wahnsinnig schöne Arbeit, vielen Dank, dass Du uns so teilhaben lässt.

Lieber Moritz,
schönes Video .... wirklich toll gemacht.
Nur das mit dem Pendel .... Du bist da mal wieder genau in den Spalt zwischen Theorie und Praxis gerutscht.

Ich habe mal, bei Kaffee und Kuchen mit meinem Materialhändler gesprochen ... der hat mal das Datenblatt rausgesucht und INVAR 36 hat bei 200-250°C den besten Ausdehnungskoeffizienten ~1 x 10^-6 pro °K , bei 20°C ist man da bei 1,8-2,1.
Aber es ist wie beim Schwein, das bringt auch 80Kg Fleisch, nur eben sind davon nur 1,5Kg Filet, und 4Kg Karree, die restlichen 74 Kg müssen aber auch irgendwie verkauft werden.
Die besten Teile einer Invar-Charge schnappen sich doch schon die großen Firmen weg, das Zeug ist knapp. Da geht nichts unter 250 Kg, die meisten nehmen die aber mehr. Was denkst Du welche Qualität jemand bekommt von dem die Lieferanten annehmen müssen, das sie weder die Möglichkeit noch Lust haben, das Material am Wareneingang zu vermessen, und bei Missfallen auch bis zur letzten Instanz zu Klagen ?

Auch beim Messing, sieht es ähnlich aus, das CuZn37Pb2 ist mit 20-21 x 10^-6 /°K bei 200-300°C angegeben, bei 20°C erreicht man ~18, das liegt schon allein am Blei.
Das was in kleinen Mengen abgegeben wird, ist meist Rezyklat, also wieder eingeschmolzener Messingschrott, da muss man beim schmelzen jede Menge Phosphor zugeben damit die Schmelztemperatur unter 900°C sinkt, damit kein Zink verdampft, und die Gefahr von Oxydlunkern reduziert werden kann.

Der erhöhte Phosporgehalt senkt den Koeffizienten weiter auf etwa 17,5. Wenn aber noch Wasserhahn-Messing mit seinen größeren Mengen Aluminium und Zinn mit in die Schmelze gerutscht sind, ist 17 schon richtig gut.

Soweit der Fachmann.

Kürzer wenn warm, meint Harrison in seiner Beispielrechnung im 1730er Dokument, Verstellmöglichkeit von bis zu -2,9 x10^-6 /°C ist vorzusehen.
-1,75 - 2,74 sind durchaus auch in der Praxis benötigte Werte. Das Portrait-Pendel ist bis -2,2 und das Pendel am Gulhall-1726 ist bis -2,54 angegeben.

Für Dein Pendel;
an der Pendelstange bringt der grobe Überschlag, also einen Ausdehnungskoeffizienten Material+Überkompensation von 2+2,5=4,5
Für den Messingheber 18, also Werte für durchschnittlich gutes Material vom Fachhändler .

Also im ersten Überschlag auf 1000mm Stange 222mm Messingheber.

Natürlich musst Du in der Nachrechnung die Stange um das verlängern was im halben Bob und darunter im Messing steckt, und auch noch die Verschiebung des Schlagmittelpunks während der Kompensation beachten, all das noch weggelassen.

Du hast geschätzt bis zu 70mm in der Verstellung, 74mm im Bob und 70mm darunter, also NUR ~214 mm Messingheber.
Also kein Grund zum Klagen, ist doch alles so wie es soll, und Deine Überkompensation ist doch sogar noch unter -2,5 geblieben.

Man nur raten, zuerst mit Material das man beherrscht ein Versuchspendel zu bauen, etwa mit 2mm Weicheisendraht, der hat etwas weniger als 12, oder eine gesperrte Tannenholzleiste vom Splint, die hat oft etwas weniger als 1/4 davon.
Und den wirklichen Kompensationsbedarf aus diesem Pendel zu ermitteln bevor man teures Material verbastelt. Und natürlich auch bedenken das ein Rostpendel in der Wirklichkeit eben NICHT so funktioniert, wie man es in der Woke-Pedia lesen kann. Das ist extra so "leicht missverständlich" beschrieben damit jeder der es versucht, so veraltetes Zeugs zu bauen, damit richtig auf die Nase fällt.

LG Matthias

Zitat von Matthias Bigalke im Beitrag #273

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Ich habe mal, bei Kaffee und Kuchen mit meinem Materialhändler gesprochen ... der hat mal das Datenblatt rausgesucht und INVAR 36 hat bei 200-250°C den besten Ausdehnungskoeffizienten ~1 x 10^-6 pro °K , bei 20°C ist man da bei 1,8-2,1......Soweit der Fachmann.

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Zitat von mikromeister im Beitrag #274

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Angeblich hat Riefler seine Invarstangen monatelang geglüht um die Konstanz deutlich zu verbessern.

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Hallo Moritz,

schön, dass Du uns auf dem Laufenden hältst und vielen Dank für die Zeitwaagen-Werbung :-)

Es ist schon beeindruckend, mit welcher Genauigkeit und offenbar auch Verschleißfreiheit Deine Uhr läuft.

Aber ein paar Fragen bzw. Anmerkungen habe ich trotzdem:

1. Hast Du die Auswertung auch mal mit meiner Excel-Tabelle gemacht und da auch die zeitliche Gangänderung mit angepasst? Falls ja, wie sind die Parameter dann? Schick' mir doch bitte mal die txt-Datei.

2. Eine Druckabhängigkeit von -0,011 s / d / hPa ist ja ziemlich genau der Erwartungswert bei einer Sekundenpendeluhr mit Linsenpendel, siehe z.B. Wikipedia oder Sattler. Meine Abschätzung liegt ebenfalls in der gleichen Größenordnung und zeigt zudem, dass der Luftdichte-Einfluss unabhängig von der Amplitude sein sollte (Konjunktiv wegen der massiven Vereinfachung "mitbewegte Luft" statt Strömungsanalyse).

Wenn Deine Uhr nun so genau den Erwartungswert trifft, dann besteht ja der Verdacht, dass die Kompensations-Idee von Harrison bei Dir bestenfalls nur minimal funktioniert.

3. Wirklich Kopfzerbrechen macht mir folgender Gedankengang: würdest Du die Druckkompensation so hinbekommen, dass sie bei steigendem Druck +11 ms / d / hpa erzeugt, dann würde sie ja auch etwa +33 ms / d / K bei fallender Temperatur erzeugen (+10 hPa und -3 K ändern die Luftdichte um ca. +1 %). Die Überkompensation bezüglich der Temperatur müsste also nochmals deutlich größer werden. Oder hab' ich hier einen Gedankenfehler. Bei meiner Uhr hatte ich es aufgegeben, die Temperaturabhängigkeit zu verstehen, bis die Druckkompensation so halbwegs funktioniert hatte .

LG, Willy

Lieber Paul,
wen Götzenanbetung hülfe, und die Beschimpfung meiner Person ein besseres Verständniss, zur Folge hätte, nur zu !
Aber leider bringt das Eine genauso wenig wie das Andere.

So ein Uhrpendel ist eine außerordentlich komplexe Maschine.
Ein ganzes Dutzend verschiedener Einflussgrößen, bei denen jeder Umgebungsparameter auf mindesten 3 davon, und mit unterschiedlichem Betrag und unterschiedlichem Vorzeichen wirkt, und am Ende alles irgendwie von allem derart abhängig ist, das sich kein formal gebildeter Mensch, ohne Hilfsmittel darin zurechtfinden kann. Das mit Anbetung eines Wundermaterials abhelfen zu wollen, und sich nur mit einem einzelnen Bauteil und nur einem Parameter zu beschäftigen, geht am Ende immer in die Hose.

Das thermisch Verhalten von INVAR ist keine Eigenschaft eines amorphen Materials, man kann sich die Kristallstruktur ganz vereinfacht wie eine Kette Vorstellen.
ein rundliches Eisenkristall gefolgt von einem nadelförmigen Nickelkristall, und wieder einem Eisenkristall usw,

Nickel ist in Eisen löslich, wenn warm löst sich mehr Nickel im Eisen, und die Nadeln werden überproportional kürzer, wenn kalt wird es wieder ausgeschieden, wie beim Kristallzüchten lagert sich das ausgeschieden Nickel-Atom gern lieber an ein vorhandenes an, so das die nadelförmigen Kristalle wieder in die Länge wachsen. Leider funktioniert das mit der Kristallbildung, nur manchmal und nur in etwa so ... Jede Schneeflocke ist halt einwenig anders .... . Darum reagiert INVAR auch gern mal sprunghaft und ein wenig hysterisch.
Obendrein verschleißt dieser Prozess auch noch mit der Zeit. Und darum gelingen nur etwa 1 von 10 Schmelzen wirklich gut, und das Glück hat man auch nicht nicht ewig. Durch ewig langes Glühen bei wechselnden Temperaturen, gelingt es manchmal noch eine weitere Charge wenigstens soweit zu verbessern, das es zwar nicht die gewünschten Parameter bringt, aber eben doch 6x besser als reines Eisen.

Selbst wenn Du den Koeffizient auf 0 bringen könntest, nutzt das nichts.

Jede Uhr ist halt ein wenig anders, und die Pendel auch, 1/100 mm an der falschen Stelle langt schon eine ganze verwickelte Kette aus der Balance zu bringen.
Und wenn Du die Uhr in ein anders Zimmer hängst kann es sein das alles wieder nochmal anders sein wird.

So wie manche Leute das Riefeler-Pendel betrachten, kann man nur den Kopf schütteln. Von einer naiven und stark vereinfachten Theorie, wird eben die Realität auch nicht besser.
In seinem Patent steht auch nichts von besser, sondern nur was von einfacher., ja und genau so ist es dann auch.

Von der Anbetung eines Wundermaterials gehen die Probleme eben nicht weg.

LG Matthias

https://de.wikipedia.org/wiki/Invar
Der Erklärungsansatz ist komplett anders, hört sich aber ziemlich fachmännisch an.

Aber eigentlich geht es um Moritz Uhr, und die finde ich wirklich beeindruckend in ihrer Langzeitstabilität.
Ich hätte nicht gedacht, dass man diese Präzision mit den bescheidenen Mitteln so hinbekommt.
Darüber hinaus ist die Grashüpferhemmung auch noch ein Augenschmaus.

Hallo,

Zitat von mikromeister im Beitrag #274

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Zitat von Matthias Bigalke im Beitrag #273

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Ich habe mal, bei Kaffee und Kuchen mit meinem Materialhändler gesprochen ... der hat mal das Datenblatt rausgesucht und INVAR 36 hat bei 200-250°C den besten Ausdehnungskoeffizienten ~1 x 10^-6 pro °K , bei 20°C ist man da bei 1,8-2,1......Soweit der Fachmann.

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Da hat er wahrscheinlich Celsius und Kelvin verwechselt der Fachmann.
Invar 36 ist auf Raumtemperatur optimiert.

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Zitat von mikromeister im Beitrag #274

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Wenn man in einem eingeschränkten Bereich um die Raumtemperatur noch besser sein will, gibt es Super-Invar 32,5. Das ist leider schwierig zu bekommen. Ich habe es vor 10 Jahren nur in USA kaufen können. Heute stellen es wohl auch chinesische Lieferanten her.
Sonst gibt es noch Invar 42, von dem kann ich aber nichts sagen.

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Zitat von mikromeister im Beitrag #274

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Insgesamt ist aber doch der nominale Ausdehnungeskoeffizient für ein Pendel eine nicht übermäßig interessante Größe. Weder bei Invar noch bei Messing etc. Wichtig ist nach meinem Verständnis nur die Konstanz und Linearität der Ausdehnung um eine stabile Kompensation zu bekommen, wenn man einen insgesamt negativen Koeffizienten anstrebt.

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Zitat von mikromeister im Beitrag #274

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Wer heute ein bewährtes konstantes Material mit sehr geringer Ausdehnung verwenden will, nimmt Zerodur oder seinen Billigzwilling Ceran. Ich habe das schon öfter vorgeschlagen, aber ein Material, das seit 50 Jahren in hunderter Millionen Küchen seine Qualität unter Beweis stellt ist anscheinend noch nicht abgehangen genug für eine Traditionsbranche.

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Zitat von mikromeister im Beitrag #278

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Aber eigentlich geht es um Moritz Uhr, und die finde ich wirklich beeindruckend in ihrer Langzeitstabilität

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Hallo,

Zitat von mikromeister im Beitrag #278

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Aber eigentlich geht es um Moritz Uhr, und die finde ich wirklich beeindruckend in ihrer Langzeitstabilität.
Ich hätte nicht gedacht, dass man diese Präzision mit den bescheidenen Mitteln so hinbekommt.
Darüber hinaus ist die Grashüpferhemmung auch noch ein Augenschmaus.

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Hallo Willy,

Zitat von Willy im Beitrag #276

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1. Hast Du die Auswertung auch mal mit meiner Excel-Tabelle gemacht und da auch die zeitliche Gangänderung mit angepasst? (...)

2. Eine Druckabhängigkeit von -0,011 s / d / hPa ist ja ziemlich genau der Erwartungswert bei einer Sekundenpendeluhr mit Linsenpendel (...)
Wenn Deine Uhr nun so genau den Erwartungswert trifft, dann besteht ja der Verdacht, dass die Kompensations-Idee von Harrison bei Dir bestenfalls nur minimal funktioniert.

3. Wirklich Kopfzerbrechen macht mir folgender Gedankengang: würdest Du die Druckkompensation so hinbekommen, dass sie bei steigendem Druck +11 ms / d / hpa erzeugt, dann würde sie ja auch etwa +33 ms / d / K bei fallender Temperatur erzeugen (+10 hPa und -3 K ändern die Luftdichte um ca. +1 %). Die Überkompensation bezüglich der Temperatur müsste also nochmals deutlich größer werden.

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Zitat von Bierjunge im Beitrag #282

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Zitat von Willy im Beitrag #276

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1. Hast Du die Auswertung auch mal mit meiner Excel-Tabelle gemacht und da auch die zeitliche Gangänderung mit angepasst? (...)

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Zu 1.: Nein, eine überlagerte Drift der Rate habe ich bislang nicht betrachtet. Solange sich die Uhr so brav verhält, sah ich dazu keine Notwendigkeit. Kann ich aber gerne noch nachholen.

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Hallo Moritz, hallo Willy,
Irgendwie habt ihr euch beide in den Wald gerechnet.

Das mit der quadatischen Distanz für RMS und STDEV ist doch nur ein Hilfsmittel um ansehnlichere Grafische Darstellungen zu erzeugen,
Die PPUler missbrauchen das aber gern um ihre Werke schönzurechnen.

Die Realität bleibt aber doch wie sie ist, was versprecht ihr Euch von der ganzen Mühe ?

Die Luftdruckkompensation ist doch ausreichend, um eine Woche Dauerhoch abzuwettern.
Der Luftdruck schwankt doch, anders als die Temperatur, nur kurzfristig um einen konstanten Mittelwert.
Natürlich kann man sich da auch mehr wünschen, hat dann aber als Preis noch mehr Probleme bei der Wärmekompensation.

Auch wenn Du eine Woche raussuchst, in der Temperatur und Luftdruck stabil sind, wird die Rate trotzdem etwas mäandrieren.
Das sind all die anderen Einflüsse die das Pendel so schnell als möglich ausschwitzen muss.

Diese Fehlerbreite schränkt die Reserven für andere Fehler zwar ein, was hat man davon wenn man die künstlich wegrechnet ?
Was an der Uhr wird davon besser?

Die Leistung der Temperaturkompensation, ist das Hauptproblem, da beide Kompensationen auf schwer verständliche Art miteinander Verfilzt sind.

@Bierjunge Du hast eben bei deinem Pendel, einen der Harrisonschen Grundsätze nicht umgesetzt.
Der schreibt ausdrücklich das dafür zu sorgen ist, das alle Teile des Pendels gleichzeitig mit der Temperaturänderung fertig sind.

Bei Dir ist aber ca. 1/4 des Stabes von den Messingteilen verdeckt, so das zuerst das Messing die Kompensation macht, die Stange aber noch gar nicht richtig angefangen hat.
Wann immer also die Kompensation arbeitet, entsteht ein Artefakt, das sich nicht vermittelt, besonders schlimm wenn eine kurzfristige Änderung wieder zurückgeht bevor die Kompensation fertig ist.
Mit meinen Holzstangen habe ich ähnliche Probleme ... und darum sind auch die bestenfalls zu erzielenden Werte sehr ähnlich.

@Willy das mit dem Erwartungswert für Linsenpendel, kann ich nicht wirklich verstehen. Die Wirksamkeit der Kompensation ist doch nicht vom Formfaktor abhängig, jedenfalls nicht überwiegend.

Die Luftdichte wirkt doch überwiegend über die projizierte Frontfläche, die Viskosität über die projizierte Seitenfläche incl. der Wirbelschleppe.
Der Formfaktor verschiebt das ganze doch nur, bei der Linse ist die wirksame Frontfläche kleiner, dafür aber die wirksame Seitenfläche größer.
Das ist eigentlich Rechte Tasche, Linke Tasche. Wenn man beachtet das die Wirkung der Seitenfläche ausschließlich Temperaturabhängig ist und zwar umgekehtr proportional,, während die Frontfläche, proportional sowohl von der Temperatur als auch vom Druck abhängig ist, macht das zwar etwas, aber ganz anders als man das auf den ersten Blick erwartet.

Der dritte wirksame Faktor ist das Volumen des Bobs, das für den Auftrieb sorgt, der ebenfalls sowohl vom Druck als auch von der Temperatur abhängig ist.
Alle Faktoren die die Druckabhängigkeit verringern, verringern auch den Q-Faktor. Darum ist der Q-Faktor hier kaum zu etwas nütze.

Zwar ist am Ende ist doch der Punkt der bestmöglichen Druckresistenz, nur bei einer anderen Amplitude.
Natürlich ist es schwieriger ein Pendel mit einer Linse, als eines mit einer einfachen Scheibe, auf den Punkt zu bringen.
Darum ist halt wie meine Großmutter zu sagen pflegte "allzu gut auch nur eine Form von liederlich".

Man muss sich einen Spickzettel machen auf dem man alle Einflussfaktoren, in Betrag und Vorzeichen einträgt.
Leider muss man das VORHER machen, bevor man baut. Das kann man nicht im Kopf behalten, das macht irre!

Die optimale Amplitude finden, das optimale Volumen, und eine nicht zu gute Form .
Die Linse ist das denkbar schlechteste was Du tun kannst, genauso wie ein zu schweres Pendel, mit einem zu großen Volumen, und einer zu kleinen Amplitude.

Entweder man richtet sich an Harrisons Vorgaben aus, oder man muss das alles , Trail&Error, selber machen, und landet dabei aber am Ende bei vergleichbaren Werten.
Wir sind da nicht wirklich frei.

Was man unbedingt beachten muss, ist die Logische Kette.
Die Ursache für die Luftdruckabhängigkeit. ist das Volumen des Bobs, die Abhilfe ist die Wirkung der Aerodynamik auf die Amplitude und damit auf den Rest(auch andere Kompensationen verzehren was davon) vom Kreisbogenfehler.
Also um weniger druckempfindlich zu sein muss man das Volumen verkleinern, und damit das Gewicht, Um das zu kompensieren muss man die Amplitude vergrößern und wenn es geht ein optimales Verhältnis von Front zu Seitenfläche.
die einfache Scheibe mit 2/7 des Durchmessers als Dicke, passt da schon auch wenn der Formfaktor bei ~1 liegt, kann man das ja zu einer Linse mit Formfaktor ~0,3 umwandeln. Wird der Bob einen kleineren Durchmesser bei mehr Dicke bekommen müssen. Alles supergenaue rechnen nützt garnichts wenn Du diese Logische Kette verletzt, und wie gut Deine Rechnung war zeigt nur das Experiment.

Alle diese Maßnahmen führen zu einem Optimum .... ein Amplitude zwischen 6 und 8°, ein Bob aus Blei mit einem Gewicht zwischen 300 und 700g als Scheibe mit ~30 bis ~70mm Durchmesser.
Wenn der Q-Faktor dann nicht viel besser als 1000 ist, dann ist es eben so.

LG Matthias

Hallo Moritz,

mach die Anpassung doch mal mit p/T (~ Dichte) und T. Dadurch werden die Parameter unabhängiger voneinander, da T dann (fast) nur noch für die Pendellänge zuständig ist und der Dichte-Parameter im wesentlichen den Luftauftrieb und die Umströmung enthält. Ich habe das gerade mal ausprobiert. Der Temperaturparameter hat sich deutlich geändert und der Dichte-Parameter ist sowieso ganz anders, aber die sonstigen Parameter und die Qualität der Anpassung bleiben fast gleich (was zu erwarten war).

LG, Willy