Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Datenlogger Pendeluhr


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von Bernd F. (metallfunk)


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Meine mechanische Pendeluhr nähert sich der Fertigstellung.
Die Unterschiede zwischen "kinetischer Plastik" und genauer Uhr
sind aber ein anderes Thema.

Zur Regulierung nutze ich ein Quarz-Schiffschronometer mit
einer Genauigkeit von 0,03 Sekunden/Tag.

Eine Pendeluhr reagiert auf Temperatur, Luftdruck und Er-
schütterungen. Um das mal auf die Spitze zu treiben (Rentner,
hat ja sonst nichts zu tun), würde ich gerne Langzeitbeobachtung machen.

Also: Datenaufzeichnung 100 Tage, besser ein Jahr.
Sensoren: Gabellichtschranke (Am Pendel wären das 2 Durchgänge/
Sekunde, ohne Richtungserkennung schwierig. Am Hemmrad wahrscheinlich
besser, weil 1 Zahn/Sekunde).

Luftdruck, Temperatur und evtl. noch Erschütterungen.

Ausgabe als Graph (übereinanderliegend) auf PC.

Es geht also darum, wie ändert sich die Ganggenauigkeit wegen
Temperatur oder Luftdruckschwankungen. Das Ziel soll sein,
nach 100 Tagen eine Abweichung zur Referenzuhr? von 1-10 Sekunden
zu bestimmen.

Das optimale Mittel, zwischen zu schnell und zu langsam zu finden,
ist das Ziel, es wird immer Tage geben, da sind die äußeren Ein-
flüsse vom Pendel nicht wegzubügeln.

Wie geht man das an?
Das Ganze noch bezahlbar für armen Rentner :-)

Viele Grüße
Bernd (Null Ahnung von Mikrokontrollern)

: Bearbeitet durch User
von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Als preiswerte aber hoch genaue Zeitbasis würde ich ein GPS-Modul 
verwenden. Ich glaube kaum, dass man als Amateur eine präzisere 
Zeitbasis für weniger Geld bekommt (~20€).

Die Impuls-Abnahme bzw. der Vergleich mit einer anderen mechanischen Uhr 
geht natürlich auch irgendwie, ist aber mehr Aufwand ...

: Bearbeitet durch User
von Obelix X. (obelix)


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Bei "Datenlogger" bist du ja im Bereich der Datenverarbeitung / 
-speicherung. Das sollte wohl ein Klacks für einen µC sein und die 
Kosten betragen wahrscheinlich nur einen Bruchteil von deiner Uhr. Nur 
müsstest du da evtl selbst Hand anlegen um das umzusetzen.

Es gibt einiges auf dem Markt an µC-Boards (z.B. ESP32) mit genügend 
Speicher oder mit SD-Kartenslot. An einen GPIO die Gabel- oder 
Reflexlichtschranke.

Frank E. schrieb:
> Als preiswerte aber hoch genaue Zeitbasis würde ich ein GPS-Modul
> verwenden.

Kann man machen aber ist das wirklich notwendig?

: Bearbeitet durch User
von Cyblord -. (cyblord)


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Bernd F. schrieb:
> Wie geht man das an?

Ganz einfach: Kannst du das selber bauen? Kannst du einen Controller 
programmieren und eine Übertragung zum PC entwickeln?

Wenn nein: Dann musst du was fertiges kaufen.

von Motopick (motopick)


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Obelix X. schrieb:
> Frank E. schrieb:
>> Als preiswerte aber hoch genaue Zeitbasis würde ich ein GPS-Modul
>> verwenden.
>
> Kann man machen aber ist das wirklich notwendig?

Jede ungenauere Alternative ist teurer.

von Bernd F. (metallfunk)


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Als Hobbyuhrmacher beschäftigt man sich auch mit der Historie.
Um 1900 haben deutsche Uhrmacher Präzisionspendeluhren mit
einer Ganggenauigkeit von 1 Sekunde/Jahr und besser gebaut.
(Das werde ich nie erreichen).

Aber, wie haben die das überprüft? Ich habe mal was über spezielle
astronomische Instrumente zum Sterndurchgang gelesen.
(Aber woher will ich wissen, dass das stimmt?).

Das waren damals die genauesten Uhren der Welt, eine Referenzuhr
gab es nicht.

Grüße Bernd

von Bernd F. (metallfunk)


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Cyblord -. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Wie geht man das an?
>
> Ganz einfach: Kannst du das selber bauen? Kannst du einen Controller
> programmieren und eine Übertragung zum PC entwickeln?
>
> Wenn nein: Dann musst du was fertiges kaufen.

Cyblord,

kein Problem, wo gibt es das?

Grüße Bernd

von Cyblord -. (cyblord)


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Motopick schrieb:
> Jede ungenauere Alternative ist teurer.

Die Frage wäre ja ob man erst mal überhaupt eine Genauigkeit des Loggers 
benötigt die über eine normale RTC mit Uhrenquarz rausgeht.
Immerhin geht es um eine mechanische Pendeluhr.

von Cyblord -. (cyblord)


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: Bearbeitet durch User
von Heinz R. (heijz)


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als Datenlogger würde ich Volkszähler empfehlen

https://volkszaehler.org/

Du kannst auch direkt auf deren Demoserver Kanäle anlegen

Als Controller ESP32 oder ESP8266 - auf diesen das Projekt ESPEasy 
flashen

https://espeasy.readthedocs.io/en/latest/

Du kannst damit direkt Sensoren für Temperatur usw auswerten, an 
Volkszähler schicken
Es gibt eine Scriptsprache

Um die Abweichung der Uhrzeit zu erfassen - es reicht doch eigentlich 
aus die Impulse, also Pendelbewegungen mit der realen Uhrzeit zu 
vergleichen?
ESPEasy kann einen NTP-Server abfragen, sollte ausreichend sein?

von Bernd F. (metallfunk)


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Hier hatte ich schon was gefunden:

https://www.phywe.de/sensoren-software/mess-software-apps/measureapp-die-kostenlose-mess-software-fuer-alle-endgeraete_2274_3205/

Allerdings sind die passenden Sensoren verdammt teuer.

Grüße Bernd

von Soul E. (soul_eye)


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Heinz R. schrieb:
> Als Controller ESP32 oder ESP8266 - auf diesen das Projekt ESPEasy
> flashen
> (...)

Das funktioniert, wenn man Zeitwaage und Datenlogger trennt. Also sowas, 
das war der erste Suchtreffer: 
https://mc.mikrocontroller.com/de/Zeitwaage.php
(0,1 s pro Tag sind 1,2 µs pro Pendelschlag!)

Der Messwert der Zeitwaage, Temperatur und Luftdruck gehen dann in 
erträglichen Abständen (alle 5 min?) an den Server.

: Bearbeitet durch User
von Motopick (motopick)


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Cyblord -. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Jede ungenauere Alternative ist teurer.
>
> Die Frage wäre ja ob man erst mal überhaupt eine Genauigkeit des Loggers
> benötigt die über eine normale RTC mit Uhrenquarz rausgeht.
> Immerhin geht es um eine mechanische Pendeluhr.

Vor einiger Zeit haette ich dir noch Recht gegeben, und einen
TXCO empfohlen. Heute kann man aber konfigurierbare GPS-Empfaenger
fuer einstellige Eurobetraege kaufen. (Als USB-Stick getarnt...)

Der TO koennte das Pendel ja "diziplinieren". :)
Dann erspart er sich den Logger.

von Bernd F. (metallfunk)


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Pendel elektronisch "Disziplinieren" geht gar nicht.

Zeitwaagen dienen dazu, in kurzer Zeit eine Uhr einzuregeln.
Darum geht es hier ja nicht.

Eine Pendeluhr wird immer (je nach Einflüssen), etwas Vor-
Nachgehen. Es geht um das Mittel im langen Zeitraum.

Messungen mit einer noch so genauen Zeitwaage würden immer
nur eine Momentaufnahme bieten.

Grüße Bernd

von Rainer W. (rawi)


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Soul E. schrieb:
> Also sowas, das war der erste Suchtreffer:
> https://mc.mikrocontroller.com/de/Zeitwaage.php
> (0,1 s pro Tag sind 1,2 µs pro Pendelschlag!)

Da musst du der Lichtschranke wohl erstmal den Jitter abgewöhnen. Wenn 
es darum geht, Temperatur- und Luftdruckeinfluss zu messen, bewegt man 
sich auf Skalen von 10er-Minuten bis Stunden. Diese Trägheit des Systems 
"Umwelt" darf man dann auch gerne nutzen, um den Gang der Uhr über 
ähnlich lange Zeitintervalle zu bestimmen.

von Motopick (motopick)


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Bernd F. schrieb:
> Messungen mit einer noch so genauen Zeitwaage würden immer
> nur eine Momentaufnahme bieten.

Das sind Zeitmessungen immer.

Auch wenn du meinst, alle Einflussfaktoren ebenfalls zu erfassen.
Wenn du ueber eine Woche misst, hast du nur einen Mittelwert, der
mit den Einflussfaktoren dieser Woche korrelieren wird.
Das ist auch nur eine Momentaufnahme.

von Cyblord -. (cyblord)


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Motopick schrieb:
>> Messungen mit einer noch so genauen Zeitwaage würden immer
>> nur eine Momentaufnahme bieten.
>
> Das sind Zeitmessungen immer.

Korrekt. Das ist ja jetzt schon ein Bezug zur Heisenbergschen 
Unschärferelation.

von Bernd F. (metallfunk)


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Cyblord -. schrieb:

> Korrekt. Das ist ja jetzt schon ein Bezug zur Heisenbergschen
> Unschärferelation.

Genau.
Wir nähern uns dem Kernproblem :-)

Grüße Bernd

von Heinz R. (heijz)


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Ich verstehe das Problem folgendermaßen:

Er will wissen wie sich Temperatur, Luftfeuchtigkeit auf die 
Ungenauigkeit auswirken?
Hierzu braucht es keine Zeitwaage usw

jeder Tag hat 86.400 Pendelschwingungen

Es sollte ausreichend sein alle 5, 10 oder 60 Minuten einen soll/ist 
Vergleich der Anzahl dieser Schwingungen zu loggen?

Mittags 12 Uhr wären es z.B. theoretisch 43.200 Schwingungen - sind es 
in Wahrheit z.B. 44.000 geht die Uhr 1,95% zu schnell

genau dieser Prozentwert soll wohl zusammen mit Temperatur usw geloggt 
werden?

von Bernd F. (metallfunk)


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Hallo Heinz.R

genau darum geht es.

Grüße Bernd

von Soul E. (soul_eye)


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Bernd F. schrieb:
> Zeitwaagen dienen dazu, in kurzer Zeit eine Uhr einzuregeln.
> Darum geht es hier ja nicht.

Ob Du nur kalibrierst oder auch justierst sei Dir überlassen. Niemand 
hindert Dich daran, alle fünf Minuten die momentane Abweichung von der 
Sollfrequenz zu bestimmen und zu loggen, und dabei die Finger von der 
Mechanik zu lassen.

von Rainer W. (rawi)


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Motopick schrieb:
> Das sind Zeitmessungen immer.

Wenn du jede Stunde die Phasenlage zum 1PPS-Signal ausmisst und die 
Differenz berechnest, bekommst du den Mittelwert des Uhrgangs für diese 
Stunde.
Da sehe ich keine Momentaufnahme. Für die Kontrolle der Uhr geht es um 
den Gang. Der Stand ist ziemlich egal und sowieso nur das Ergebnis des 
aufintegrierten Gangs.

von Stephan S. (uxdx)


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Bernd F. schrieb:
> Sensoren: Gabellichtschranke (Am Pendel wären das 2 Durchgänge/
> Sekunde, ohne Richtungserkennung schwierig. Am Hemmrad wahrscheinlich
> besser, weil 1 Zahn/Sekunde).

Wenn Du die Lichtschranke an eine der Endpositionen des Pendels setzt, 
hast Du nur 1 Impuls pro kompletter Schwingung.

Ich würde einen Raspi nehmen (da tut es auch ein älterer), der kann 
Sensoren über 1-wire, I2C oder SPI auswerten und über die GPIOs Impulse 
von der Lichtschranke bzw. einer GPS-Platine empfangen. Logger-Software 
gibt es im Netz.

: Bearbeitet durch User
von Obelix X. (obelix)


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Stephan S. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Sensoren: Gabellichtschranke (Am Pendel wären das 2 Durchgänge/
>> Sekunde, ohne Richtungserkennung schwierig. Am Hemmrad wahrscheinlich
>> besser, weil 1 Zahn/Sekunde).
>
> Wenn Du die Lichtschranke an eine der Endpositionen des Pendels setzt,
> hast Du nur 1 Impuls pro kompletter Schwingung.
>
> Ich würde einen Raspi nehmen (da tut es auch ein älterer), der kann
> Sensoren über 1-wire, I2C oder SPI auswerten und über die GPIOs Impulse
> von der Lichtschranke bzw. einer GPS-Platine empfangen. Logger-Software
> gibt es im Netz.

Dann muss aber zumindest ein Echtzeitbetriebssystem auf den Raspi. Mit 
einem µC ist das meiner Meinung nach einfacher umzusetzen. 1-Wire, I2C 
und SPI habe die meisten auch.

von Soul E. (soul_eye)


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Stephan S. schrieb:
> Ich würde einen Raspi nehmen (...)

Na ob der die geforderte Auflösung und Genauigkeit bietet, um die 
Pendelsekunde so zu vermessen, dass da ein Gangfehler von 1s pro Tag 
dargestellt werden kann? Für Latenzen im us-Bereich würde ich eher 
Hardware (Fpga) oder zumindest einen komplett synchronen Mikrocontroller 
nehmen (also identischer Takt für core und IO) und den mit einem GPSDO 
takten.

Die Messwerte kann dann ein Raspi aufnehmen und wegschreiben.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Obelix X. schrieb:
> Dann muss aber zumindest ein Echtzeitbetriebssystem auf den Raspi.

Soul E. schrieb:
> Na ob der die geforderte Auflösung und Genauigkeit bietet, um die
> Pendelsekunde so zu vermessen, dass da ein Gangfehler von 1s pro Tag
> dargestellt werden kann?

Man kann sowohl das GPS-Signal als auch das Signal der Lichtschranke 
z.B. mit der Python-Funktion time.time() im ms-Bereich sauber erfassen, 
die Differenz rechnet den Fehler dann raus. Die Sensoren müssen nicht 
ms-genau erfasst werden. Un die von Bernd gewünschte Langzeiterfassung 
steigert die Genauigkeit weiter. Ich habe mit dieser Methode TCXOs 
getestet: https://www.mikrocontroller.net/attachment/634314/tcxod.svg

Man kann das aber auch gut mit einem ESP32 machen, z.B. auch in 
Micropython, muss dann aber die Funktion time.ticks_ms() oder 
time.ticks_us() sowie time.ticks_diff(t1,t2) nehmen.

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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Bernd F. schrieb:
> Ausgabe als Graph (übereinanderliegend) auf PC.

Permanent oder auf Abruf von allen erfassten Werten?
Lass mich raten: Es soll schön aussehen :-)

Die Frequenz des Pendels zu bestimmen, kann ein Pico-Board erledigen, 
dessen Taktfrequenz per 1 PPS-Signal permanent korrigiert wird. Für 
einen AVR wäre das auch kein Problem. Dazu gibt es genug fertige 
Schaltungen im Netz ;-)

Luftdruck und Temperatur können ebenfalls mit erfasst und auf einem 
SPI-Speicher abgelegt werden. Soweit ist das kein sonderliches Probelm.

> Das Ganze noch bezahlbar für armen Rentner :-)
> ...
> Bernd (Null Ahnung von Mikrokontrollern)

Das ist meines Erachtens der Knackpunkt.

von Rainer W. (rawi)


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Stephan S. schrieb:
> Wenn Du die Lichtschranke an eine der Endpositionen des Pendels setzt,
> hast Du nur 1 Impuls pro kompletter Schwingung.

Viel Spaß beim Justieren.
Welchen Vorteil soll das bringen?
Die interessierenden Pulse vom Pendel kommen in einem ziemlich festen 
Takt, d.h. nachdem der erste Puls sicher erfasst wurde, kann die 
Software einfach in einem ziemlich kleinen Zeitfenster auf den nächsten 
lauern. Ein möglicher zweiter Puls interessiert dann überhaupt nicht, 
sondern wird einfach ausgeblendet.

Soul E. schrieb:
> Für Latenzen im us-Bereich würde ich eher
> Hardware (Fpga) oder zumindest einen komplett synchronen Mikrocontroller
> nehmen (also identischer Takt für core und IO) und den mit einem GPSDO
> takten.

Jeder ATmega328 macht die genaue Zeitmessung nebenher. Über die 
Capture-Funktion eines Timer läuft das per Hardware im Hintergrund. Die 
Software muss nur alle Sekunde das Messergebnis abholen.

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Stephan S. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Sensoren: Gabellichtschranke (Am Pendel wären das 2 Durchgänge/
>> Sekunde, ohne Richtungserkennung schwierig. Am Hemmrad wahrscheinlich
>> besser, weil 1 Zahn/Sekunde).
>
> Wenn Du die Lichtschranke an eine der Endpositionen des Pendels setzt,
> hast Du nur 1 Impuls pro kompletter Schwingung.

Oh weh, das ist ein sehr schlechter Vorschlag!

Das Pendel führt ungefähr eine sinusförmige Schwingung aus. Im 
Umkehrpunkt ist die Geschwindigkeit gleich Null. Und der Punkt ist 
räumlich gesehen unscharf und nicht konstant. Besser ist es zu messen 
wenn die Geschwindigkeit am größten ist.

Zumal hast du dann doppelt so viele Meßwerte und der Meßpunkt wird 
zwangsweise immer erreicht.

von Stephan S. (uxdx)


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Esmu P. schrieb:
> Das Pendel führt ungefähr eine sinusförmige Schwingung aus. Im
> Umkehrpunkt ist die Geschwindigkeit gleich Null. Und der Punkt ist
> räumlich gesehen unscharf und nicht konstant. Besser ist es zu messen
> wenn die Geschwindigkeit am größten ist.

ok, da hast Du recht.

Rainer W. schrieb:
> Jeder ATmega328 macht die genaue Zeitmessung nebenher. Über die
> Capture-Funktion eines Timer läuft das per Hardware im Hintergrund. Die
> Software muss nur alle Sekunde das Messergebnis abholen.

Der TE macht mir eher nicht den Eindruck, als ob er einen µC 
programmieren könnte ...

von Cyblord -. (cyblord)


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Stephan S. schrieb:
> Der TE macht mir eher nicht den Eindruck, als ob er einen µC
> programmieren könnte ...

Was die ganze Sache wieder witzlos macht. Weil fertig ist halt teuer.

von Rainer W. (rawi)


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Stephan S. schrieb:
> Der TE macht mir eher nicht den Eindruck, als ob er einen µC
> programmieren könnte ...

Muss er ja nicht.
Es reicht, wenn er sich mit jemandem zusammen tut, der auch Spaß daran 
hat.

von Cyblord -. (cyblord)


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Rainer W. schrieb:
> Stephan S. schrieb:
>> Der TE macht mir eher nicht den Eindruck, als ob er einen µC
>> programmieren könnte ...
>
> Muss er ja nicht.
> Es reicht, wenn er sich mit jemandem zusammen tut, der auch Spaß daran
> hat.

Ja.... nein. Das typische: Ich will was basteln aber kann nicht und 
suche jemanden der jetzt genau das macht was ich will, klappt halt 
nicht.

von Ralf X. (ralf0815)


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Cyblord -. schrieb:
> Rainer W. schrieb:
>> Stephan S. schrieb:
>>> Der TE macht mir eher nicht den Eindruck, als ob er einen µC
>>> programmieren könnte ...
>>
>> Muss er ja nicht.
>> Es reicht, wenn er sich mit jemandem zusammen tut, der auch Spaß daran
>> hat.
>
> Ja.... nein. Das typische: Ich will was basteln aber kann nicht und
> suche jemanden der jetzt genau das macht was ich will, klappt halt
> nicht.

Das klappt oft genug hier, oft genug aber dann auch über PN, Mail, 
Telefon, etc. bis DHL...
Aber Deine Welt ist ja immer eine andere.

von Klaus F. (klaus27f)


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Bernd F. schrieb:
> Pendel elektronisch "Disziplinieren" geht gar nicht.

Kennst du die Seite
https://www.giangrandi.org/electronics/gps-pendulum-clock/gps-pendulum-clock.shtml

Die Lösung dort ist genial, finde ich.
Allerdings hat seine Uhr ein Pendel für 1 Sekunde, das macht es 
einfaxcher.

Gruss

von Ralf X. (ralf0815)


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Klaus F. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Pendel elektronisch "Disziplinieren" geht gar nicht.
>
> Kennst du die Seite
> 
https://www.giangrandi.org/electronics/gps-pendulum-clock/gps-pendulum-clock.shtml
>
> Die Lösung dort ist genial, finde ich.
> Allerdings hat seine Uhr ein Pendel für 1 Sekunde, das macht es
> einfaxcher.

Du kapierst überhaupt nicht, worum es Bernd überhaupt geht.

von Bernd F. (metallfunk)


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Ich bin doch nicht der einzige Spinner auf der Welt.
Hier eine Stimmgabeluhr in groß:

https://www.youtube.com/watch?v=-uNrSvv78Yk

Viele Grüße
Bernd

von Klaus F. (klaus27f)


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Ralf X. schrieb:
> Du kapierst überhaupt nicht, worum es Bernd überhaupt geht.

.
.
Ja, das ist deine irrige Meinung.
.
Aber ich habe schonmal das Wort "Datenlogger" gehört.
.
Ich wollte ihm auf einen alternativen Ansatz verweisen.
.
.

von Ralf X. (ralf0815)


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Klaus F. schrieb:
> Ralf X. schrieb:
>> Du kapierst überhaupt nicht, worum es Bernd überhaupt geht.
>
> .
> .
> Ja, das ist deine irrige Meinung.
> .
> Aber ich habe schonmal das Wort "Datenlogger" gehört.
> .
> Ich wollte ihm auf einen alternativen Ansatz verweisen.

man stelle sich einfach mal vor, dass jemand bei einer edlen Rolex, 
Glashütte, etc. auf die Idee kommt, die per Quarz, etc. elektronisch zu 
disziplinieren...

von Mi N. (msx)


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Bernd F. schrieb:
> Ich bin doch nicht der einzige Spinner auf der Welt.
> Hier eine Stimmgabeluhr in groß:

Die Messungen sind überhaupt nicht das Problem. Was blöd ist, daß man 
Dir alles total passend liefern muß, da Du selber keine Anpassungen 
vornehmen kannst. Da wäre auch nicht schlimm, aber dazu müßte man bei 
Dir vor Ort sein.
Alles andere ist mühselig und zeitaufraubend.
Die Uhr müßte in ein Labor - so wird ein Schuh draus.

Um Deinen Perfektionismus ein wenig zu bremsen: Was ist denn schlimm 
daran, wenn Du die Uhr gegen eine DCF77 Uhr einmal in der Woche 
vergleichst und dann das Pendel nachjustierst? Mit einem Protokoll über 
ein Jahr, kannst Du dann die Schwankungen sehen.
Aktuelle Temperatur und Luftdruck aufzuzeichen hilft doch eigentlich 
garnicht weiter. Wo wären denn die Korrekturmöglichkeiten, diese 
Einflüsse zu kompensieren?

von Rainer W. (rawi)


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Mi N. schrieb:
> Aktuelle Temperatur und Luftdruck aufzuzeichen hilft doch eigentlich
> garnicht weiter. Wo wären denn die Korrekturmöglichkeiten, diese
> Einflüsse zu kompensieren?

In einer geschlossenen Uhrenkasten kann man einfach die Temperatur 
benutzen, um den Gang zu steuern. Dazu muss man lediglich die 
Temperaturkompensation des Pendels etwas verstimmen.

von Bernd F. (metallfunk)


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Das Problem beim Pendel ist: Mindestens 2 Faktoren sorgen für
Gangabweichungen. Um das Pendel zu optimieren, muss man erst
mal wissen, welcher Faktor zu optimieren ist.

Temperaturkompension: Da haben sich Generationen von Uhrmachern
und Physiker den Kopf drüber zerbrochen, es gibt Lösungen.

Viel gemeiner sind Luftdruckschwankungen: Das Pendel "schwimmt"
in der Luft, steigt der Luftdruck kriegt es mehr Auftrieb.
Gleichzeitig wird die Luft etwas zäher.
Optimal ist es, wenn sich das aufhebt.Aber auch dafür gibt es
mechanische Lösungen (Quecksilber, Anerodiddosen ...)

Nur, um da anzusetzen, braucht es die Daten von Luftdruck und
Temperatur, immer im Verhältnis zur Gangabweichung.

Ich hätte kein Problem damit, das Pendel in x-Varianten
neu zu bauen. Nur geht das ohne Daten nicht.

Viele Grüße
Bernd

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Bernd F. schrieb:
...
> Ich hätte kein Problem damit, das Pendel in x-Varianten
> neu zu bauen. Nur geht das ohne Daten nicht.
>
> Viele Grüße
> Bernd
So vorgehen:

1. Messen, richtig messen!, das ist ein himmelweiter Unterschied!
2. Auswertung der Ergebnisse

3. Überlegen

4. Einen Parameter ändern, nur einen!
5. Messen, richtig messen!, das ist ein himmelweiter Unterschied!
6. Auswertung der Ergebnisse

7. Überlegen

...
...

Dann kommst du zu dem Punkt das es nicht richtig klappt.

Ergo

Die Uhr in einen Geschlossenen Glaskasten packen, evakuieren, Temperatur 
konstant halten...

und dann wieder von vorne weitermachen.

: Bearbeitet durch User
von R. L. (roland123)


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Esmu P. schrieb:
> Die Uhr in einen Geschlossenen Glaskasten packen

das ist schon wegen der Luftbewegungen sinnvoll. Diese diese 
beeinflussen das Pendel auch und lassen sich weder sinnvoll messen noch 
kompensieren.

Es kommt immer darauf an, welches Ziel man verfolgt. Eine Pendeluhr aus 
heutiger Zeit soll ja auch ein Blickfang sein. Eine Pendeluhr in einem 
Kupfergehäuse mit Vakuum, die schwingungsmäßig vom Fundament isoliert im 
Keller steht, möchte wohl niemand

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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Esmu P. schrieb:
> So vorgehen:

Du schreibst hier immer merkwürdiges Zeugs. Vielleicht mal selber
"1. überlegen".

Bernd F. schrieb:
> Um das Pendel zu optimieren, muss man erst
> mal wissen, welcher Faktor zu optimieren ist.

Und dazu braucht man Laborbedingungen, die Temperatur und Luftdruck 
gezielt variieren können. Dann könnte man Meßreihen aufzeichnen, wozu 
überschlägig ein Tag reichen könnte und nicht 100.

Noch ein Punkt: Bei der grafischen Darstellung wird die Kurve für die 
Zeitabweichung mehr oder minder in eine Richtung wandern, da sich die 
Fehler addieren. Jetzt könnte man zwar die Abweichungen zu einem 
Langzeitmittelwert (ein Tag zum Beispiel) anzeigen, aber die absolute 
Zeit stimmt trotzdem nicht mehr. Das ist aber der interessante Wert.

von Bauform B. (bauformb)


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Cyblord -. schrieb:
> Die Frage wäre ja ob man erst mal überhaupt eine Genauigkeit des Loggers
> benötigt die über eine normale RTC mit Uhrenquarz rausgeht.

Ja, definitiv, weil:

Bernd F. schrieb:
> Das Ziel soll sein, nach 100 Tagen eine Abweichung zur Referenzuhr?
> von 1-10 Sekunden zu bestimmen.
> Zur Regulierung nutze ich ein Quarz-Schiffschronometer mit
> einer Genauigkeit von 0,03 Sekunden/Tag.

1 Sekunde in 100 Tagen ist ca. 0.1ppm. Ohne NTP, DCF77 oder GNSS wird 
das nichts. Alle drei sind über mehrere Tage leicht genau genug, aber 
kurzzeitig beliebig ungenau. Besonders witzig ist der PPS aus billigen 
GPS-Empfängern, weil der auch mal aus dem frei laufenden Quarz kommt. 
Bei den u-blox Empfängern ist es per Default auch nicht besser, aber da 
kann man es wenigstens erkennen und konfigurieren. Man braucht aber auf 
jeden Fall eine gute RTC o.ä. zur Überbrückung und als lokalen Takt.

Man will auch nicht 100 Tage auf das erste Ergebnis warten, 0.1ppm 
bleibt aber 0.1ppm. Für eine Messung pro Sekunde müsste der Timer mit 
stabilen 10 MHz getaktet werden.

Eine Messung pro Sekunde ist aber (zu?) wenig, wenn es um 
Erschütterungen geht. Zum Beispiel, wenn man eine normale Tür zu einem 
normalen Zimmer öffnet oder schließt. Dabei gibt es auch größere 
Druckschwankungen.

Bernd F. schrieb:
> Gabellichtschranke (Am Pendel wären das 2 Durchgänge/Sekunde,
> ohne Richtungserkennung schwierig.)

Wegen Erschütterungen wäre es vorteilhaft, jede einzelne Schwingung zu 
messen und je mehr, umso besser. Warum sollten 2 pro Sekunde schwierig 
sein?

Soul E. schrieb:
> Für Latenzen im us-Bereich würde ich eher Hardware (Fpga) oder
> zumindest einen komplett synchronen Mikrocontroller nehmen
> (also identischer Takt für core und IO)

Hardware für die Erfassung ist ja klar, aber Latenz? Man hat eine halbe 
Sekunde Zeit für die Verarbeitung. Warum dann komplett synchron?

> und den mit einem GPSDO takten.

Das wäre ideal, aber ein eigenes Projekt, oder? Was gibt's da fertig?

Ein GPSDO oder OCXO braucht (viel?) Strom und die ganze Mimik ist ohne 
USV ziemlich sinnlos. Die sollte auch mehr als ein paar Minuten 
überbrücken. Mit einem uC, TCXO und u-blox SAM-10Q reicht eine 
18650-Zelle für viele Stunden, das sollte noch passen.

Mit 4 NOR-Flash Speicherchips braucht der uC kaum RAM und man kann 127 
Tage lang jeden Tag 2MByte Rohdaten speichern. Oder ein Jahr lang, wenn 
man ein wenig komprimiert. Das würde ich aber nicht machen, weil man ja 
auch neugierig ist und die Daten wenigstens einmal pro Woche auf den PC 
kopiert. Ich würde wirklich alles speichern, was die Sensoren her geben, 
und das 2 Mal pro Sekunde. Das reduziert die Änderungswünsche an der 
uC-Firmware.

Bleibt noch die Frage, was auf dem PC zur Verfügung steht. Früher hätte 
man mit einer CSV-Datei und Excel alles erschlagen...

von Wolle G. (wolleg)


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Bernd F. schrieb:
> Eine Pendeluhr reagiert auf Temperatur, Luftdruck und Er-
> schütterungen. Um das mal auf die Spitze zu treiben (Rentner,
> hat ja sonst nichts zu tun), würde ich gerne Langzeitbeobachtung machen.
Ein Vorschlag aus alten Zeiten:
Um meine erste Quarzuhr, gebaut in den 70er Jahren des vorigen 
Jahrhunderts, abzugleichen, habe ich damals das Zeitzeichen, welches 
zumeist stündlich vor den Nachrichten gesendet wurde, verwendet.
 („mit dem Ton des letzten Zeichens ist es z.B. genau 10 Uhr“
gibt es das heute noch?)
Dazu wurde ein Frequenzzähler/Periodendauermesser verwendet und mit 
Hilfe eines FF-IC der Abstand zwischen den Sekundenimpulsen der Uhr und 
dem Tonstart des Zeitzeichens gemessen.
Könnte man heute evtl. so ähnlich mit DCF77 als Vergleichsbasis machen.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Bernd F. schrieb:
> Null Ahnung von Mikrokontrollern

Schwierig.

Lichtschranke die 2 x durchlaufen wird ist schon ok, das kann man 
rausrechnen und nur geradzahlige zählen.

Referenzuhr ist auch nicht schwierig, wenn man ein DCF77 Funkuhrmodul 
oder GPS verwendet, falls am Aufstellungsort Empfang herrscht.

Luftdruck und Temperatur kann man messen aber wenn es genau sein soll, 
wird es teuer und schwierig.

Aber ohne Microcontroller-Programmierkenntnisse ? Vergiss es.

von Rainer W. (rawi)


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Esmu P. schrieb:
> 4. Einen Parameter ändern, nur einen!
> 5. Messen, richtig messen!, das ist ein himmelweiter Unterschied!
> 6. Auswertung der Ergebnisse
>
> 7. Überlegen

Wenn man Punkt 7 voran stellt, kommt man ganz schnell zu dem Ergebnis, 
dass man bei unkorrelierten Störgrößen und linearem System in einer 
Messserie, die zufällige Störungen durch Temperatur, Luftdruck u.a. 
beinhaltet, den Einfluss der Größen rechnerisch trennen kann und Punkt 4 
überflüssig ist.

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


Angehängte Dateien:

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Bauform B. schrieb:
> Alle drei sind über mehrere Tage leicht genau genug, aber
> kurzzeitig beliebig ungenau. Besonders witzig ist der PPS aus billigen
> GPS-Empfängern, weil der auch mal aus dem frei laufenden Quarz kommt.
> Bei den u-blox Empfängern ist es per Default auch nicht besser, aber da
> kann man es wenigstens erkennen und konfigurieren. Man braucht aber auf
> jeden Fall eine gute RTC o.ä. zur Überbrückung und als lokalen Takt.

Auf GPS trifft das definitiv nicht zu. Dazu habe ich noch eine Kurve 
gefunden, die den 60 ns Jitter (EM 406A) zeigt. Der im Mittelwert 
leichte Anstieg nach rechts, liegt an der Drift des 12 MHz Oszillators 
(RP2040).

Bauform B. schrieb:
> Ein GPSDO oder OCXO braucht (viel?) Strom und die ganze Mimik ist ohne
> USV ziemlich sinnlos.

Die Uhr hat eh schon eine Stromversorgung für den Aufzugsmotor und eine 
Powerbank reicht locker, um Stromausfälle zu überbrücken.

> Ich würde wirklich alles speichern, was die Sensoren her geben,
> und das 2 Mal pro Sekunde. Das reduziert die Änderungswünsche an der
> uC-Firmware.

Auch hier mein Widerspruch :-)
Luftdruck und Temperatur ändern sich nur sehr langsam. Zwar würde ich 
auch jeden Impuls erfassen, über einen längeren Zeitraum mitteln - 60 s 
allein schon, um Jitter zu reduzieren - aber erst nach zwei Impulsen 
auswerten, um die Impulse von immer der gleichen Flanke zu verwenden.

Für die gesamte Schaltung bräuchte ich nur in die Schublade zu greifen, 
nur wie erwähnt verstehe ich den Ansatz nicht.
Egal.

von Soul E. (soul_eye)


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Bauform B. schrieb:
> Soul E. schrieb:
>> Für Latenzen im us-Bereich würde ich eher Hardware (Fpga) oder
>> zumindest einen komplett synchronen Mikrocontroller nehmen
>> (also identischer Takt für core und IO)
>
> Hardware für die Erfassung ist ja klar, aber Latenz? Man hat eine halbe
> Sekunde Zeit für die Verarbeitung. Warum dann komplett synchron?

Bei den meisten 32bit-Controllern, unter anderem bei allen 
ARM-basierten, läuft das I/O-System asynchron zum Core. Ein pin change 
interrupt braucht je nach aktuell abgearbeitetem Befehl und Zustand der 
Pipeline unterschiedlich viele Takte bis er bei der CPU aufschlägt. 
Genauso ist die Zeit zwischen Lesebefehl und Sampling am Pin 
unterschiedlich und hängt davon ab, was gerade auf den Bussen los ist.

Eine halbe Sekunde Zeit für die Verarbeitung ist kein Problem, aber den 
Moment der Flanke willst Du auf 100 ns genau erwischen.

von Rainer W. (rawi)


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Mi N. schrieb:
> ... aber erst nach zwei Impulsen auswerten, um die Impulse von immer
> der gleichen Flanke zu verwenden.

Jeden Pulsabstand separat auszuwerten ergibt schon deswegen keinen Sinn, 
weil dafür die Lichtschranke genau in er Mitte montiert sein müsste (mit 
einer Genauigkeit, die deutlich über dem Jitter der Zeitbasis liegen 
müsste).

Mi N. schrieb:
> Dazu habe ich noch eine Kurve gefunden, die den 60 ns Jitter
> (EM 406A) zeigt.

Für mich sieht das erstmal ganz kräftig nach 
Quantisierungsrauschen/Aliasing aus. 67 ns deutet auf eine Abtastung mit 
16 MHz hin. Wie wurde diese Messung durchgeführt?

Soul E. schrieb:
> ... aber den Moment der Flanke willst Du auf 100 ns genau erwischen.

Deswegen überlässt man so etwas der Hardware und mischt da nicht mit der 
Software drin rum (Stichwort Timer, Capture).

: Bearbeitet durch User
von Motopick (motopick)


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Bernd F. schrieb:
> Pendel elektronisch "Disziplinieren" geht gar nicht.

Ich weiss gar nicht, was der TO sich so anstellt. :)
Wenn Mann es richtig macht, sieht das keiner...
Oder Mann macht es lustig, z.B. ein kleines Maennchen dass das
Pendel ab und an "anpustet".

> Eine Pendeluhr wird immer (je nach Einflüssen), etwas Vor-
> Nachgehen. Es geht um das Mittel im langen Zeitraum.

Das ist eben Pendeluhr V0.9beta.
Ein "Informatiker" wuerde sagen: "Das ist heute nicht mehr zeitgemaess."
Mann sollte heute schon den Mut zur Pendeluhr V2 aufbringen.

Bei deinen Sensoren fehlt im uebrigen der "Mondgravitationssensor".
Das die Einflussfaktoren nur linear an der Uhr drehen, halte ich
im uebrigen fuer ein Geruecht.

Und die ganz schlechte Nachricht: Jeder ermittelte Korrekturfaktor
ist falsch. Weil eben jedes Jahr anders ist.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Mi N. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> So vorgehen:
>
> Du schreibst hier immer merkwürdiges Zeugs. Vielleicht mal selber
> "1. überlegen".
>

Lies bitte was der TO möchte.

> Bernd F. schrieb:
>> Um das Pendel zu optimieren, muss man erst
>> mal wissen, welcher Faktor zu optimieren ist.
>
Das weiß der TO

> Und dazu braucht man Laborbedingungen, die Temperatur und Luftdruck
> gezielt variieren können. Dann könnte man Meßreihen aufzeichnen, wozu
> überschlägig ein Tag reichen könnte und nicht 100.
>

Nein

> Noch ein Punkt: Bei der grafischen Darstellung wird die Kurve für die
> Zeitabweichung mehr oder minder in eine Richtung wandern, da sich die
> Fehler addieren.

Das ist falsch!

< Jetzt könnte man zwar die Abweichungen zu einem
> Langzeitmittelwert (ein Tag zum Beispiel) anzeigen, aber die absolute
> Zeit stimmt trotzdem nicht mehr. Das ist aber der interessante Wert.

Das ist nicht wahr.

von Bernd F. (metallfunk)


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Die absolute Zeit ist fast egal.
Mal angenommen, die Uhr ist soweit reguliert, dass sie 0,5
Sekunden/Woche vorgeht. Das wäre ein recht guter Wert.

(Feinregulierung passiert durch Auflegen von Gewichten auf
das Pendel, da lässt sich recht einfach feststellen welches
Gewicht, Milligramm, welche Abweichung bringen)

Aber bei einem Vorlauf von 0,5 Sekunden/Woche wäre ein Vorlauf
von 26,5 Sekunden/Jahr zu erwarten. Ist der Wert völlig anders,
spielen halt die äußeren Einflüsse mit rein.

Die Uhr steht natürlich in einer Glasvitrine. Erstens wegen
Staub, aber auch Temperatureinflüsse werden so stark verzögert
Einfluss haben. Mal kurz Lüften sollte so abgepuffert werden.

Das Pendel hat Invarstäbe. Kohlefaser, oder Glas wären mögliche
Optionen, evtl. auch Superinvar.

Da könnte man Monate rumspielen.

Viele Grüße
Bernd

von H. H. (hhinz)


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Bernd F. schrieb:
> Da könnte man Monate rumspielen.

Er hat viele Jahre gebraucht:

https://de.wikipedia.org/wiki/John_Harrison_(Uhrmacher)

von Bernd F. (metallfunk)


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H. H. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Da könnte man Monate rumspielen.
>
> Er hat viele Jahre gebraucht:
>
> https://de.wikipedia.org/wiki/John_Harrison_(Uhrmacher)

H.H.

mit einem Datenlogger hätte er sich Jahre sparen können :-)

Hier habe ich ein völlig anderes Hemmungssystem (Ob es was taugt,
weiß noch Niemand).

Es ist eine Schwerkraft-Hemmung mit konstanter Kraft.
Solange die Schwerkraft gleich bleibt, sollte die Uhr doch
genau gehen. (Aber, nix Genaues weiß man nicht).

Grüße Bernd

von Mi N. (msx)


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Rainer W. schrieb:
> Mi N. schrieb:
>> Dazu habe ich noch eine Kurve gefunden, die den 60 ns Jitter
>> (EM 406A) zeigt.
>
> Für mich sieht das erstmal ganz kräftig nach
> Quantisierungsrauschen/Aliasing aus. 67 ns deutet auf eine Abtastung mit
> 16 MHz hin. Wie wurde diese Messung durchgeführt?

Die Rohdaten zeigen eine Auflösung von 100 ps. Dann war das wohl doch 
kein RP2040 und ich habe mich falsch erinnert.

Motopick schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Pendel elektronisch "Disziplinieren" geht gar nicht.
>
> Ich weiss gar nicht, was der TO sich so anstellt. :)
> Wenn Mann es richtig macht, sieht das keiner...

Meinem Verständnis nach ist das Ziel des TO eine perfekte mechanische 
Lösung. Smartphone kann jeder.

von Rainer W. (rawi)


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Motopick schrieb:
> Das die Einflussfaktoren nur linear an der Uhr drehen, halte ich
> im uebrigen fuer ein Geruecht.

Das Konzept der Linearisierung um einen Arbeitspunkt ist dir vielleicht 
schon einmal begegnet. Darum geht es hier.

Bernd F. schrieb:
> Solange die Schwerkraft gleich bleibt, sollte die Uhr doch
> genau gehen.

Den Gefallen wird sie dir allenfalls im Mittel tun. Mit den Gezeiten 
durch Mond und Sonne muss man leben.

: Bearbeitet durch User
von Motopick (motopick)


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Rainer W. schrieb:
> Motopick schrieb:
>> Das die Einflussfaktoren nur linear an der Uhr drehen, halte ich
>> im uebrigen fuer ein Geruecht.
>
> Das Konzept der Linearisierung um einen Arbeitspunkt ist dir vielleicht
> schon einmal begegnet. Darum geht es hier.

Schon der Einfluss des Luftdrucks ist recht nichtlinear.
Der wirkt nicht nur um einen "Arbeitspunkt" herum.

> Den Gefallen wird sie dir allenfalls im Mittel tun. Mit den Gezeiten
> durch Mond und Sonne muss man leben.

Den fehlenden "Mondgravitationssensor" habe ich ja schon erwaehnt. :)


> Smartphone kann jeder.

Ich komme auch ohne Wischfon durchaus zurecht.
Ganz ueberwiegend sogar.

> Meinem Verständnis nach ist das Ziel des TO eine perfekte mechanische
> Lösung.

Davon ist der TO genau so weit entfernt, wie eine Mondsonde die noch
auf der Erde steht.

Schoenen Sonntag!

von Mi N. (msx)


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Motopick schrieb:
>> Meinem Verständnis nach ist das Ziel des TO eine perfekte mechanische
>> Lösung.
>
> Davon ist der TO genau so weit entfernt, wie eine Mondsonde die noch
> auf der Erde steht.
>
> Schoenen Sonntag!

Und dennoch ist es das Ziel, zum Mond zu fliegen.

Es soll ja sogar zum Mars gehen! In mein Sonntagsgebet habe ich die 
Hoffnung eingeschlossen, daß der Start möglichst schon morgen 
stattfinden sollte. Dafür habe ich einige Mitreisennde vorgeschlagen. 
Auch dabei ist nur das Ziel wichtig. Ob und wo die hinfliegen gebe ich 
vertrauensvoll in Gottes Hand.

von Rainer W. (rawi)


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Motopick schrieb:
> Schon der Einfluss des Luftdrucks ist recht nichtlinear.
> Der wirkt nicht nur um einen "Arbeitspunkt" herum.

Niemand hat vor, diese Uhr zwischen Erdoberfläche und Vakuum des 
Weltraums hin und her zu bewegen und dabei zu erwarten, dass sich die 
Ganggenauigkeit dabei nicht ändert.

von Udo K. (udok)


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Bernd F. schrieb:
> Also: Datenaufzeichnung 100 Tage, besser ein Jahr.
> Sensoren: Gabellichtschranke (Am Pendel wären das 2 Durchgänge/
> Sekunde, ohne Richtungserkennung schwierig. Am Hemmrad wahrscheinlich
> besser, weil 1 Zahn/Sekunde).

Hier kannst du eine passende Gabellichtschranke aussuchen, die 
mechanisch passt (falls du nicht schon eine hast):
https://at.rs-online.com/web/c/displays-und-optoelektronik/optokoppler-und-photodetektoren/gabel-lichtschranken/?rpp=50

Der Auslösezeitpunkt muss sehr genau definiert sein, Streulicht oder 
unterschiedliches Tageslicht
und auch die Temperatur hat einen messbaren Einfluss.  Der mechanische 
Aufbau muss daher 100% passen.

Als Temp/Feuchte/Druck Sensor kannst du den BME280 verwenden, Sensirion 
hat auch vergleichbares:
https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafruit-bme280-humidity-barometric-pressure-temperature-sensor-breakout.pdf

Wahrscheinlich brauchst du zusätzlich PT1000 Temperatursensoren an 
verschiedenen Stellen der Uhr.
Hier gibt es genaue PT1000 Temperatur Sensoren zum Anschrauben:
https://www.sensorshop24.de/temperaturfuehler-pt100-pt1000-sensoren

Wenn du den Lichtschranken auf 6 Uhr positionierst, und über den 
Sekundenzeiger alle 60 Sekunden auswertest,
und deine Schaltungenauigkeit der Lichtschranke weniger als 1 
Mikrosekunden beträgt, dann hast du eine Genauigkeit von 0.017 ppm. Das 
entspricht 0.5 Sekunden pro Jahr.

Für diese Genauigkeit kannst du nichts fertiges kaufen.
Du brauchst einem Print mit einem uC und einen beheizten Oszillator in 
einem hermetischen Gehäuse.
Wenn sich die Temperatur oder der Druck ändert, darf der Oszillator über 
eine Minute nicht mehr als 0.017 ppm
driften.  Die besseren erreichen 0.005 ppm über -20 bis 70 Grad und 
kosten ca. 100-150 Euro,
und sollten diese Kurzzeitgenauigkeit bei Raumtemperatur locker 
erreichen.
Dieser Typ kommt in Frage: 
https://abracon.com/Precisiontiming/AOCJY2.pdf

Der uC wartet auf das Auslösesignal der Lichtschranke, dass jede Minute 
kommt.
Wenn das Auslösesignal kommt, liest der uC Temperatur, Druck und Feuchte 
aus und sendet sie an den PC.
Der uC muss ein sehr einfacher Typ sein, der auf den Takt genaue 
Abarbeitszeiten der Befehle hat,
und keinen Cache, keine Wait-Zyklen und keine Interrupts im Hintergrund 
hat.
Am besten einen 8051, MPS430, oder ein einfaches FPGA.
Das PC Interface kannst du mit einem FTDI RS232 zu USB Chip machen, das 
vereinfacht die Programmierung.

Der geringe Drift und der Offset des Oszillators kann über die PC Uhr 
kompensiert werden, wenn notwendig.
Die PC Uhr ist mit NTP (dem Netzwerk Time Protokol) mit einer Atomuhr 
synchronisiert, und über lange Zeiträume sehr genau.

Wenn du den mechanischen Aufbau und die benötigten Sensoren festgelegt 
hast, dann kommen wir einen Schritt weiter.

Gruss Udo

von Stephan S. (uxdx)


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Udo K. schrieb:
> Du brauchst einem Print mit einem uC und einen beheizten Oszillator in
> einem hermetischen Gehäuse.

> Der uC wartet auf das Auslösesignal der Lichtschranke, dass jede Minute
> kommt.

> Der uC muss ein sehr einfacher Typ sein, der auf den Takt genaue
> Abarbeitszeiten der Befehle hat,

Bernd F. schrieb:
> Viele Grüße
> Bernd (Null Ahnung von Mikrokontrollern)

von Rainer W. (rawi)


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Udo K. schrieb:
> Der Auslösezeitpunkt muss sehr genau definiert sein, Streulicht oder
> unterschiedliches Tageslicht und auch die Temperatur hat einen
> messbaren Einfluss.

Solange man kein Stroboskop daneben stellt, ist das halb so kritisch.
Zwischen zwei Pendeldurchgängen ändern sich Tageslicht, Temperatur und 
Schaltschwelle nicht nennenswert, d.h. mögliche Verschiebungen der 
Schwelle sind ziemlich unkritisch, weil beide Messungen unter den selben 
Bedingungen statt finden.
Wenn sich im Tagesverlauf die Schwelle verschiebt, kommt es auf die 
Pendelamplitude und die Position des Sensors an, genau genommen auf die 
Geschwindigkeit des Pendels in der Lichtschranke und den Durchmesser des 
Messquerschnitts (Breite des am Empfänger detektierten Strahls), wie 
stark sich das auf die Zeitmessung auswirkt. Daran muss man fest machen, 
was "sehr genau definiert" in Zahlen bedeutet. Solange es darum geht, 
den Stand der Uhr über 100 Tage zu verfolgen, spielen ein paar 
Mikrosekunden Eierei über den Tag überhaupt keine Rolle. Falls man z.B. 
nach 100 Tagen auf 1/10s genau den Stand wissen möchte, darf die täglich 
Schwankung bei der Messung locker 1ms betragen, ohne dass dies stört.

Indem man die Messgenauigkeit (und Auflösung) ausreichend hoch treibt, 
ist der Einfluss von allem messbar. Kriterium für die geforderte 
Genauigkeit einer Messung muss immer die Fragestellung und nicht die 
Machbarkeit sein.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Rainer W. schrieb:
> Falls man z.B. nach 100 Tagen auf 1/10s
> genau den Stand wissen möchte, darf die täglich Schwankung bei der
> Messung locker 1ms betragen, ohne dass dies stört.

Der TE will u.a. den Einfluss des Lufdruckes messen, der bleibt aber 
keine 100 Tage stabil. 4 oder 6 Stunden würden auch eine deutlich 
bessere  Auflösung bringen, ohne dass sich in dieser Zeit der luftdruck 
um mehr als 2-3 hPa ändert.

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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Udo K. schrieb:
> ...
> Wahrscheinlich brauchst du zusätzlich PT1000 Temperatursensoren an
> verschiedenen Stellen der Uhr.
> Hier gibt es genaue PT1000 Temperatur Sensoren zum Anschrauben:
> ...

Eigentlich muß man nur einen PT1000 unten an's Pendel schrauben, dann 
ergibt sich der Rest von alleine.

Es muß also unbedingt ein FTDI-Chip sein, CH340 geht garnicht?
...
Wo lernt man eigentlich so destruktive Lösungsansätze zu finden?
:-(

von Rainer W. (rawi)


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Stephan S. schrieb:
> Der TE will u.a. den Einfluss des Lufdruckes messen, der bleibt aber
> keine 100 Tage stabil.

Das erwartet auch keine. Bei einer Uhr, die nach 100 Tagen nicht mehr 
als 1s abweicht, muss der MITTLERE Gang unter 10ms pro Tag liegen.
Die Lage der Schaltschwelle kann man ziemlich gut eliminieren, indem man 
nicht den Zeitpunkt nur einer Flanke, sondern die Mittenzeit des 
Durchgangs (Mittel aus den Zeiten beider Flanke) heran zieht.

von Stephan S. (uxdx)


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Mi N. schrieb:
> Eigentlich muß man nur einen PT1000 unten an's Pendel schrauben, dann
> ergibt sich der Rest von alleine.

Kabel vergessen! :-(

von Stephan S. (uxdx)


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Rainer W. schrieb:
> Das erwartet auch keine. Bei einer Uhr, die nach 100 Tagen nicht mehr
> als 1s abweicht, muss der MITTLERE Gang unter 10ms pro Tag liegen.

Bei 100 Tagen kannst Du aber den Einfluss z.B. des Luftdruckes nicht 
messen, weil Du den ihn zumindest teilweise herausmittelst.

von Mi N. (msx)


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Stephan S. schrieb:
> Mi N. schrieb:
>> Eigentlich muß man nur einen PT1000 unten an's Pendel schrauben, dann
>> ergibt sich der Rest von alleine.
>
> Kabel vergessen! :-(

Nein! :-)

von Rainer W. (rawi)


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Stephan S. schrieb:
> Bei 100 Tagen kannst Du aber den Einfluss z.B. des Luftdruckes nicht
> messen, weil Du den ihn zumindest teilweise herausmittelst.

Unsinn.
Wer sagt denn, dass du nur am Anfang und am Ende der 100 Tage eine 
Messung machst. Du verfolgst natürlich über die 100 Tage den Gang 
und/oder den Stand der Uhr und rechnest dann das Modell für Temperatur- 
und Druckabhängigkeit über minimale Fehlerquadrate. Systematische 
Abweichungen erkennst du daran, dass der Restfehler nicht nur aus 
Rauschen besteht, sondern systematische Anteile enthält, über die man 
sich dann Gedanken machen muss, wenn man dies in Messungen beobachtet. 
Dort würden sich dann neben Messrauchen z.B. Tageszyklen oder 
Gezeiteneinfluss bemerkbar machen. Um periodische Einflüsse zu erkennen, 
kann man sich z.B. per Fouriertransformation der Restfehler deren 
Spektrum ansehen.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Ihr seid ja alles Schwadronierer, niemandem heir von denen ist jemals 
aufgefallen das der TO massiv geschummelt hat. Sein Pendel ist viel zu 
kurz!

von Rainer W. (rawi)


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von Route_66 H. (route_66)


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Hallo!
Wahrscheinlich habe ich irgend eine technische Revolution verpasst.
Hier wird eine Uhr gezeigt, die von allen üblichen Zeitanzeigen 
abweicht.
Wie wird die Uhr abgelesen, wenn nach 21:59 die nächste Minute 
abgelaufen ist? Ist es dann 21:60 oder 22:60? Genau so verwirrend ist 
die Sekundenanzeige: nach 59 kommt nicht etwa 00 plus einer Minute 
sondern plus einer Minute und 60 Sekunden???
Welch kranker Geist denkt sich sowas aus?

Beitrag #7842146 wurde vom Autor gelöscht.
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Rainer W. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Sein Pendel ist viel zu kurz!
>
> "zu kurz" wofür?
> 
https://de.wikipedia.org/wiki/Mathematisches_Pendel#Kleine_Amplituden:_Harmonische_Schwingung

CHATGPT gildet nich!

von Bauform B. (bauformb)


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Route_66 H. schrieb:
> Wie wird die Uhr abgelesen, wenn nach 21:59 die nächste Minute
> abgelaufen ist? Ist es dann 21:60 oder 22:60? Genau so verwirrend ist
> die Sekundenanzeige: nach 59 kommt nicht etwa 00 plus einer Minute
> sondern plus einer Minute und 60 Sekunden???

Das ist wohl für die Schaltsekunden vorbereitet. Woher weißt du 
überhaupt, welcher der Sekundenzeiger ist?

von Route_66 H. (route_66)


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Bauform B. schrieb:
> Woher weißt du
> überhaupt, welcher der Sekundenzeiger ist?

Es gibt zwei Scalen, wo statt 00 60 steht.
Ich besitze keine Uhr, bei der 60 angezeigt wird, weder bei Minuten noch 
bei Sekunden!

von Route_66 H. (route_66)


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Bauform B. schrieb:
> Woher weißt du
> überhaupt, welcher der Sekundenzeiger ist?

Es gibt zwei Scalen, wo statt 00 60 steht.
Ich besitze keine Uhr, bei der 60 angezeigt wird, weder bei Minuten noch 
bei Sekunden!
Auch bei Mitternacht springt die Anzeige von 23:59 auf 00:00 und nicht 
auf 24:00.

von Norbert (der_norbert)


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Route_66 H. schrieb:
> Auch bei Mitternacht springt die Anzeige von 23:59 auf 00:00 und nicht
> auf 24:00.

Du hast definitiv keine Bosch Mikrowelle. Die springt auf 24:00 und eine 
Minute später auf 0:01.

Eine schönes Beispiel, wie sich mangelnde Bildung in der Entwicklung 
auswirken kann. (Obschon das Ding 20+ Jahre alt ist)

von Bernd F. (metallfunk)


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Pendel zu kurz?
Im Prinzip schon, um das Hemmrad Sekundensprünge machen zu lassen.
Übliche Sekundenpendel haben eine Länge von ca. 1 Meter.
Eine Grahamhemmung löst aber bei jeder Halbschwingung aus.

Die Pendellänge steigt quadratisch, ein Pendel für 1 Sekunde-
Vollschwingung ist nur ca. 25 cm lang.
Dann braucht man halt eine Hemmung, die nur einseitig auslöst.
Schon macht das Hemmrad die gewünschten Sekundensprünge.

Zum Zifferblatt: Das ist ein sogenanntes "Regulatorblatt".
Sekunden (unten), Minuten (zentral) und Stunden (oben), haben
jeweils eigene Blätter/ Ziffernringe.

Viele Grüße
Bernd

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Bernd F. schrieb:
> Pendel zu kurz?
> Im Prinzip schon, um das Hemmrad Sekundensprünge machen zu lassen.
> Übliche Sekundenpendel haben eine Länge von ca. 1 Meter.
> Eine Grahamhemmung löst aber bei jeder Halbschwingung aus.
>
Lösen nicht alle Hemmungen bei jedem Tick und Tack aus?

: Bearbeitet durch User
von Bernd F. (metallfunk)


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Esmu P. schrieb:

> Lösen nicht alle Hemmungen bei jedem Tick und Tack aus?
Das ist ja auch keine normale Hemmung.

Normale Hemmung: tick-tack-tick-tack-tick ....
Hier:            tick......tick......tick...

Grüße Bernd

von Hans (ths23)


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Route_66 H. schrieb:
> Hallo!
> Wahrscheinlich habe ich irgend eine technische Revolution verpasst.
> Hier wird eine Uhr gezeigt, die von allen üblichen Zeitanzeigen
> abweicht.
> Wie wird die Uhr abgelesen, wenn nach 21:59 die nächste Minute
> abgelaufen ist? Ist es dann 21:60 oder 22:60? Genau so verwirrend ist
> die Sekundenanzeige: nach 59 kommt nicht etwa 00 plus einer Minute
> sondern plus einer Minute und 60 Sekunden???
> Welch kranker Geist denkt sich sowas aus?
Bei Uhren mit Regulatorblatt scheint es aber so üblich zu sein. Siehe 
hier https://lottermann-uhren.de/produkt/uhr-basic/ in sau teuer.

von Rainer W. (rawi)


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Route_66 H. schrieb:
> Welch kranker Geist denkt sich sowas aus?

Es soll sogar Ziffernblätter geben, wo für den Stundenzeiger oben eine 
'12' steht.

von Udo K. (udok)


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Bernd F. schrieb:
> Normale Hemmung: tick-tack-tick-tack-tick ....
> Hier:            tick......tick......tick...

Kannst du einen kurzen Film machen, wo man sieht wie die Uhr genau 
funktioniert?  Würde mich interessieren :-)

Gruss Udo

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Udo K. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Normale Hemmung: tick-tack-tick-tack-tick ....
>> Hier:            tick......tick......tick...
>
> Kannst du einen kurzen Film machen, wo man sieht wie die Uhr genau
> funktioniert?  Würde mich interessieren :-)
>
> Gruss Udo

Mich auch.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Udo K. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Normale Hemmung: tick-tack-tick-tack-tick ....
>> Hier:            tick......tick......tick...
>
> Kannst du einen kurzen Film machen, wo man sieht wie die Uhr genau
> funktioniert?  Würde mich interessieren :-)
>
> Gruss Udo

Mich auch.

Heinz R. schrieb:
> Ich verstehe das Problem folgendermaßen:
>
> Er will wissen wie sich Temperatur, Luftfeuchtigkeit auf die
> Ungenauigkeit auswirken?
> Hierzu braucht es keine Zeitwaage usw
>
> jeder Tag hat 86.400 Pendelschwingungen

Nein, Sekunden

> Es sollte ausreichend sein alle 5, 10 oder 60 Minuten einen soll/ist
> Vergleich der Anzahl dieser Schwingungen zu loggen?

Auch nein

von Bernd F. (metallfunk)


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Da gibt es schon ein Video:

https://www.youtube.com/watch?v=_DzwmfHL5C4

Hier eine Nummer größer, als Turmuhr. (Die gleiche Uhr steht
auch in meinem Büro :-)

Es ist dieses Zusammenspiel aus schiefer Ebene mit Rolle
im Pendel ( Takte zählen und Energie dem Pendel zuführen)
und der Mechanik mit Hemmrad, Greifer und Anker. Die Mechanik
sorgt dafür, dass sich das Räderwerk bewegt und die Rolle
immer wieder auf ihren Ursprungszustand gehoben wird, dies
passiert ohne weiteren Kontakt zum Pendel.

Viele Grüße
Bernd

von Heinz R. (heijz)


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Esmu P. schrieb:
> Auch nein

oder vielleicht doch? :-)

von Stephan S. (uxdx)


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Heinz R. schrieb:
> oder vielleicht doch? :-)

Sehe ich auch so. Längere Zeit -> Mittelung des Jitters, Erhöhung der 
Auflösung.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Heinz R. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Auch nein
>
> oder vielleicht doch? :-)

Na gut, viele Wege führen nach Nirgendwo.

von Heinz R. (heijz)


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Esmu P. schrieb:
> Na gut, viele Wege führen nach Nirgendwo.

na Dein Weg wird wohl der richtige sein, aber bitte gehe ihn alleine

Dein besserwisserisches überhebliches Geschwafel ohne jegliche 
Erklärung, keine Ahnung was DU damit bezweckst

von Peter D. (peda)


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Soul E. schrieb:
> Ein pin change
> interrupt braucht je nach aktuell abgearbeitetem Befehl und Zustand der
> Pipeline unterschiedlich viele Takte bis er bei der CPU aufschlägt.
> Genauso ist die Zeit zwischen Lesebefehl und Sampling am Pin
> unterschiedlich und hängt davon ab, was gerade auf den Bussen los ist.

Ja, man kann natürlich völlig falsch an die Sache rangehen und alles 
vergurken.

Ein simpler ATmega328 kann den Capture Input mit CPU-Takt einlesen, d.h. 
hat einen Quantisierungsfehler von 50ns @20MHz (20ppm/s bzw. 0,2ppb/d).
Irgendwelche Programmlaufzeiten spielen keine Rolle.

von Mi N. (msx)


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Peter D. schrieb:
> Ja, man kann natürlich völlig falsch an die Sache rangehen und alles
> vergurken.
>
> Ein simpler ATmega328 kann den Capture Input mit CPU-Takt einlesen, d.h.
> hat einen Quantisierungsfehler von 50ns @20MHz (20ppm/s bzw. 0,2ppb/d).
> Irgendwelche Programmlaufzeiten spielen keine Rolle.

Man kann auch ohne Capture-Funktion einen (Hardware-)Timer per 
Interrupts auslesen. Die Latenz stört nicht, da sie bei allen Interrupts 
nahezu gleich bleibt und sich damit aufhebt. Was als Fehler bleibt, ist 
ein absoluter Fehler, der sich nicht addiert. Die Messung über 100 Tage 
hat den gleichen Fehler wie die über eine Sekunde. Es werden maximal ein 
paar µs sein.
Da schätze ich den Jitter einer Lichtschranke größer ein.

Was man unbedingt machen muß: Man muß es einfach angehen.

von Cyblord -. (cyblord)


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Mi N. schrieb:
> Was man unbedingt machen muß: Man muß es einfach angehen.

Das muss man aber erst mal können. Ich fürchte Bernd kann nicht einfach 
eine Microcontrollerschaltung bauen und programmieren. Das wäre ein 
weiter weg, angefangen bei einer Blinkschaltung.

von Peter D. (peda)


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Mi N. schrieb:
> Man kann auch ohne Capture-Funktion einen (Hardware-)Timer per
> Interrupts auslesen.

Das ist zumindest beim AVR deutlich fehlerbehaftet (Dauer des laufenden 
Befehls, atomare Zugriffe, andere Interrupts).

Mi N. schrieb:
> Da schätze ich den Jitter einer Lichtschranke größer ein.

Schade, daß keinerlei Angaben zur Größe der Uhr, des Pendels und dessen 
Auslenkung existieren.
Es wäre mal interessant, welchen Weg das Pendel in einem CPU-Takt (50ns) 
zurück legt. Ein Pendel soll ja max um 5° ausgelenkt werden, da es sonst 
zu ungenau wird.

von Mi N. (msx)


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Cyblord -. schrieb:
> Das muss man aber erst mal können. Ich fürchte Bernd kann nicht einfach
> eine Microcontrollerschaltung bauen und programmieren.

Alter Hut: Das hatte er bereits eingangs mitgeteilt!
Mich stört, daß hier Anforderungen künstlich hochgeschraubt werden, weil 
das Beste mal wieder nicht gut genug ist.

von Mi N. (msx)


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Peter D. schrieb:
> Schade, daß keinerlei Angaben zur Größe der Uhr, des Pendels und dessen
> Auslenkung existieren.

Mal bitte alles lesen!

von Rainer W. (rawi)


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Peter D. schrieb:
> Ein Pendel soll ja max um 5° ausgelenkt werden, da es sonst
> zu ungenau wird.

Warum soll das Pendel ab 5° Auslenkung zu ungenau werden?
Was ist überhaupt ein ungenaues Pendel?

Ein reales Pendel weicht sowieso immer vom mathematische Pendel ab, bei 
dem in der Berechnung der Schwingungsdauer die Näherung sin(x)=x steckt.

Beim realen Pendel geht dann die Schwingungsamplitude in die 
Schwingungsdauer ein. Dort kommt es auf die Stabilität der Amplitude und 
die Anforderungen an, welche Amplitude als "zu ungenau" eingestuft wird.

von L.S. (lagerschaden)


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Mi N. schrieb:
> Peter D. schrieb:
>> Schade, daß keinerlei Angaben zur Größe der Uhr, des Pendels und dessen
>> Auslenkung existieren.
>
> Mal bitte alles lesen!

Wo steht, wie lang das Pendel ist?

Wo steht, wie lange eine Halbschwingung (rechts->links oder 
links->rechts) dauert?

von Cyblord -. (cyblord)


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Mi N. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> Das muss man aber erst mal können. Ich fürchte Bernd kann nicht einfach
>> eine Microcontrollerschaltung bauen und programmieren.
>
> Alter Hut: Das hatte er bereits eingangs mitgeteilt!
> Mich stört, daß hier Anforderungen künstlich hochgeschraubt werden, weil
> das Beste mal wieder nicht gut genug ist.

Relativ. Ein normaler Microcontroller mit externen Quarz reicht in jedem 
Fall erst mal aus. Das ist korrekt. Da brauchts keine sonstigen 
Verrenkungen.
Trotzdem ist der Input Capture hier der richtige Ansatz und man muss 
nicht ohne Not vom einfachsten und besten Ansatz abrücken.

Aber wie stellst du dir das mit dem "Anfangen" konkret bei Bernd vor? 
Ich hatte ihm teure aber fertige Geräte empfohlen. Weil das das einzige 
ist, was er überhaupt nutzen kann.

Eine weitere Alternative wäre ein digitales Oszi mit dem die 
Pendelbewegungen gemessen werden. Über die Statistikfunktionen kann man 
dann auch einiges zur Genauigkeit sagen.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Cyblord -. schrieb:
> Relativ. Ein normaler Microcontroller mit externen Quarz reicht in jedem
> Fall erst mal aus. Das ist korrekt. Da brauchts keine sonstigen
> Verrenkungen.

> Eine weitere Alternative wäre ein digitales Oszi mit dem die
> Pendelbewegungen gemessen werden. Über die Statistikfunktionen kann man
> dann auch einiges zur Genauigkeit sagen.

Und wie genau ist die Zeitbasis dieser µC bzw. Geräte?

Bernd F. schrieb:
> Das Ziel soll sein,
> nach 100 Tagen eine Abweichung zur Referenzuhr? von 1-10 Sekunden
> zu bestimmen.

von Cyblord -. (cyblord)


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Stephan S. schrieb:
> Und wie genau ist die Zeitbasis dieser µC bzw. Geräte?

Genau genug. Oszis sind Zeitmäßig recht genau und ein 20 MHz 
Standardquarz ist ebenfalls genau genug.
Zumindest für den Anfang.

Man kann später immer noch an der Genauigkeit optimieren. Aber mit 
Maximalforderungen rein zu gehen führt dazu dass er nie etwas haben 
wird.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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L.S. schrieb:
> Mi N. schrieb:
>> Peter D. schrieb:
>>> Schade, daß keinerlei Angaben zur Größe der Uhr, des Pendels und dessen
>>> Auslenkung existieren.
>>
>> Mal bitte alles lesen!
>
> Wo steht, wie lang das Pendel ist?
>
1. Eingangsposting Foto, dann hast du eine grobe Vorstellung davon
2. Beitrag "Re: Datenlogger Pendeluhr"

> Wo steht, wie lange eine Halbschwingung (rechts->links oder
> links->rechts) dauert?
1. Beitrag "Re: Datenlogger Pendeluhr"

von Stephan S. (uxdx)


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Esmu P. schrieb:
> 1. Eingangsposting Foto, dann hast du eine grobe Vorstellung davon
> 2. Beitrag "Re: Datenlogger Pendeluhr"
>
>> Wo steht, wie lange eine Halbschwingung (rechts->links oder
>> links->rechts) dauert?
> 1. Beitrag "Re: Datenlogger Pendeluhr"

Da stehen nur 2 Beispiele, aber nicht die tatsächlichen Daten

Bernd F. schrieb:
> Übliche Sekundenpendel haben eine Länge von ca. 1 Meter.
> Eine Grahamhemmung löst aber bei jeder Halbschwingung aus.
>
> Die Pendellänge steigt quadratisch, ein Pendel für 1 Sekunde-
> Vollschwingung ist nur ca. 25 cm lang.

von Peter D. (peda)


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Rainer W. schrieb:
> Warum soll das Pendel ab 5° Auslenkung zu ungenau werden?

Das mußt Du einen Uhrenbauer fragen.

Ich habe früher mal RFT-Pendeluhren revisioniert. Dabei mußte überprüft 
werden, daß der Ausschlag 5° nicht überschreitet, d.h. die Hemmung 
zuviel Energie zuführt. Ansonsten läßt sich die Uhr nicht ordnungsgemäß 
justieren.
Man hat dann ständig Gangabweichungen.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Peter D. schrieb:
> Rainer W. schrieb:
>> Warum soll das Pendel ab 5° Auslenkung zu ungenau werden?
>
> Das mußt Du einen Uhrenbauer fragen.
>
> Ich habe früher mal RFT-Pendeluhren revisioniert. Dabei mußte überprüft
> werden, daß der Ausschlag 5° nicht überschreitet, d.h. die Hemmung
> zuviel Energie zuführt. Ansonsten läßt sich die Uhr nicht ordnungsgemäß
> justieren.
> Man hat dann ständig Gangabweichungen.

ein Pendel soll sinusförmig schwingen, wenn die auslenkung zu groß wird 
dann bekommst du Oberschwingungen

von Mi N. (msx)


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Esmu P. schrieb:
> ein Pendel soll sinusförmig schwingen, wenn die auslenkung zu groß wird
> dann bekommst du Oberschwingungen

Wirst Du für Deine Beiträge hier von Verschwören bezahlt?
Die sind alle total unterirdisch :-)

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Mi N. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> ein Pendel soll sinusförmig schwingen, wenn die auslenkung zu groß wird
>> dann bekommst du Oberschwingungen
>
> Wirst Du für Deine Beiträge hier von Verschwören bezahlt?
> Die sind alle total unterirdisch :-)

Berechne dir die Lösung der DGL selber aus.

von Stephan S. (uxdx)


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Esmu P. schrieb:
> Berechne dir die Lösung der DGL selber aus.

Ich würde keinesfalls die Lösung der DGL ausrechnen, weitaus 
zielführender wäre es, die Lösungen von BYE, GSM, MFG, USA, BRD, UPS, 
DPD, PPM, ADE, CIA oder BND zu berechnen (ohne Anspruch auf 
Vollständigkeit.

;-)

Edit1: PPM hinzugefügt
Edit2: CIA und BND hinzugefügt

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Stephan S. schrieb:
> Und wie genau ist die Zeitbasis dieser µC bzw. Geräte?

Kann man nachmessen und solange das Gerät bei Raumtemperatur steht, 
eiert das auch nicht wild durch die Gegend. Einen GNSS-Empfänger mit 
1PPS-Ausgang gibt es für ein paar €. Das Oszilloskop muss nur die 
Phasenlage von Pendel zu 1PPS ausmessen, d.h. wenn man das in mehreren 
Minuten Abstand macht, spielt die Genauigkeit der Zeitbasis fast keine 
Rolle mehr.

von Soul E. (soul_eye)


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Peter D. schrieb:
> Ein simpler ATmega328 kann den Capture Input mit CPU-Takt einlesen, d.h.
> hat einen Quantisierungsfehler von 50ns @20MHz (20ppm/s bzw. 0,2ppb/d).
> Irgendwelche Programmlaufzeiten spielen keine Rolle.

Ein Atmega hat synchrones Timing. Da laufen Core und IO mit dem selben 
Takt. Entsprechend sind die Latenzen der Hardware auch immer gleich. Bei 
ARM-basierten SOCs sieht es anders aus.

Deshalb sind die "kleinen" Controller für solche Aufgaben besser 
geeingnet als ein SoC oder gar ein PC.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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1 Tag  =      86.400 Sekunden
365 Tage =  31.536.000 Sekunden

Seine Uhr macht 4 Schläge pro Sekunde so wie ich es verstanden habe.

So und jetzt möchte der To wissen ob sie von 31.536.000 +/- 1 bis 10 
abweicht. Und vielleicht sogar noch genauer.

Die Anfangsbedingung start der Messung und gleichzeitiger start des 
Pendels wird wie realisiert?

von Bernd F. (metallfunk)


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Das Pendel hat 1 Hz.

Das bedeutet, dass die Pendelstange in 1 Sekunde eine mittig
angeordnete Lichtschranke 2 x durchläuft. (in unterschiedlicher
Richtung).
Das Hemmrad springt bei meiner Hemmung pro Sekunde einen Zahn weiter.

Grüße Bernd

Beitrag #7843461 wurde vom Autor gelöscht.
von Rainer W. (rawi)


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Esmu P. schrieb:
> Die Anfangsbedingung start der Messung und gleichzeitiger start des
> Pendels wird wie realisiert?

Mit dem ersten Pendeldurchgang wird die Messung gestartet - kann so 
einfach sein

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Rainer W. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Die Anfangsbedingung start der Messung und gleichzeitiger start des
>> Pendels wird wie realisiert?
>
> Mit dem ersten Pendeldurchgang wird die Messung gestartet - kann so
> einfach sein

Also beliebig? Dann stimmt die Uhrzeit ja nicht mehr.

von Stephan S. (uxdx)


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Esmu P. schrieb:
> Also beliebig? Dann stimmt die Uhrzeit ja nicht mehr.

Man misst nicht die absolute Uhrzeit sondern die Zeitdifferenz zwischen 
dem Impuls der Lichtschranke und einem Referenztimer, z.B. dem 1PPS von 
GPS, geht die Uhr falsch, wird die Differenz immer grösser.

Zur Erhöhung der Genauigkeit misst man nicht jede Sekunde sondern z.B. 
alle 2000 Pendelimpulse vs. alle 1000 1PPS-Impulse. Bei 1000 Sekunden 
kommt man schon in die Nähe von 1-2 ppm, wenn man Millisekunden messen 
kann.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Esmu P. schrieb:
> Also beliebig? Dann stimmt die Uhrzeit ja nicht mehr.

Es geht um den Gang der Uhr in Abhängigkeit von Temperatur und Druck, 
nicht um den Stand.

Esmu P. schrieb:
> ein Pendel soll sinusförmig schwingen, wenn die auslenkung zu groß wird
> dann bekommst du Oberschwingungen

Hört das Pendel dann plötzlich auf zu schwingen, oder was ist daran so 
schlimm?

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Rainer W. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Also beliebig? Dann stimmt die Uhrzeit ja nicht mehr.
>
> Es geht um den Gang der Uhr in Abhängigkeit von Temperatur und Druck,
> nicht um den Stand.
>
> Esmu P. schrieb:
>> ein Pendel soll sinusförmig schwingen, wenn die auslenkung zu groß wird
>> dann bekommst du Oberschwingungen
>
> Hört das Pendel dann plötzlich auf zu schwingen, oder was ist daran so
> schlimm?

Die Pendelfrequenz soll sich kontinuierlich mit der Pendellänge 
einstellen lassen. Und das soll wohl bei größerem Ausschlag des Pendels 
so nicht richtig möglich sein.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Stephan S. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Also beliebig? Dann stimmt die Uhrzeit ja nicht mehr.
>
> Man misst nicht die absolute Uhrzeit sondern die Zeitdifferenz zwischen
> dem Impuls der Lichtschranke und einem Referenztimer, z.B. dem 1PPS von
> GPS, geht die Uhr falsch, wird die Differenz immer grösser.
>
> Zur Erhöhung der Genauigkeit misst man nicht jede Sekunde sondern z.B.
> alle 2000 Pendelimpulse vs. alle 1000 1PPS-Impulse. Bei 1000 Sekunden
> kommt man schon in die Nähe von 1-2 ppm, wenn man Millisekunden messen
> kann.

Wenn man ein Diagramm zeichnet auf der dann auf der x-Achse die 
"richtige" Zeit eingetragen wird und auf der Y-Achse die Zeit dieser 
Uhr, dann sollte es eine Gerade im 45 Grad Winkel sein. Es werden sich 
diverse andere Störungen ergeben die dazu führen das es eben nicht so 
sein wird.

von Norbert (der_norbert)


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Esmu P. schrieb:
> Die Pendelfrequenz soll sich kontinuierlich mit der Pendellänge
> einstellen lassen. Und das soll wohl bei größerem Ausschlag des Pendels
> so nicht richtig möglich sein.

Das ist bei Pendelausschlägen jedweder Größe so!
Allerdings wirkt es sich bei geringen** Auslenkungen kaum** aus.
Wer mit g und tan() nicht gänzlich auf dem Kriegsfuß steht, kann sich 
das ja mal ausrechnen.

**Alles ist relativ.

von Rainer W. (rawi)


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Esmu P. schrieb:
> Wenn man ein Diagramm zeichnet auf der dann auf der x-Achse die
> "richtige" Zeit eingetragen wird und auf der Y-Achse die Zeit dieser
> Uhr, dann sollte es eine Gerade im 45 Grad Winkel sein.

Die Daten für das Diagramm differenzierst du besser erstmal, d.h. du 
trägst nicht die angezeigte Zeit gegen die "richtige" Zeit auf, sondern 
den Gang. Sonst siehst du da gar nichts, weil der "Bleistiftstrich" viel 
zu breit ist.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Rainer W. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Wenn man ein Diagramm zeichnet auf der dann auf der x-Achse die
>> "richtige" Zeit eingetragen wird und auf der Y-Achse die Zeit dieser
>> Uhr, dann sollte es eine Gerade im 45 Grad Winkel sein.
>
> Die Daten für das Diagramm differenzierst du besser erstmal, d.h. du
> trägst nicht die angezeigte Zeit gegen die "richtige" Zeit auf, sondern
> den Gang. Sonst siehst du da gar nichts, weil der "Bleistiftstrich" viel
> zu breit ist.
Dann drehe das Koordinatensystem uim 45 Grad und passe den Maßstab an.

von Rainer W. (rawi)


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Esmu P. schrieb:
> Dann drehe das Koordinatensystem uim 45 Grad und passe den Maßstab an.

Den Unterschied zwischen Differenzieren und Drehmatrix kannst du dir 
selber einmal ausrechnen. Du verlierst mit deinem Pragmatismus das Ziel 
aus den Augen.

von Rudi (rudils)


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Bernd F. schrieb:
> Meine mechanische Pendeluhr nähert sich der Fertigstellung.
> Die Unterschiede zwischen "kinetischer Plastik" und genauer Uhr
> sind aber ein anderes Thema.
>

Hallo Bernd

mit Interesse habe ich mitgelesen. Ich selbst habe vor 60Jahren 
Feinmechaniker gelernt. Wegen wenigen Lehrlingen waren wir zusammen mit 
den Uhrmachern auf der Berufsschule. Im späternen Leben war ich dann 
hauptsächlich erlektronisch orientiert. Durch meine Frau auch 
künstlerisch angehaucht. Deshalb hab ich folgende Meinung zu diesem 
Projekt:

Ich denke der Schwerpunkt dieser Diskussion sollte mit dem Schwerpunkt 
auf "kinetischer Plastik" liegen. Die hast du anscheinlich sehr schön 
gelöst. Mechanisch wohl auch optimal. Und wenn du die Ideen legendärer 
Uhrmacher berücksichtig hast, dann ist die Ganggenauigkeit wohl mehr als 
ausreichend. Und damit solltest du mit deinem Werk zufrieden sein.

Außer den physikalischen Schwierigkeiten, die du messen willst, fallen 
mir auch viele mechanische Randbedingungen ein, die aber meist durch 
Alterung eintreten.

Nicht umsonst haben alle Wissenschaftler, die hochgenaue Zeitmessungen 
benötigen, von einer mechanischen Lösung Abstand genommen, sobald die 
Technologie bereit war. Zunächst elektronisch mit Quarz, dann als 
Atomuhr. Die ist beim DCF77 eine riesen Einrichtung. Vielleicht kommt 
mal auch noch was besseres, evtl. Quantenzeugs.

Wenn ich noch was beitragen kann, schreib mir eine PN.

Gruß Rudi

von Stephan S. (uxdx)


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@Rudi

Ich kann Bernd verstehen, dass er nicht nur eine schöne, sondern auch 
eine möglichst genaue mechanische Uhr bauen will und auch noch externe 
Einflüsse untersuchen will. Die grosse Aufmerksamkeit hier bestätigt das 
doch, auch wenn - wie hier üblich - einige Beiträge an der eigentlichen 
Frage vorbei gehen.

von Wolle G. (wolleg)


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Norbert schrieb:
> **Alles ist relativ.

Richtig.
Ein Haar in der Suppe ist relativ viel.
Ein Haar auf dem Kopf ist relativ wenig.

von Bernd F. (metallfunk)


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Stephan S. schrieb:
> @Rudi
>
> Ich kann Bernd verstehen, dass er nicht nur eine schöne, sondern auch
> eine möglichst genaue mechanische Uhr bauen will und auch noch externe
> Einflüsse untersuchen will. Die grosse Aufmerksamkeit hier bestätigt das
> doch, auch wenn - wie hier üblich - einige Beiträge an der eigentlichen
> Frage vorbei gehen.

Diese Uhr läuft bei mir unter "Versuchsuhr".
Das Ziel ist jetzt nicht, möglichst schnell damit fertig zu werden,
sondern Fehler zu finden und weiter zu optimieren.

Und die Möglichkeiten sind fast grenzenlos, ganze Generationen von
Uhrmachern haben da Beiträge geleistet.
Den Bauplan für die Superuhr gibt es nicht, da muss man sich
im Rahmen seiner Möglichkeiten rantasten. Das ist doch eine
spannende Aufgabe.

Grüße Bernd

von Wolle G. (wolleg)


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Stephan S. schrieb:
> Man misst nicht die absolute Uhrzeit sondern die Zeitdifferenz zwischen
> dem Impuls der Lichtschranke und einem Referenztimer, z.B. dem 1PPS von
> GPS, geht die Uhr falsch, wird die Differenz immer grösser
So ist es.
Siehe auch: Wolle G. (wolleg)  vom 08.03.2025 13:22
Wolle G. schrieb:
> Dazu wurde ein Frequenzzähler/Periodendauermesser verwendet und mit
> Hilfe eines FF-IC der Abstand zwischen den Sekundenimpulsen der Uhr und
> dem Tonstart des Zeitzeichens gemessen.
> Könnte man heute evtl. so ähnlich mit DCF77 als Vergleichsbasis machen.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Wolle G. schrieb:
>> Könnte man heute evtl. so ähnlich mit DCF77 als Vergleichsbasis machen.

DCF77 ist sehr unsicher und funktioniert nur als Mittelwert über einen 
längeren Zeitraum, weil es schwierig ist, den exakten Beginn der Impulse 
zu bestimmen, das können die üblichen einfachen DCF77-Bausteine nicht 
sehr gut.

1PPS von GPS funzt auch mit einfachen GPS-Platinen sehr stabil, z.B. 
ublox Neo-6M etc

von Peter D. (peda)


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Stephan S. schrieb:
> Ich kann Bernd verstehen, dass er nicht nur eine schöne, sondern auch
> eine möglichst genaue mechanische Uhr bauen will

Für die Genauigkeit ist auch der Aufbau der Hemmung ganz entscheidend.
Es ist erstaunlich, daß selbst nach 2000 noch neue Hemmungen entwickelt 
wurden, um die Genauigkeit zu erhöhen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Hemmung_(Uhr)

Details sind leider auf seinem Bild nicht zu erkennen. Ich nehme an, daß 
er nur eine recht einfache Hemmung verwendet und daher weit weg von der 
Genauigkeit typischer Pendelhauptuhren sein wird, wie sie früher in 
Betrieben und Schulen verwendet wurden.

https://de.wikipedia.org/wiki/Hauptuhr

Genaue mechanische Uhren arbeiten mit 2 Pendeln. Damit die Schwingung 
des Hauptpendels möglichst wenig gestört wird, erfolgt die Anregung nur 
alle 30s. Auch muß es kein Anzeige- und Signaleinrichtungen treiben.

https://de.wikipedia.org/wiki/Shortt-Uhr

"Der Gangfehler dieser fast reibungsfreien Konstruktion liegt bei 
einigen Millisekunden pro Tag, was erst von temperaturstabilisierten 
Quarzuhren übertroffen wurde."

von L.S. (lagerschaden)


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@Bernd
Wie geht es jetzt bei Dir weiter, hast Du schon einen Plan?

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


Angehängte Dateien:

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Frank E. schrieb:
> GPS-Modul

Wenn ich mir einmal so ein 20 € Modul ansehe und dann diesen popeligen 
Uhrenquarz entdecke, dann ist Schluß mit der Genauigkeit bzw. 
Vertrauenswürdigkeit.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Esmu P. schrieb:
> Frank E. schrieb:
>> GPS-Modul
>
> Wenn ich mir einmal so ein 20 € Modul ansehe und dann diesen popeligen
> Uhrenquarz entdecke, dann ist Schluß mit der Genauigkeit.

Die 1PPS-Impulse werden nicht direkt von Quarz abgeleitet, sondern mit 
der GPS-Zeit korrigiert. Die sind sehr genau und auch monoton. Sozusagen 
ein GPSCXO.

: Bearbeitet durch User
von Cyblord -. (cyblord)


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Esmu P. schrieb:
> Wenn ich mir einmal so ein 20 € Modul ansehe und dann diesen popeligen
> Uhrenquarz entdecke, dann ist Schluß mit der Genauigkeit bzw.
> Vertrauenswürdigkeit.

Wäre die Genauigkeit der GPS Zeit bzw. der GPS Impuls von diesem Quarz 
abhängig könnte das GPS niemals eine annährend korrekte Position 
liefern.
Bei GPS würden 0,5s zeitliche Abweichung, 30.000km räumliche Abweichung 
verursachen.

von Bernd F. (metallfunk)


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L.S. schrieb:
> @Bernd
> Wie geht es jetzt bei Dir weiter, hast Du schon einen Plan?

Ja.
Ich bin etwas erschlagen von den Infos.

Mein Plan: Erstmal die Uhr komplett fertigbauen. Dazu gehört
noch ein ganz besonderes Teil. Das ist eine Feinregulierung
an der Pendelfeder.

Eine Gabel greift um die Pendelfeder und erlaubt, den Festpunkt
zu verschieben. Bei einem M 2 Gewinde als Verstellschraube
ergibt sich 0,4 mm/ Umdrehung. Ein Verstellweg von 0,8 mm
wäre schon ausreichend.
Minimale Auflösung der Stellschraube wäre ca. 1/60 einer Um-
drehung. Das wäre eine Verschiebung der Gabel um 0,0066 mm.
Das sollte fein genug sein.
(Eine große Herausforderung ist der Schlitz in der Gabel,
die Feder ist 0,04 mm dick, der Schlitz sollte 0,041 mm haben).

Dann noch optisch schön machen und die Glashaube bauen.

Jetzt etwas Fleißaufgabe: Erstmal möglichst genau regulieren.
Täglich Buch führen über Temperatur und Luftdruck.
Gangabweichung immer mit der gleichen Referenzuhr prüfen.

Das ist natürlich längst nicht so elegant und genau, wie die
elektronische Lösung, aber unsere Vorfahren haben die Ermittlung
der Ursachen der Abweichungen auch damit erreicht.

Grüße Bernd

von Stephan S. (uxdx)


Angehängte Dateien:

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Bernd F. schrieb:
> Jetzt etwas Fleißaufgabe: Erstmal möglichst genau regulieren.
> Täglich Buch führen über Temperatur und Luftdruck.
> Gangabweichung immer mit der gleichen Referenzuhr prüfen.

Der Luftdruck kann sich innerhalb eines Tages um 10 hPa ändern.
Siehe Anlage, am 24.02.2025

Bernd F. schrieb:
> Das Ziel soll sein, nach 100 Tagen eine Abweichung
> zur Referenzuhr? von 1-10 Sekunden bestimmen.

D.h. Du kannst erst nach 100 Tagen fein regulieren (grob geht natürlich 
schneller).

von Stephan S. (uxdx)


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Bernd F. schrieb:
> Bei einem M 2 Gewinde als Verstellschraube
> ergibt sich 0,4 mm/ Umdrehung.

Mit einem M2 Feingewinde DIN 13-2 wäre 0,25 mm möglich

von Bernd F. (metallfunk)


Angehängte Dateien:

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Stephan S. schrieb:
> Bernd F. schrieb:
>> Bei einem M 2 Gewinde als Verstellschraube
>> ergibt sich 0,4 mm/ Umdrehung.
>
> Mit einem M2 Feingewinde DIN 13-2 wäre 0,25 mm möglich

Natürlich.
Aber Schraube und Mutter (Gewindebohrer und Schneideisen)
kosten min: 50,-€. Ein wenig viel, für eine Schraube.

Mit kleinem Zeiger und Sekundenzifferblatt (20 mm Durchmesser).
reicht auch M 2 Regelgewinde.

Das Problem (fertigungsmäßig) ist die Spielfreiheit der Gabel
auf der haarfeinen Pendelfeder. Unsere Vorfahren haben aber auch
da schon sinnreiche Konstruktionen entwickelt.

Auf dem Bild so eine alte Konstruktion. Die Pendelfeder ist
völlig verbogen, man kann aber erkennen, dass durch die Schlitze
rechts und links der Pendelfeder eine gewisse Vorspannung und
Spielfreiheit erreicht wird.

Grüße Bernd

von Hans (ths23)


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Bernd F. schrieb:
> Bei einem M 2 Gewinde als Verstellschraube
> ergibt sich 0,4 mm/ Umdrehung. Ein Verstellweg von 0,8 mm
> wäre schon ausreichend.
> Minimale Auflösung der Stellschraube wäre ca. 1/60 einer Um-
> drehung. Das wäre eine Verschiebung der Gabel um 0,0066 mm.

Warum machst Du bei der Stellschraube kein Feingewinde, für Deine M2 
Schraube eine 0,2'er Steigung. Dies ist eine genormte Steigung und da 
dürfte es noch die passenden Werkzeuge geben.

Stephan war schneller

Bernd F. schrieb:
> Natürlich.
> Aber Schraube und Mutter (Gewindebohrer und Schneideisen)
> kosten min: 50,-€. Ein wenig viel, für eine Schraube.
Ja ist viel Holz, aber bei so einem Projekt würde ich da nicht sparen.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Du kannst doch den Schwerpunkt des Pendels auch unten ändern durch eine 
Nuss.

: Bearbeitet durch User
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