Berndt, ich geh mal davon aus, das Du die einfach verfügbaren
Soundkarten basierten Zeitwaagen schon gesichtet hast.
Mich wundert, das es da keine Lösung gibt, die auch den Sekungenimpuls
eines GPS nutzen (und Absolutzeit über USB, seriell) und ein 2s Pendel
lesen können.
Eine Zeitwaage benutzt der Uhrmacher, um eine Uhr schnell einzuregulieren.
Der Datenlogger soll die Langzeitbeobachtung ermöglichen, dafür sind
Zeitwaagen nicht gebaut.
(Der Datenlogger ist nebenbei natürlich auch eine Zeitwaage).
Noch mal zu meiner Messung mit diesen auffälligen Wellen: ich muss nicht unbedingt wissen warum das so ist, ich habe nicht vor meine Uhr zu optimieren (ich habe geantwortet weil jemand gefragt hat).
Allerdings würde ich erwarten dass der TO sich dazu äußert wenn er hier schon schreibt was man alles aus der Aufzeichnung eines professionellen Datenloggers erkennen kann. Und eventuell auch die Messung an einer vergleichbaren einfachen Pendeluhr mit eben so einem professionellen Datenlogger zeigt damit man vergleichen kann.
Aber ehrlich gesagt frage ich mich schon was der TO eigentlich möchte: zum einem geht es um Glaskeramik versus Invar, auf der anderen Seite schreibt der TO hier
dass die Lichtschranken schon ganz gut seien weil die LED nur kurz aufblitzt ohne das näher zu quantifizieren bzw. genaue Angaben zu der Lichtschranke zu machen. Und auch der dort erwähnte Schlitz mit 0.5 mm ist nichts besonderes, die von mir erwähnte Gabellichtschranke von Optek gibt es z.B. mit einer Apertur von 0.08 mm auf der Sensorseite.
So eine "einfache" Pendeluhr wird man auch kaum mit einem Datenlogger
optimieren können.
Das gesamte Räderwerk ist von der Präzision sehr weit von dem Uhrwerk
einer Präzisionsuhr entfernt. Dazu kommt noch das Schlagwerk,hier wird
mechanisch Kraft vom Gehwerk abgenommen, um Hebel zu bewegen.
(Das müsste man komplett entfernen).
Die Hemmung ist bei solch einer Uhr meist ein gebogenes Stahlteil.
Eine Präzisionsuhr hat hier einen massiven Anker mit Rubinpaletten.
Sie läuft auch mit viel weniger Kraft (weniger als ein Zehntel, dass
eine Gebrauchsuhr hat).
Das entscheidende Teil ist das Pendel als Taktgeber, deswegen wird da ja
so ein Aufwand getrieben.
Dann kommen noch 1000 Feinheiten dazu, die eine Gebrauchsuhr von einer
PPU unterscheiden. Eine gute PPU hatte fast den Wert eines kleinen Hauses.
Fehler im Räderwerk lassen sich durchaus lokalisieren. Dazu braucht man
die genauen Zähnezahlen jedes Zahnrades. Interessant wird es, wenn Fehler
nur in bestimmten Kombinationen auftreten.
Deswegen habe ich bei meiner "Uhr" auf ein mechanisches Uhrwerk
verzichtet. Ich könnte keine Zahnräder mit der nötigen Genauigkeit
herstellen.
Zu den drei Lichtschranken: Die sind für den Antrieb nötig. Die mittlere
kann ich auch für den Datenlogger nutzen. Der Schaltpunkt ist der Eintritt
der Schaltfahne in den Lichtstrahl, das ist genau genug.
Aber ehrlich gesagt frage ich mich schon was der TO eigentlich möchte:
Der TE möchte mit seinen Mitteln eine möglichst genaue Uhr bauen und er möchte den Einfluss von Temperatur und Luftdruck auf die Genauigkeit seiner Uhr erfassen.
Was er dazu braucht ist ein System, das ihm erlaubt die Abweichung von der echten Zeit (GPS) in einem angemessenen Zeitraum zu erfassen. Ich bin der Meinung, dass ein Zeitraum im Bereich von 1-3 Stunden erreichbar ist.
Was er dazu braucht ist ein System, das ihm erlaubt die Abweichung von
der echten Zeit (GPS) in einem angemessenen Zeitraum zu erfassen. Ich
bin der Meinung, dass ein Zeitraum im Bereich von 1-3 Stunden erreichbar
ist.
Dann sollte dem TO klar sein dass die Lichtschranke dafür entscheidend ist (u.a. deren Apertur), diese Erkenntnis hat er aber offensichtlich nicht.
Wenn er nur nach 100 Tagen feststellen will ob seine Uhr auf 1 Sekunde genau geht (davon schrieb er in diesem Thread auch mal) reicht eine DCF77 Uhr und visuelle Kontrolle der angezeigten Zeit. Und nur für das Loggen der Umweltdaten braucht es keine GPS Uhrzeit.
Wenn er nur nach 100 Tagen feststellen will ob seine Uhr auf 1 Sekunde
genau geht (davon schrieb er in diesem Thread auch mal) reicht eine
DCF77 Uhr und visuelle Kontrolle der angezeigten Zeit
Er will das natürlich früher wissen, damit er seine mechanischen Werte (v.a. Länge des Pendels) nachregulieren kann. Das geht in 1 h (= 3600000 Millisekunden) mit GPS und einfacher µC-Programmierung auf 1 ppm genau. Der Streit hier geht jetzt darum, wie.
Einfluss von Temperatur und Luftdruck auf die Genauigkeit seiner Uhr
erfassen.
Den größten Einfluss wird die Temperatur haben, weil sich durch
Ausdehnung
die Pendellänge ändert.
Da gibt es Kompensationsmethoden, siehe hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Kompensation_(Uhr)
Das habe wir schon längst durch, seine Uhr hat ein Pendel aus Glaskeramik.
Und ein Messfenster von 3 Stunden ist m.E. auch doof, weil die Umgebung der Uhr längere Phasen hat (vulgo Tag/Nacht bzw. deren z.B. Temperaturänderung).
Oder vertu' ich mich da?
Ich nehme an, wenn man in 3 Stunden feststellt, das die Uhr zu langsam läuft, die Messung aber von 11:00 bis 14:00 "in der Sonne" stattfand, dann reguliert man die Uhr schneller (bzw. das Pendel, eine Uhr isses ja noch nicht) und nachts wenn's kalt wird holt sie wieder derbe auf.
Erst Recht dann, wenn es Winter wird.
Genau das will er ja erfassen, das ist das Kernthema des Threads. Mit welchen Mitteln mache ich das.
Der TE ist Anfäger in Programmierung, also kann man Assembler, aufwendige µC etc vergessen. Micropython oder Arduino-ähnliche Srache ist angesagt. Und er braucht für längere Phasen (wenn es um Bruchteile von ppm geht) auch viel Speicher für die werte.
Einfluss der Apertur der Lichtschranke: Siehe Anhang, aus dem Datenblatt der OPB830 und OPB840 gegenübergestellt damit man es sofort sieht, das gilt so ähnlich natürlich auch für Lichtschranken von anderen Herstellern. Welche von beiden würde man nehmen wenn man mit möglichst kleiner Streuung der Messwerte eine möglichst genaue Zeitmessung des Durchgangs eines Objekts durch die Lichtschranke machen will?
Was mich an dem Datenblatt stört, ist die fehlenede Angabe zur genutzten Wellenlänge von Sender und Empfänger. Fremdlicht könnte ein entscheidnedes Kriterium sein, also sollte man den Empfänger so wählen, dass nur IR länger als 800 nm detektiert wird.
Eine Apertur von 0,3 / 0,5 / 1,0 mm bei Sender und Empfänger herzustellen ist easy, Kappe aus schwarzem POM davor und passendes Loch bohren. Das Ausrichten ist dann Feinarbeit, geht aber.
Was mich an dem Datenblatt stört, ist die fehlenede Angabe zur genutzten
Wellenlänge von Sender und Empfänger. Fremdlicht könnte ein
entscheidnedes Kriterium sein, also sollte man den Empfänger so wählen,
dass nur IR länger als 800 nm detektiert wird.
Eine Apertur von 0,3 / 0,5 / 1,0 mm bei Sender und Empfänger
herzustellen ist easy, Kappe aus schwarzem POM davor und passendes Loch
bohren. Das Ausrichten ist dann Feinarbeit, geht aber.
Was mich an dem Datenblatt stört, ist die fehlenede Angabe zur genutzten
Wellenlänge von Sender und Empfänger.
Die Angabe "Input Diode LED (See OP240 for additional information—for reference only)" ist im Datenblatt ja auch schwer zu finden, und dann muss man noch die Angabe "890 nm" im Datenblatt der OP240 finden...
Und für den "Output Transistor (See OP550 for additional information—for reference only)" findet sich ebenfalls das Datenblatt mit mehr Details.
Eine Apertur von 0,3 / 0,5 / 1,0 mm bei Sender und Empfänger
herzustellen ist easy, Kappe aus schwarzem POM davor und passendes Loch
bohren.
Genauso einfach wie ein 0.08 mm Loch, mit dieser Apertur gibt es ebenfalls Gablelichschranken (vermutlich auch noch kleiner).
Ich bin jetzt raus, der TO hat bereits geschrieben dass seine Lichtschranken gut genug sind (nach wie vor ohne weitere Angaben zum genauen Typ) und er bekommt hier sicher weiter genügend praxistaugliche Vorschläge...
Die schnurgerade Linie gibt es halt in der Natur nicht. Da ist alles
mehr oder weniger dynamisch und pendelt halt um einen Mittelwert. Der
Mittelwert einer vollen Sinusschwingung ist nun mal 0. Insofern wäre ein
sinusförmiger Verlauf ideal.
Was soll da eine Sinusschwingung?
Dann schau Dir einfach mal in der vom TO geposteten Grafik, https://www.mikrocontroller.net/attachment/preview/703777.jpg, den Verlauf von Temperatur (rot), Druck (gelb) und die Gangabweichung (braun) an. Das sind sinusförmige Verläufe und das ist für solche Prozesse auch normal. Auch ein eingeschwungener Regelkreis pendelt um einen Mittelwert. Je gleichmäßiger er das tut um so besser ist die Regelcharakterristik eingegestellt. Eine "schurgerade" Linie wäre zwar wünschenswert aber dann würde der Regelkreis nicht mehr funktionieren, der braucht nämlich die Regelabweichung, um den gewünschten Regelwert einstellen zu können. Das Ganze soll natürlich möglichst gleichmäßig ablaufen und das funktioniert am Besten wenn die Abweichungen einen sinusförmigen zeitlichen Verlauf haben.
Glaskeramik von Schott ist schon auf dem Datenblatt deutlich besser,
deswegen habe ich das genommen.
Welchen Typ Glaskeramik von Schott benutzt Du denn? Da gibt es zum einen mehrere Sorten mit jeweils verschiedenen Klassen bezüglich des Ausdehnungkoeffizienten.
Mit der Briefmarke kann ich nichts anfangen. Warum zitierst du nicht den TO?
Wenn ein Regler sinusförmig schwingt, ist die Verstärkung zu hoch eingestellt.
Eine "schurgerade" Linie wäre zwar wünschenswert aber dann würde der
Regelkreis nicht mehr funktionieren, der braucht nämlich die
Regelabweichung, um den gewünschten Regelwert einstellen zu können.
Um so eine Restregelabweichung zu vermeiden, wurde der Integralanteil erfunden.
Bohren ergibt meist eine rund Öffnung, falls man sich nicht zu dusselig anstellt. Und für die OPB830 bzw. OPB840 steht's im Datenblatt, dass sie rechteckig ist.
Falls es hier jemand interessiert:
Invar und Glaskeramik.
Jetzt gerade gelesen, Du verwendest Robax. Das ist eigentlich bezüglich Ausdehnungskoeffizient das Schlechteste was Schott da anbietet, auch wenn es besser als Invar ist. Das Zeug ist eigentlich für die Glastüren von Kaminöfen gedacht. Da geht es halt darum Spannungsrisse wegen der großen Temperaturdifferenzen zu vermeiden, was mit einem geringen Ausdehnungskoeffizienten am besten gelingt. Die Frage ist halt wie genau der Ausdehnungskoeffizient da eingehalten wird.
Wie von Hinz schon angemerkt wäre Zerodur die bessere Wahl, dürfte aber auch deutlich teurer sein. Ein Maßstab aus Zerodur (ca. 1,5cm breit, 1,5mm dick und 1m lang) kostet dann aber auch um die 3000-4000€. Klar bezüglich des Ausdehnungskoeffizienten ist der natürlich excellent.
Eine andere Frage ist, ob Zerodur sich auf Grund seiner mechanischen
Eigenschaften überhaupt dafür nutzen lässt.
Doch das geht schon. Das ist ausreichend stabil. Wir hatten z.B. auch Stufenendmaße aus Zerodur. Stöße gegen das Material sollte man halt vermeiden, das gibt nämlich unschöne Ausplatzungen etwa so wie bei einer Glasplatte, wenn mit einem harten Gegenstand an die Kante schlägt. Zerodur steckt bis zu einem gewissen Grad Biegelasten weg, aber wenn es zuviel wird bricht es einfach. Zug- bzw. Druckbelastungen, wie sie bei einem Pendel auftreten, sind kein Problem. Man muß sich halt was überlegen wie man das Pendel mechanisch einspannt. Bei uns wurden die Maßstäbe mit einem speziellen Öl auf die Unterlage aufgeklebt.
Auf dem Arduino Nano Board wird der ATmega328 verwendet. Wenn du in das
Datenblatt dieses µC guckst, siehst du, dass der genau drei Ports
besitzt, bezeichnet als "Port B" (8 Bit), "Port C" (7 Bit) und "Port D"
(8 Bit).
Beim Arduino Nano sind einige der Port-Pins fest belegt, z.B. für ext.
Takt (2), serielle Kommunikation (2).
Richtig, macht am Ende, nach Deiner Rechnung, 23 nutzbare Portpins,die alle einzeln ansprechbar sind, d.h. jeder Portpin kann für eine spezielle Aufgabe genutzt werden.
Allerdings gibt es einen Unterschied zwischen dem Dabla des Atmega und dem realen Nanoboard, auf Letzterem sind es genau 2 Portpin weniger, aber es reicht trotzdem locker. Auf dem Nanobrettel sind vom Port B nur 6 Pins (PB0 -PB5), Port C 7Pins (PC0-PC6) und bei Port D 8 Pins herhaus geführt. Und ja einige der Portpins PC6, PD0, PD1, PD4 und PD5 sind für spezielle Augaben vorgesehen und die sollte man natürlich möglichst nicht benutzen. Man kann die natürlich auch andereitig verwenden,, wenn mann die speziellen Anwendungszwecke nicht braucht. Trotz dieser Sonderpins sind immer noch 16 Portpins frei verfügbar und das ist für das was der TO vor hat bei weitem ausreichend.
Mit der Briefmarke kann ich nichts anfangen. Warum zitierst du nicht den
TO?
Dann putz einfach mal die Brille. Falls Du das Putztuch nicht findest hier noch der Link Beitrag "Re: Datenlogger Pendeluhr". Scheint ja ja wirklich schwierig zu sein das selbst hinzubekommen
Wenn ein Regler sinusförmig schwingt, ist die Verstärkung zu hoch
eingestellt.
Eine "schurgerade" Linie wäre zwar wünschenswert aber dann würde der
Regelkreis nicht mehr funktionieren, der braucht nämlich die
Regelabweichung, um den gewünschten Regelwert einstellen zu können.
Um so eine Restregelabweichung zu vermeiden, wurde der Integralanteil
erfunden.
Ein Regelkreis braucht immer eine Regeldifferenz. Der Integralanteil verschiebt die Regeldifferenz nur in Richtung 0, sie ist aber niemals konstant 0, dann wäre es keine Regelung mehr.
Wenn Schott für Robax für den Ausdehnungskoeffizient zwischen 20°C und
700°C eine mögliche Abweichung von ±0,5 x 10−⁶/K angibt, hält sich
Schott doch wohl möglicherweise auch daran, oder?
Natürlich werden die das einhalten. Die Angabe bedeutet halt, daß der reale Ausdehnungskoeffizient +0,5 x 10−⁶/K oder auch -0,5 x 10−⁶/K betragen kann, je nachdem was für ein Charge man erwischt. Der Focus liegt bei Robax halt nicht auf Messtechnik. Für den vorliegenden Fall natürlich nicht relevant.
