Pendel, Antrieb und Anzeige (Nebenuhrwerk) funktionieren.
Nun wird es Zeit, dass ich mich um einen Datenlogger kümmere.
Leider sind käufliche Exemplare recht teuer und für meine Ansprüche
zu komplex.
Also selbermachen (Ich habe noch keine Ahnung von der Materie).
Mal die KI gefragt: Die Grundausstattung ist recht einfach.
Datenlogger Arduino, Stündlich (GPS basiert) Temperatur, Luftdruck und Luft-
feuchte mit Zeitstempel erfassen und später als Exelliste/Grafik ausgeben.
Etwas schwieriger wird dieser Teil: Das Lichtschrankensignal bei Pendel-
durchgang einbinden. Optimal sind 3600,0 Durchgänge/Stunde.
Zählen, Abweichung zum Zeitnormal feststellen, speichern, fortlaufend addieren.
Nullstellung bei Neustart.
Da ich hier kein mechanisches Uhrwerk verwende, brauche ich keine feinere
Auflösung. Die käufliche Versionen können jeden ungenauen Zahn im Räderwerk
feststellen.
Kriegt der Opa das hin?
Wozu das Ganze? Um das Pendel zu optimieren, müssen Anpassungen am mechanischen
Teil vorgenommen werden, um Temperatur und Luftdruch zu kompensieren.
Entweder nehme ich mir dazu viel Zeit, oder ich messe.
Warum eigentlich nicht? Mangelts an Lötkünsten? Vermutlich nicht. Mangelts an Softwarekenntnis? Svhon eher, aber es gibt mittlerweile soviele Softwarefetzen im Netz, das es nicht so schwierig sein sollte, die 4-5 Messwerte zu erfassen und die GPS Zeit dazu.
Interessanter ist da schon die Frage, wohin mit den Daten?
Wenn das in irgendeinem Kirchturm läuft, wirst du wohl auf SD Karte oder so speichern müssen. Wenns in deiner Werkstatt läuft, könntest du auch mit USB/Seriell einen PC laufen lassen und da mitschreiben.
So'n doofer Arduino-Logger mit SD-Sockel "kost nix".
Hat aber einen großen Nachteil: der braucht einen Puffer, denn entweder schreibt er ständig neu und die Karte ist bald kaputt, oder er schreibt genau dann wenn du die Karte gerade leer machen willst und in der Hand hast.
Wenn du die Werte eh wirklich nur Stündlich erfassen willst, würde ich einen EEPROM/MRAM/FRAM-Chip vorschlagen, der locker einige Tage speichern können sollte, und das wird dann auf Anforderung auf eine SD-Card kopiert.
Temperatur = 2 Byte, Luftdruck = 2 Byte, Luftfeuchte = 1 Byte, Zeit = 6 Byte, macht in Summe 11 Byte pro Stempel, 264 Byte/Tag.
Das lässt sich aber noch mit ein wenig Optimierung runterbringen auf locker 7, vielleicht sogar 6 Byte/Stempel, und damit 144 Byte/Tag.
Ein 8KByte FRAM kostet keine 3€ und kann dann 56 Tage speichern.
Mit ein wenig mehr Überlegung ließe sich da sicherlich noch mehr rausholen...
Und: Wenn man das auf einen ESP packt, kann man das Log als Diagramm auf einer Webseite sehen, sofern am Standort WLAN verfügbar ist.
Das Lichtschrankensignal bei Pendel-
durchgang einbinden.
3600/h sind ja nur 1/s, das ist mit GPS etwas grob, da kommt ja auch nur 1/s.
Aber eine exakte Frequenz aus einer vernünftigen Zeitbasis (GPSDO?) runtergeteilt auf z.B. 100Hz oder gar 1000Hz kann locker tausend Stunden in eine 32bit-Variable zählen, das macht der Arduino mit links und du kannst die 3600 Pendel pro Stunde auf die millisekunde genau mitstoppen.
Oder sogar jede Minute schon bestimmen ob die Uhr falsch läuft.
Im einfachsten Fall zählst du mit dem GPS PPS doch einfach immer eins hoch und mit der Lichtschranke immer eins runter.
Wenn dein Zähler dann stehen bleibt driftet nichts im Bezug zu deiner Referenz (GPS).
Zählt er hoch ist dein Pendel zu langsam. Zählt er runter ist das Pendel zu schnell.
Dann brauchst du nur einen Wert der dir den Fehler so lange auf integriert wie du möchtest.
Diesen Zähler tastest du dann zusammen mit den Temperatur/Luftfeuchte Werten ab.
Das sind dann wenn man aast 16 Byte pro Messintervall.
Einmal pro Stunde gemessen wären das nur 384 Byte pro Tag.
Ich würde da einfach ein ESP32 nehmen. Der hat genug RAM um auch jede Minute die Werte im RAM zu speichern. Dann wären es 23kB pro Tag. Auch noch lange kein Problem. Da kannst du sogar mehrere Tage im Speicher halten.
Dann ins WLAN rein mit dem Teil. Webserver mit plotly der die Daten visualisiert. Dann kannst du live mit dem Browser zuschauen in was für eine Richtung der Zähler geht ohne ständig Daten abziehen zu müssen.
Ich vermute stark dass wenn du das einer KI zuwirfst macht der dir ein fertiges Programm draus. Gibt ziemlich viele Beispiele für ähnliche Dinge.
Der Standort wäre 3 Meter neben dem PC.
Kabel oder WLAN wäre also problemlos möglich.
GPS-Zeit ist zwingend nötig. Es geht um die Sekunde nach hundert Tagen.
Der Vorschlag von Mani (Rauf-Runterzählen) klingt gut.
Die zu messende Differenz könnte auf max. 2 Stellen (99 Sekunden) begrenzt
sein. Mehr als 10 Sekunden wären ohnehin eine Katastrophe.
GPS-Zeit ist zwingend nötig. Es geht um die Sekunde nach hundert Tagen.
Da hast du dann nach einhundert Tagen 8.64 Millionen Einträge in der Log Datei. Mit stetig wechselndem Luftdruck und stetig wechselnder Temperatur. Und die Uhr geht 0.8 Sekunden vor. Was nun?
Bei sekündlichem Log.
Wenn man da die Differenz zwischen PPS und Pendel als Relativwert hätte könnte man was sehen, als Diagramm.
Wäre gar nicht so schlimm: eine Kurve mit der Abweichung, parallel dazu Temp/LF/LD und man sieht ob es eher die Kälte oder die Dichte ist die stört.
Der Vorschlag von Mani (Rauf-Runterzählen) klingt gut.
Vorsicht: wenn Pendel 0,001s vorgeht, hast du 999ms 0 und 1ms 1 (oder -1). Und das wird dann jede Sekunde 1ms mehr.
Das "sieht" man nicht, das kann man nur auf einer Kurve im Zeitraffer erkennen.
Bei 1s/100d werden seeeehr lange Folgen von 0,1,2 erscheinen.
Aber das Intervall ist auch zweitrangig. Aus einer wilden Mischung unterschiedlichster Faktoren über eine lange Zeit gesammelt, dann eine Regel abzuleiten ist, gelinde gesagt, utopisch.
Allein die Luftdruckmessung ist schon ein Spaß für sich. Vor allem an leicht windigen Tagen. Dagegen ist ein YoYo ein geradezu statisches Objekt.
Allein die Luftdruckmessung ist schon ein Spaß für sich.
Ich nehme an das die Uhr in einem geschlossenen Gehäuse sitzt, abgeschirmt von Zug und Wind.
Da drin könnte man schon den LD und die Temp. messen und halt lange mitteln.
Eine "Zeitwaage" ist ein elektronisches Hilfsmittel, um eine Uhr zu regulieren.
(Schneller/ langsamer einstellen). Ist zwar auch wichtig, aber nicht der
primärere Sinn des Datenloggers.
Hier geht es darum, den Einfluss von Umweltbedingungen auf das mechanische
Schwingsystem festzustellen. Dazu sind Messungen über Tage/Wochen/Monate
mit wechselnden Bedingungen (Temperatur/ Luftdichte evtl. seismische Schwingungen)
nötig.
Temperatur und Luftdichte ändern sich im geschlossenen Kasten nicht schnell.
Eine stündliche Messung erscheint mir ausreichend.
Joa.
Wie gesagt, Pendeldauer für einen beliebigen laufenden Zeitraum über eine (zwangsläufig höher aufgelöste) Referenz ist kein Problem.
Sofern man einen "guten" Takt hat, kann jeder popelige Controller mit wenig Code die Pendelzeit (und damit die Abweichung und die Änderung der Abweichung) samt Zusatzdaten leicht erfassen, das ist bei dir ja langsam und wenig.
Eieieiei, jetzt geht's los.
Da ist ja schon alleine die Erfassung ein Teufelswerk. Erst recht das langfristige.
Deine Uhr muss schwer und stabil sein, dann ist das kein Problem, und wenn es bei dir tatsächlich bebt ist das höhere Gewalt.
1s auf 100 Tage ist eh schon ambitioniert genug...
Sehr.
Extrem "sehr".
Vakuumbasierte thermoisolierte Pendel schaffen m.W. untere zweistellige Millisekunden pro Tag an Genauigkeit, d.h. so gerade eben noch unter deiner "10 Sekunden wäre eine Katastrophe" in 100 Tagen.
Nuja. hier hat er "stündlich" genannt...
Was ich etwas grob finde.
Stimmt, war wohl von den zwischenzeitlichen Millisekunden-Betrachtungen abgelenkt.
Und stimmt, Stunde ist sicherlich zu grob.
Dennoch, was macht man mit den Messewerten? Versteht mich nicht falsch, ich mag das auch, zu messen und zu sammeln. Aber ich sehe trotzdem nicht, wie man aus den Messungen eine klare Regel ableiten könnte. Und selbst wenn … wozu? Die Pendellänge wird einmal eingestellt und das war's dann.
Da aber das Pendel – wenn ich das in dem anderen Artikel richtig gelesen habe – sowieso elektromagnetisch angetrieben wird, muss man doch nur die Intensität (eingetragene Energie) geringstmöglich anpassen. Weitere Ausschläge, langsamer laufende Uhr. Und wir reden hier wohl eher von einem Delta Bogenminuten als von vollen Graden. Das kann ein GPS-stabilisierter µC en-passant erledigen.
Anders herum, wenn die Auslenkung nicht stets präzise gleich bleibt, muss man sich um den Rest kaum kümmern.
Warum willst Du loggen? Brauchst Du die Daten über Temperatur oder Luftdruck?
Wie wird reguliert oder justiert?
Ein einfacher Abgleich des Stundenzeigers mit Normalzeit und eine entsprechender + oder - Impuls zum Regulieren sollten das Problem lösen.
Alles Andere ist Wissenschaft und Ingenieurwesen.
Das erste wird sein, meine Temperaturkompensation (Alurohr) soweit
anzupassen, dass hier keine Änderungen des Systems mehr stattfinden.
Dazu eine Erklärung: Die Ausdehnungswerte von Stahl, Messing, Invar und
Glaskeramik sind in den Datenblättern immer mit einem +/- versehen.
Da kannst du viel rechnen, aber....
Das genauste Messmittel, um auf ein möglichst perfektes Ergebnis zu kommen,
ist das Pendel selbst.
Andererseits ist eine perfekte Temperaturkompensation gar nicht erstrebens
wert. Steigt die Luftdichte ist es meistens wärmer (Hochdruckgebiet),
dieser Effekt lässt sich ausnutzen, um die Bremsung durch gestiegene Luft-
dichte zu kompensieren.
So'n doofer Arduino-Logger mit SD-Sockel "kost nix".
Hat aber einen großen Nachteil: der braucht einen Puffer, denn entweder
schreibt er ständig neu und die Karte ist bald kaputt, oder er schreibt
genau dann wenn du die Karte gerade leer machen willst und in der Hand
hast.
Ich habe Aufbauten mit ArduinoNano und SD-Karte unter Verwendung der "SD.h" aus der ArduinoIDE 1.74 und 1.89. Die Häufigkeit ist überschaubar, ich schreibe alle 10..15 Sekunden, erfolgreich geschrieben oder Karte fehlt kann man erkennen.
Ich hatte heftig Ärger, dass das Schreiben nach einer Weile fehlschlägt, wenn die SD-Karte groß ist, mit 1 oder 2 GB läuft das stabil. Ich konnte über das Forum einige µSD mit 2 GB kaufen, und zwar robuste Modelle von xMore und ATP. Ich habe damit keine Not, das weiter zu beforschen oder zu hoffen, dass neuere SD.h das bereinigt haben.
