen. Da mussten so hippe Sachen wie IoT (Internet of Things) und Cloud her. Das Ding (die Uhr bzw. eigentlich die Zeitwaage) schickt die Daten in die Cloud (meine Homepage) und ich kann demnächst sogar im Urlaub sehen, ob die Uhr noch läuft (die Frage ist, ob ich das auch wirklich will :-).
Die Übermittlung von der Zeitwaage an die FritzBox übernimmt ein Arduino MKR WiFi 1010, der zusätzlich noch ein MKR Mem Shield mit SD-Einschub hat. Falls das Internet nicht funktioniert ist also immer noch eine SD-Karte als Backup-Lösung da.
Bild36.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)
Hier ist der Wert nach 21 h doppelt und der nach 22 h fehlt. Das Problem sollte mittlerweile auch behoben sein.
Tolle Technik, da werd ich ja neidisch. Bei mir gibt's nur eine SD-Karte ohne Anbindung in die weite Welt. Ist momentan außer Betrieb (Bastelkram sieht halt nicht aus im Wohnzimmer, da gab es Beschwerden). Wie hast Du die Spalten aufgeteilt? Samples (stündlich?) | Temperatur | Luftdruck | relative Luftfeuchte | ? | aktuelle Abweichung der Zeit in s
Zitat von Gustav Becker im Beitrag #58Ist momentan außer Betrieb (Bastelkram sieht halt nicht aus im Wohnzimmer, da gab es Beschwerden).
Deswegen habe ich bei der neuen Uhr unten eine Schublade vorgesehen :-) Die Vitrine habe ich letzte Woche auch endlich bestellt. Das Richten des Bretts war in der Tat ein Flopp. Jetzt wird es eine Buchenfurnier-Tischlerplatte.
Die Spalten sind: Nr. (bzw. h, da stündlich), Fehler (z.B. "2" für GPS-Probleme), Temperatur in °C, Druck in hPa, rel. Feuchte in %, Amplitude in Bogenminuten, Zeitabweichung in s
Zitat von Gustav Becker im Beitrag #58Bei mir gibt's nur eine SD-Karte ohne Anbindung in die weite Welt.
Schau' Dir bei Bedarf mal die Toshiba FlashAir-Karten an. Habe sie in meine Kamera gesetzt und kann nun vom Rechner aus direkt auf die Verzeichnisse dort zugreifen - eine echte Erleichterung!
Es gibt mitteilungsfreudige Entwicklergemeinschaften, die schon das eine oder andere Projekt umgesetzt haben.
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29.11.2018 08:59
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Bei mir gibt's nur eine SD-Karte ohne Anbindung in die weite Welt. Ist momentan außer Betrieb (Bastelkram sieht halt nicht aus im Wohnzimmer, da gab es Beschwerden).
