Hmmm, was sehen wir hier? Was bedeutet es?
Dass der gemessene Wert für die Luftfeuchte sich mit der Zeit ändert (s. y-Achse).
:
Bearbeitet durch User
Ja, natürlich. Nur sind diese Parameter nicht unabhängig kompensierbar.
Parameter im Pendel Gehäuse:
Medium Luft, die Dichte ist abhängig:
-
von der Zusammensetzung des Mediums (nur Feuchte ist nicht ausreichend)
-
Temperatur (1. Vacuum ist gut, nur die Temperatur läßt sich dann nicht mehr so einfach messen) Wie lange muß man warten bis sich im Pendelstab eine gleichmäßige Temperatur eingestellt hat?
-
Druck (der Druck ist im Gehäuse keine Konstante)
-
Pendelfeder oder keine Pendelfeder? Die Pendelfeder gibt Wärmeenergie ab
-
PPU's mit Holzpendel habe einen ellipsenförmigen Querschnitt, deine ist rechteckig. Sie erzeugt mehr Reibungswärme und Strömungswirbel im Medium
Das sind Baustellen...
Die anderen Störquellen wurden bis auf die Erdrotation hier schon angemerkt.
Aber so etwas willst aber nicht nachbauen: https://www.erwinsattler.com/ nach unten scrollen
:
Bearbeitet durch User
Eine Luftdruckkompensation ist geplant.
Dann aber eher nach diesem System:
Grüße Bernd
Angehängte Dateien:
-
aneroid_dosen_2.png
(340 KB)
Zu deinem Projekt:
siehe Wikipedia: Die Besonderheit der Shortt-Uhren besteht darin, dass sie von atmosphärischen Störungen sowie Störungen durch Reibung weitgehend befreit sind. Das wird durch eine Trennung in Haupt- und Nebenuhr erreicht. In der Hauptuhr schwingt ein fast freies Pendel in einem evakuierten Gehäuse. Eine zweite auf die Hauptuhr synchronisierte Pendeluhr enthält alle anderen beweglichen Teile, deren mechanische und sonstige Störungen die Hauptuhr beeinträchtigen könnten. Der Gangfehler dieser fast reibungsfreien Konstruktion liegt bei einigen Millisekunden pro Tag, was erst von temperaturstabilisierten Quarzuhren übertroffen wurde.[3]
Medium Luft, die Dichte ist abhängig:
von der Zusammensetzung des Mediums (nur Feuchte ist nicht ausreichend)
Selbst die relative Feuchte sagt nicht sonderlich viel aus. Für die Dichte ist die absolute Feucht (zusammen mit der Temperatur) wichtig, weil das Sättigungsverhalten für die Dichte nicht relevant ist, sondern es nur auf die Verringerung der molaren Masse durch den Wasserdampfanteil an kommt.
:
Bearbeitet durch User
Zu deinem Projekt: siehe Wikipedia: Die Besonderheit der Shortt-Uhren besteht darin, dass sie von atmosphärischen Störungen sowie Störungen durch Reibung weitgehend befreit sind. Das wird durch eine Trennung in Haupt- und Nebenuhr erreicht. In der Hauptuhr schwingt ein fast freies Pendel in einem evakuierten Gehäuse. Eine zweite auf die Hauptuhr synchronisierte Pendeluhr enthält alle anderen beweglichen Teile, deren mechanische und sonstige Störungen die Hauptuhr beeinträchtigen könnten. Der Gangfehler dieser fast reibungsfreien Konstruktion liegt bei einigen Millisekunden pro Tag, was erst von temperaturstabilisierten Quarzuhren übertroffen wurde.[3]
Das sind aber zwei völlig unterschiedliche Konzepte.
So ein Unterdruckbehälter im Wohnzimmer? Schon mal an den WAF gedacht?
Eine Pendeluhr an der Luft (im Schutzgehäuse), hat deutlich mehr Baustellen, um genau zu werden.
Ich melde mich jetzt erstmal ab. Erstmal werden erste Baustellen abgearbeitet:
- Der Datenlogger kommt in sein Kleingehäuse, damit dieser Kabelwust verschwindet.
- Der BM 280 (Umweltsensor) kommt in den (provisorischen) Uhrkasten.
- Dieser Kasten bekommt noch eine Glasscheibe.
- Mindestens 1 Woche Messung.
Dann melde ich mich wieder. Grüße Bernd
Was ist ein WAF? https://de.wikipedia.org/wiki/Woman_acceptance_factor#Quellen
:
Bearbeitet durch User
Aber lesen tust du schon noch hier, oder?
Ich würde als erstes die Amplitude des Pendels stark reduzieren, und zwar so das die drei Lichtschranken sicher durchfahren werden. Mehr nicht.
Zweites, um es Wohnzimmer tauglich werden zu lassen das Pendel in einen luftdichten Käfig, oder stufig in einen zweiten, aus einem Metallrahmen mit darauf geklebten Glasscheiben unterzubringen und mit einer Vacuumpumpe den Druck zu reduzieren. Den Unterdruck messen und so justieren bis das gewünschte Ergebnis dabei herauskommt. Vorschlag: Stufe 1: 1/4 Normaldruck Stufe 2: noch einmal 1/4.
Die Pumpe oder Pumpen mit den Ventilen passen auf jeden Fall unter das Gehäuse.
Den Unterdruck messen ...
Das Pendel interessiert sich nicht für den Differenzdruck zum Raum. Beeinflusst wird es durch den absoluten Druck.
Verstehst du nichts? Es wird ein geringes Vaccum erzeugt und das soll eingehalten werden. Dazu muß man messen.
Dazu muß man messen.
Aber bestimmt nicht den Unterdruck (=Druck gegenüber der Umgebung), sondern den Absolutdruck (=Druck gegenüber Vakuum).
Sonst ändert sich der Messwert mit jeder Wetteränderung, auch wenn sich am Kammerdruck überhaupt nichts ändert.
Ist das umgangssprachlich nicht zu verstehen? Oder möchtest du Haare spalten?
Ist das umgangssprachlich nicht zu verstehen?
Das ist der Unterschied zwischen einem Absolutdrucksensor (mit einem Port) zu einem Differenzdrucksensor (mit zwei Ports), d.h. zwei ziemlich verschiedene Sensoren.
Wenn es um Messtechnik geht und nicht um Stammtischgespräche, sollte man so genau schon sein.
:
Bearbeitet durch User
Du willst es absichtlich nicht verstehen, da
der Arduino mit den Sensoren die Auswertung betrifft und eventuell auch die Pendelansteuerung. Keine Ahnung ob der TO es so macht oder es nur frei pendeln läßt.
Mit der Erzeugung des minimalen Vacuums hat der Arduino prinzipiell erst einmal nichts zu tun.
Nur wenn er ein echtes Vaccum hat, keine Ahnung ab wann es definiert ist, dann braucht er die Temperatur und die Dichte nicht mehr messen. Es ist dann einfach irrelevant.
Das ist dann die vollkommen beste Umgebung eines freischwingenden Pendels.
Aber es gibt verschiedene Stufen der Vacuum Benennung, das weis ich. Bin nur zu faul um nachzusehen.
Der TO kann den optimalen Druck im Uhrenkasten durch ausprobieren selber herausfinden.
Nur wenn er ein echtes Vaccum hat, keine Ahnung ab wann es definiert ist, ...
Es gibt kein "echtes Vaccum". Die Funktion des Pendels hängt ganz bestimmt nicht von einer Definition ab, sondern von der Physik.
... dann braucht er die Temperatur und die Dichte nicht mehr messen.
... zu messen.
Um die Temperaturmessung wird er auch im Vakuum nicht umhin kommen. Immerhin wirkt die Temperatur noch auf die Pendellänge. Die Temperatur bleibt also auch im Vakuum relevant.
Wenn man sich schon Gedanken um die Definition von Vakuum machst, müsste man sich auch noch um den Strahlungsdruck, sowohl der Einstrahlung als auch der Abstrahlung kümmern, so dass die Form des Pendels, die Wärmeleitung und der Emissionskoeffizient ins Spiel kommen :-)
Der TO kann den optimalen Druck im Uhrenkasten durch ausprobieren selber herausfinden.
Was willst du da groß probieren? Wo kein Gas drin ist, kann auch kein Gas stören.
Sobald eine Dämpfung der Schwingung durch Reibung in der (Rest-)Atmosphäre vorhanden ist, entsteht eine Verzögerung der Pendelbewegung und die Energie muss vom Antrieb nachgeliefert werden. Das betrifft natürlich auch die Lagerreibung. Wesentlich für einen nicht konstante Gang der Uhr sind Schwankungen bei den Einflussgrößen. Ein gleichmäßiger Gang lässt sich durch Justage der Pendellänge auf 0 bringen.
:
Bearbeitet durch User
Um die Temperaturmessung wird er auch im Vakuum nicht umhin kommen. Immerhin wirkt die Temperatur noch auf die Pendellänge. Die Temperatur bleibt also auch im Vakuum relevant.
Nein, eben nicht. Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur. Selbst im Weltall, quasi Vacuum beträgt die Temperatur so ca. 3,5 Kelvin.
Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur.
Das Pendel besteht ja nicht aus Vakuum.
Um die Temperaturmessung wird er auch im Vakuum nicht umhin kommen. Immerhin wirkt die Temperatur noch auf die Pendellänge. Die Temperatur bleibt also auch im Vakuum relevant.
Nein, eben nicht. Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur. Selbst im Weltall, quasi Vacuum beträgt die Temperatur so ca. 3,5 Kelvin.
Was willst du da groß probieren? Wo kein Gas drin ist, kann auch kein Gas stören.
Er kann ja nur ein Teilvacuum erzeugen, also ist da noch Gas drinne.
Er könnte Ja die Luft herauslassen und durch ein leichteres Gas z.b. He ersetzen. Das gibt es für kleines Geld überall für die Kinderbelustigung...
Sobald eine Dämpfung der Schwingung durch Reibung in der (Rest-)Atmosphäre vorhanden ist, entsteht eine Verzögerung der Pendelbewegung und die Energie muss vom Antrieb nachgeliefert werden. Das betrifft natürlich auch die Lagerreibung
Ich würde als erstes die Amplitude des Pendels stark reduzieren, und zwar so das die drei Lichtschranken sicher durchfahren werden. Mehr nicht.
Dazu müßte man den genauen Aufbau des Pendels oder besser die genaue Auslenkung kennen. Bei Auslenkungen >=5° kann man die Amplitude nicht einfach verringern, weil sie da merklichen Einfluß auf die Schwingungsdauer, sprich Frequenz, hat. Nur für Auslenkungen kleiner 5° ist der Einfluß der Amplitude auf die Schwingsdauer nahezu 0, nennt man auch Isochronie.
Zweites, um es Wohnzimmer tauglich werden zu lassen das Pendel in einen luftdichten Käfig, oder stufig in einen zweiten, aus einem Metallrahmen mit darauf geklebten Glasscheiben unterzubringen und mit einer Vacuumpumpe den Druck zu reduzieren.
Im Vakuum muß so ein Pendel schon gar nicht laufen. Ein druckdichtes Gehäuse, welches Luftzug, Luftfeuchtigkeits- und Luftdruckschwankungen fern hält wäre ausreichend. Wie weit man da den Aufwand treiben muß, muß der TO selbst entscheiden. Vermutlich dürfte bei ihm ein Gehäuse, welches den Luftzug eliminiert ausreichend sein. Luftdruckschwankungen kann man konstruktiv ausgleichen (s. hier https://www.erwinsattler.com/kollektion/praezisionspendeluhren/) und Temperaturschwankungen gleicht man über passend gewähltes Material für das Pendel aus.
Aber das müssen wir dem Bernd ganz bestimmt nicht erzählen, das weis der selbst und dieses Pendel wird wohl nicht sein erstes sein welches er fertigt. Ganz sicher kann der Bernd auf Hinweise aus der Knalltüte verzichten. Ich denke mal was den Bau von Uhren und Pendeln betrifft ist der Bernd uns hier allen weit voraus, da können wir eher von ihm lernen.
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur.
Das Pendel besteht ja nicht aus Vakuum.
?????????????????????????
H. H. schrieb:
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur.
Das Pendel besteht ja nicht aus Vakuum.
?????????????????????????
Deine Tastatur klemmt.
Was verstehst du daran nicht?
Im Vakuum ist die Temperatur des Pendels durch Strahlungsgleichgewicht und (etwas) Wärmeleitung bestimmt. Materie besitzt immer eine Temperatur. Oder meinst du, ein Quecksilberthermometer würde "Error" anzeigen, wenn du damit versuchst, die Temperatur des Pendels zu messen?
:
Bearbeitet durch User
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur.
Das Pendel besteht ja nicht aus Vakuum.
?????????????????????????
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
H. H. schrieb:
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur.
Das Pendel besteht ja nicht aus Vakuum.
?????????????????????????
Deine Tastatur klemmt. Was verstehst du daran nicht? Im Vakuum ist die Temperatur des Pendels durch Strahlungsgleichgewicht und (etwas) Wärmeleitung bestimmt. Materie besitzt immer eine Temperatur.
Vacuum hat keine Materie. Außerdem mißt er ja nicht die Temperatur des Pendels.
:
Bearbeitet durch User
Rainer W. schrieb:
Um die Temperaturmessung wird er auch im Vakuum nicht umhin kommen. Immerhin wirkt die Temperatur noch auf die Pendellänge. Die Temperatur bleibt also auch im Vakuum relevant.
Nein, eben nicht. Im Vacuum gibt es per Definition keine Temperatur. Selbst im Weltall, quasi Vacuum beträgt die Temperatur so ca. 3,5 Kelvin.
Nein da liegt die Knalltüte komplett falsch. Das betrifft nur das Vakuum selbst. Körper die sich im Vakuum befinden können durch Strahlungswärme sehr wohl aufgeheizt werden und eine deutlich höhere Tempratur als das Vakuum selbst haben. Um beim Beispiel Weltraum zu bleiben, von der Sonne angestrahlte Körper können durchaus auf 393K 120°C) oder mehr erwärmt werden.
Außerdem mißt er ja nicht die Temperatur des Pendels.
Logisch weil er momentan davon ausgeht, daß das Pendel die Umgebungstemperatur annimmt, weil es ist ja nicht im Vakuum. Im Vakuum muß er halt zwingend ein Körperthermometer nehmen, um die Temperatur des Pendels zu messen.
hmmm, du verstehst wohl rein gar nichts. Woher nimmst Du die Strahlungswärme? Und natürlich wenn die Sonne das Pendel erwärmt, dann kann er die Pendeltemperatur ja so nicht messen. Also purer Unfug was du schreibst.
hmmm, du verstehst wohl rein gar nichts. Woher nimmst Du die Strahlungswärme? Und natürlich wenn die Sonne das Pendel erwärmt, dann kann er die Pendeltemperatur ja so nicht messen. Also purer Unfug was du schreibst.
Bist wohl Vakuumexperte, hast es zwischen den Ohren.
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
hmmm, du verstehst wohl rein gar nichts. Woher nimmst Du die Strahlungswärme? Und natürlich wenn die Sonne das Pendel erwärmt, dann kann er die Pendeltemperatur ja so nicht messen. Also purer Unfug was du schreibst.
Bist wohl Vakuumexperte, hast es zwischen den Ohren.
Bei Dir ist nichts, nicht einmal ein Vacuum!
Ich bin ja nicht der Erste, der sich so einen Datenlogger baut.
https://www.henschke-geraetebau.de/dr/Zeitwaage.html
Weiter unten gibt es dann Auswertungen.
Grüße Bernd
Ich bin ja nicht der Erste, der sich so einen Datenlogger baut.
Natürlich nicht. Lass dich von den Spinnern hier nicht verwirren.
Ich bin ja nicht der Erste, der sich so einen Datenlogger baut. https://www.henschke-geraetebau.de/dr/Zeitwaage.html Weiter unten gibt es dann Auswertungen. Grüße Bernd
Danke😁😁😁
Selbst im Weltall, quasi Vacuum beträgt die Temperatur so ca. 3,5 Kelvin.
Dann erzähl mal, warum die Oberfläche des Mondes am Tag Temperaturen von über 120°C erreicht - und das im fast perfekten Vakuum. Eine Atmosphäre gibt es dort bekanntlich nicht.
:
Bearbeitet durch User
Ab in die Box. So ein Holzbrett mit Steckbrett usw. kann ja kein Dauerzustand sein.
Passt: Das Flachband ist am Umweltsensor angeschlossen und kommt noch in den Uhrkasten. Dieser Uhrkasten bekommt (später mal) unten ein Fach für Netzteil, Schaltelektronik und Datenlogger.
Wichtig ist es, beim Wechsel der Speicherkarte nicht die Frontscheibe öffnen zu müssen.
Grüße Bernd
Angehängte Dateien:
-
IMG_0140.JPG
(210 KB)
Dieser Uhrkasten bekommt (später mal) unten ein Fach für Netzteil, Schaltelektronik und Datenlogger.
Würde ich nicht machen, das Netzteil gehört abgesetzt, weil es Wärme produziert.
Dann erzähl mal, warum die Oberfläche des Mondes am Tag Temperaturen von über 120°C erreicht - und das im fast perfekten Vakuum. Eine Atmosphäre gibt es dort bekanntlich nicht.
Moin Rainer!
Diese Person versucht in verschiedenen Beiträgen überall gegenzusprechen.
Ich bin auch bis zu einem Punkt darauf rein gefallen.
Schau dir nur mal die Namenskonstellation an.
Alleine das sieht schon extrem nach Verarsche aus.
Lohnt nicht damit zu diskutieren.
Ist wahrscheinlich sehr einsam und versucht wenigstens so Kontakt zu anderen Menschen zu bekommen.
Meine Meinung.
Bernd F. schrieb:
Dieser Uhrkasten bekommt (später mal) unten ein Fach für Netzteil, Schaltelektronik und Datenlogger.
Würde ich nicht machen, das Netzteil gehört abgesetzt, weil es Wärme produziert.
Du hast recht. Eigentlich habe ich da ein Steckernetzteil. Das bleibt dann draußen.
Was aber noch in das Fach kommt: Die Reguliergewichte. Da muss ich mal einen Satz bauen. Vorher brauche ich noch eine Feinwaage, um das Milligramm zu messen.
Grüße Bernd
:
Bearbeitet durch User
Moin,
Ich habe mir vor Jahren ein paar Gedanken gemacht, ob man die Gangleichheit eines freischwingenden Pendel durch Hybrid-Methoden auf SW-Basis auch verbessern könnte. Die diversen Empfindlichkeiten des Pendels auf seine Schwingungsperiode sind ja bekannt. Deshalb möchte ich eine mögliche technische Alternative zur Diskussion präsentieren. Aber hier erst einmal einen Überblick auf die wichtigste Pendelproblematik.
Temperaturabhängigkeit:
Obwohl man schon seit langer Zeit erfolgreich versucht hat, die Temperaturabhängigkeit durch Invar- oder Quarzstäbe massgeblich zu verbessern, durch sinnvolle Temperaturkompensationsmethoden weitgehend auszugleichen, lässt der Einfluß der Gehäuse-Luftstratifizierung trotzdem nicht gut in den Griff zu bekommen, es sei denn, man würde durch Luftumwälzvorrichtungen die Stratifizierung unterbinden. Das ist natürlich keine Lösung, weil dadurch mit großer Wahrscheinlichkeit durch unkontrollierte Luftströmungen die Pendelbewegung beeinflusst werden würde. Besser wären mehrere vertikal angebrachte Temperatursensoren, um das Temperaturprofil des Gehäuseinneren erfassen zu können.
Nur schwer lässt sich auch die Temperaturabhängigkeit der Pendelaufhängung quantifizieren. Ferner ist die Invarlegierung langzeitmässig nicht immer stabil und leidet manchmal unter nichtvoraussagbaren molekularen und metallurgigen Anomalien die nur mit hohem Aufwand und Testen quantifiziert bzw. eliminiert werden können und erhöhen die Herstellungskosten beträchtlich. Auch die erforderliche Temperatur kompensierte Befestigung des Pendelgewichts erfordert viel Berechnung und Sorgfalt und geeignete Materialien.
Einfluß des Luftdrucks:
Dieser lässt sich durch verschiedene mechanische Methoden wie Aneroid Schwerpunktverschiebung größtenteils und einigermassen erfolgreich kompensieren. Auch das ist nicht leicht zu beherrschen und benötigt viel Wissen, um es in den Griff zu bringen.
Luftfeuchtigkeit:
Der Einfluß der Luftfeuchtigkeit ist relativ klein, aber nicht übersehbar.
Pendelausschlagsstabilität:
Durch die bekannte isochrone Abhängigkeit der Pendelperiode auf seinen Pendelausschlag ist man auch hier gezwungen durch geeignete Konstruktionsmassnahmen die Pendelamplitude genau einzuhalten.
Auch Gravitationsveränderungen, der Mond können einen geringen periodischen Einfluß haben, die bei sehr hochwertigen Systemen nachweisbar sind.
Gibt es noch andere praktische Möglichkeiten? Vielleicht.
Da die meisten Faktoren die zur Periodenunsicherheit führen mathematisch bestimmt werden können, müsste es theoretisch möglich sein durch geeignete Messwertaufnehmer jene Einflüsse zu quantifizieren und mathematisch zu modellieren und dann sinnvoll abzuziehen. Man lässt also das Pendel so wie es ist frei schwingen und erfasst nur seine Schwingung mit geeigneter berührungsfreier Methode mit der gegebenen natürlichen Abhängigkeiten und arbeitet dann nur noch mit diesem Messwert. Auch könnte man durch Erfassung der Zeitdauer zwischen zwei Punkten nahe dem vertikalen Mittelpunkt (Pendelgeschwindigkeit) die Pendelauslenkung in Realzeit berechnen, weil in diesen Bereich die Geschwindigkeit maximal ist und genau erfasst werden kann.
Wie könnte man so ein Konzept realisieren?
Die Pendelperiode wird also durch einen geeigneten optischen Sensor dem Capture Timer eines uC zugeführt und mit us Auflösung erfasst. Der errechnete Aggregat-Korrekturwert (Temperatur und alle anderen wichtigen Störeinflüsse) wird dann der erfassten Pendelzeitdauer beigefügt (subtrahiert oder addiert) und mit einem Counter/Timer sinnvoll ausgegeben, um ein Schrittschaltuhrwerk damit korrigiert zu betreiben. Somit sollte es möglich sein, die Einflüsse auf die Gangstabilität eines Pendels beträchtlich zu reduzieren. Somit existiert dann das stabile "Pendel" nur noch synthetisch im Inneren des verwendeten uC als in Realzeit korrigierter Zähler.
Es wäre sicherlich ein faszinierendes Demonstrationsprojekt, herauszufinden ob die Aggregateinflüsse der Umwelt durch mathematische Erfassung der einzelnen Störungsquellen zusammenhängend kompensiert werden können, oder als Aggregat einfach nicht genügend erfassbar sind, weil die einzelnen Störeinflüsse einander möglicherweise die Ergebnisse gegeneinander "verschmutzen".
Vor Jahren machte ich mir darüber spekulative Gedanken, ob man so ein Projekt versuchen könnte oder sollte, oder es totale Zeitverschwendung wäre. Es wäre schon faszinierend inwieweit man das Pendel als Zeitstandard auf diese Weise synthetisch stabilisieren und kalibriert werden könnte. Einstellung der Uhr auf Ganggenauigkeit wird dann rein in SW vollzogen und das Pendel schwingt einfach natürlich. Nur muss es stabil montiert und auf einem ruhigen Platz leben.
Gerhard
Gerhard,
alles zu seiner Zeit. Im Moment geht es mir erstmal darum, mein selbstkonstruiertes Glaskeramikpendel zu vermessen.
Also herauszufinden, wie das Teil auf Umwelteinflüsse reagiert. Ob das Pendel zu schnell oder zu langsam ist, ist völlig irrelevant.
Grüße Bernd
Gerhard, alles zu seiner Zeit. Im Moment geht es mir erstmal darum, mein selbstkonstruiertes Glaskeramikpendel zu vermessen. Also herauszufinden, wie das Teil auf Umwelteinflüsse reagiert. Ob das Pendel zu schnell oder zu langsam ist, ist völlig irrelevant. Grüße Bernd
Hallo Bernd,
Ja. Das hat auf alle Fälle Sinn, zumal gleichzeitige Aufzeichnung aller in Frage kommenden Einflüsse bei der späterer Analyse sehr wichtig sein wird.
Wünsche Dir jedenfalls viel Erfolg und Erfahrungen bei Deinem Projekt.
Zur Zeit beschäftige ich mich hin und wieder mit früher Quarzuhr Technik (CFQ).
Gruß, Gerhard
Die Pendelperiode wird also durch einen geeigneten optischen Sensor dem Capture Timer eines uC zugeführt und mit us Auflösung erfasst.
Damit kämest du noch nicht weit. Ein Fehler von 1µs für die Periode eines Sekundenpendels würde sich innerhalb eines Jahres auf fast 32 Sekunden aufsummieren. ;-)
Die Krux liegt allerdings in dem leichtfertig hingeschriebenen "geeignet". Um zur Bestimmung der Pendelperiode den Pendeldurchgang auf 1µs genau zu erfassen, wirst du auf der Sensorseite einigen Aufwand treiben müssen. Spätestens bei der Auswertung bist du sowieso gezwungen, keine (jitterbehafteten) Einzelperioden mehr zu betrachten, zumal auch bei den Umweltparametern eine Messung mit Sekundenauflösung schon auf Grund von Sensorzeitkonstanten keinen Mehrwert bringt.
Rainer, lies dir das mal das durch.
https://www.henschke-geraetebau.de/dr/Zeitwaage.html
Um die Tendenz der Fehler beim Pendel zu erkennen, braucht es Geduld. (Und einen Datenlogger, möglichst mit GPS-Zeit).
Habe ich jetzt doch :-) Nach 100 Tagen Messdauer genügt die hunderstel Sekunde.
Grüße Bernd
:
Bearbeitet durch User
:
Bearbeitet durch User
Gerhard O. schrieb:
Die Pendelperiode wird also durch einen geeigneten optischen Sensor dem Capture Timer eines uC zugeführt und mit us Auflösung erfasst.
Damit kämest du noch nicht weit. Ein Fehler von 1µs für die Periode eines Sekundenpendels würde sich innerhalb eines Jahres auf fast 32 Sekunden aufsummieren. ;-) Die Krux liegt allerdings in dem leichtfertig hingeschriebenen "geeignet". Um zur Bestimmung der Pendelperiode den Pendeldurchgang auf 1µs genau zu erfassen, wirst du auf der Sensorseite einigen Aufwand treiben müssen. Spätestens bei der Auswertung bist du sowieso gezwungen, keine (jitterbehafteten) Einzelperioden mehr zu betrachten, zumal auch bei den Umweltparametern eine Messung mit Sekundenauflösung schon auf Grund von Sensorzeitkonstanten keinen Mehrwert bringt.
Ich sehe eine Mittelung als unbedingt notwendig. Wahrscheinlich dürfte wegen der Unstetigkeit der Pendelerfassung zur Datenreduzierung Filtermethoden wie das Verfahren von Frank Hampel (Ausreisser Elimination) mit darauf folgender Gleitender Mittelwertbildung notwendig sein. Auch das Kalmann Verfahren könnte möglich noch nützlich sein, habe aber keine Erfahrung damit. Aber all dies lässt sich im PC nach Aufzeichnung verfolgen. Experimente vor Jahren bezeugten beträchtlichen Jitter in ms Größenordnung herum.
Abgesehen davon dürften Umwelt bedingte Einflüsse deutlich größer sein, als um in der 1us Auflösung unterzugehen. Abgesehen davon kann man je nach uC HW auch eine wesentlich höhere Auflösung erreichen. Sogar beim bescheidenen AVR kann man bei 20MHz auf eine Auflösung von 50ns rechnen. Da bin ich weniger besorgt. Wenn bei Mittelung Langzeit-Abweichungen von weniger als +/- 1us auftreten, kann man durchaus nützliche Folgerungen daraus ziehen.
Ich rate erst mal abzuwarten, bis Bernds Testaufbau stabil läuft und alle Sensordaten gleichzeitig zur Verfügung stehen. Dann kann man weitersehen.
Gerhard
Woher nimmst Du die Strahlungswärme?
Von einem Strahler Du Knalltüte! Da gibt es durchaus diverse Gerätschaften die Strahlungswärme abgeben. Kann natürlich sein das es so etwas nicht in der Knalltütenmanufaktur gibt.
dann kann er die Pendeltemperatur ja so nicht messen. Also purer Unfug was du schreibst.
Natürlich kann er die Temperatur des Pendels messen. Dafür wurden Körperthermometer erfunden, die mit dem Körper dessen Temperatur sie messen sollen thermisch gekoppelt werden. Heutzutage macht man das berührungslos über die Infrarotstrahlung, die ein jeder Körper aussendet. Bevor es berührungslose Thermometer gab mußte man halt das Thermometer mit dem zu messenden Körper thermisch koppeln.
Bei Dir ist nichts, nicht einmal ein Vacuum!
Ja bei dem ist, im Gegensatz zu Dir, vermutlich graue Masse
Rainer, lies dir das mal das durch. https://www.henschke-geraetebau.de/dr/Zeitwaage.html Um die Tendenz der Fehler beim Pendel zu erkennen, braucht es Geduld. (Und einen Datenlogger, möglichst mit GPS-Zeit). Habe ich jetzt doch :-) Nach 100 Tagen Messdauer genügt die hunderstel Sekunde. Grüße Bernd
Ich würde eher ein Auge auf die Trends haben. Absolute Werte sagen wenig aus. Wenn es um Zeitabläufe geht, sind die Trends wesentlich nützlicher. Man muß im Auge behalten, daß in der Praxis die Meßwerte extrem unstetig sind und erst statistisch behandelt werden müssen. So präzise sind die Lichtschranken nicht; kleinste mechanische Unstetigkeit verursachen ersichtliche Messfehler. Präzision der Erfassung ist kein Kinderspiel. Zumindest ich hatte damals da nur mässige Erfolge.
:
Bearbeitet durch User
Welchen Sinn hätte es, das Pendel "frei" schwingen zu lassen und die durch einen LKW voll Sensoren erfassten Umweltbedingungen rauszurechnen um damit einen virtuellen exakten Pendelschlag aus der anderen Seite des Controllers herauszubekommen, der dann die weitere Uhr antreibt? Dann kann man es auch einfacher machen, so wie es heute viele Funkuhren mit Pendel machen: ein DCF-Uhrwerk mit den Zeigern, "100% genau" und dazu ein nur zufälligerweise im gleichen Gehäuse untergebrachtes Pendelwerk, Marke "Winkekatze", aber ansonsten keinerlei Verbindung zum Uhrwerk, nichtmal bei der Batterie: diese Uhren haben 2 Batterien!
Die Zeitquelle für das Zeigerwerk kann dann beliebig genau gebaut werden, das Pendel baut man optisch geil und fertig. Das ist aber diametral anders als das was Bernd bauen will....
Ich bitte um Geduld.
Eventuell bekomme ich morgen eine Plexiglasscheibe, um mein Pendel einzuhausen. Dann die erste Messung, mindestens 1 Woche.
Das ist ein "Langzeitprojekt". Das dauert halt :-)
Grüße Bernd
Ich bitte um Geduld.
Lass dich nicht treiben!
Bernd du hast immer gute Ideen und du ziehst sie durch. Alleine dafür hast du schon jeden Respekt verdient.
Und die Unkenrufer -du bist lange genug hier- lass sie reden.
Von weitem aus der Deckung, da kann man immer alles besser wissen.
Welchen Sinn hätte es, das Pendel "frei" schwingen zu lassen und die durch einen LKW voll Sensoren erfassten Umweltbedingungen rauszurechnen um damit einen virtuellen exakten Pendelschlag aus der anderen Seite des Controllers herauszubekommen, der dann die weitere Uhr antreibt?
Es geht schlichtweg um die Machbarkeit. Die Aufgabe ist einfach mal heraus zu finden, was man mit einem elektromechanischem System an Genauigkeit erreichen kann. Natürlich geht das mit DCF deutlich einfacher, ist aber eben keine Herausforderung.
Welchen Sinn hätte es, das Pendel "frei" schwingen zu lassen und die durch einen LKW voll Sensoren erfassten Umweltbedingungen rauszurechnen um damit einen virtuellen exakten Pendelschlag aus der anderen Seite des Controllers herauszubekommen, der dann die weitere Uhr antreibt? Dann kann man es auch einfacher machen, so wie es heute viele Funkuhren mit Pendel machen: ein DCF-Uhrwerk mit den Zeigern, "100% genau" und dazu ein nur zufälligerweise im gleichen Gehäuse untergebrachtes Pendelwerk, Marke "Winkekatze", aber ansonsten keinerlei Verbindung zum Uhrwerk, nichtmal bei der Batterie: diese Uhren haben 2 Batterien! Die Zeitquelle für das Zeigerwerk kann dann beliebig genau gebaut werden, das Pendel baut man optisch geil und fertig. Das ist aber diametral anders als das was Bernd bauen will....
Sinn haben diese Uhren Projekte in unserem Zeitalter kommerziell verpackter Zeit Daten wenig. Aber diese Experimente können trotzdem sehr interessant und lehrreich sein. Abgesehen davon geht es hier mehr um die Physik. Das Pendelprinzip ist von den Einflüssen der realen Welt in direktester Weise abhängig. Das macht die Beschäftigung damit so lehrreich, um die Einflüsse der Pendelschwingung im Detail zu verstehen und wie Theorie und Praxis und das Zusammenspiel im Einklang steht. Das ist der Crux.
Im Übrigen, geht es ja in Wirklichkeit nicht um "bestmögliche genaue" Nachverfolgung der aktuellen Uhrzeit, sondern, wie bekomme ich Resonatoren (aller Art, von Pendel bis zur Atomuhr) stetig mit linearem nachvollziehbarem, zeitlichen Verhalten (Allan Variance).
In der früheren Navigation mit Chronometern ging es hauptsächlich um voraussehbare Einhaltung der Ganggleichheit des Chronometers. Die Abweichung von der Normalzeit war relativ unwichtig solange sie vor der Abreise genau erfasst werden konnte und wurde bei der Navigationsberechnung akribisch beachtet. John Harrison und andere spezialisierten sich darauf möglichst stetig laufende Chronometer mit geringster Temperaturempfindlichkeit zu entwickeln. Bevor GPS, Loran und Quarzuhr war diese Methode Voraussetzung für die sichere Navigation auf den Weltmeeren.
Deshalb wäre es auch für Bernd wichtig und interessant wie stetig der Gang seiner Pendeluhr eingerichtet werden kann. Wer wirklich aktuelle Zeit mit us Genauigkeit braucht kann ja auf die bekannten Methoden unserer Zeit zurückgreifen.
Als technisch "infizierter" Mensch ist aber die Beschäftigung mit Aspekten der Naturwissenschaft auch reizvoll und kann zu einem tieferen Verständnis unserer Existenz führen. Die Zeitmessung ist ein wichtiger Aspekt davon, weil so viele diverse Fachbereiche miteingeschlossen sind.
Man beschäftigt sich heutzutage, um immer höhere Genauigkeiten zu erzielen. Man übersieht aber möglicherweise, dass relativistische Beschränkungen seitens dem Verhalten der Gravität und anderer abhängigen Effekte solchen Unterfangen ein Ende setzt. Wenn erzielbare Genauigkeiten durch Eigenschaft von Gravitation und Raumzeit sich gleichsetzen, ergeben dann Messung darüber dann möglicherweise keinen Sinn mehr. Mit den hochgenauen Zeitnormalen im 10e-18 Bereich könnte man möglicherweise irgendwie die Geometrie der Raumkrümmung kartographisch erfassen. Das wäre ein faszinierender Aspekt solcher Exotischer Technik. Da Gravitation und Raumkrümmung untrennbar verbunden sind, ist auch das Zeitverhalten von Frequenz- oder Zeitnormalen untrennbar.
Gerhard
Die nächste Uhr, die ich mir baue, hat diese Probleme nicht.
https://spie.org/news/photonics-focus/marapr-2023/inventing-precision-atomic-clocks
Aber erstmal schaue ich mal, was so ein Pendel kann :-)
Grüße Bernd
Habe ich jetzt doch :-) Nach 100 Tagen Messdauer genügt die hunderstel Sekunde.
Du willst doch Umwelteinflüsse zuordnen. Um den Gang der Uhr damit zu korrelieren, muss die Auflösung zu den Änderungsgeschwindigkeiten passen. Bei einer kräftigen Wetteränderung liegt das eher im 1/4h-Bereich. Und wenn du die Pendellänge justierst, willst du auch nicht immer 100 Tage warten ;-)
Nach 3 Stunden hat er ca 10¹⁰ Mikrosekunden, das dürfte für eine vorläufige Kurskorrektur reichen.
Die nächste Uhr, die ich mir baue, hat diese Probleme nicht. https://spie.org/news/photonics-focus/marapr-2023/inventing-precision-atomic-clocks
Erst mal einen Quarzofen mit selbst geschliffenem Quarz.
Nach 3 Stunden hat er ca 10¹⁰ Mikrosekunden, das dürfte für eine vorläufige Kurskorrektur reichen.
Viel Spaß bei der Korrelation, wenn die Datenpunkte 3h auseinander liegen. https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:Tagesgang-luftdruck.jpg
So eine Pendelschwingung ist ein wunderbar periodisches Ereignis, und die Umweltbedingungen, deren Einfluss bestimmt werden soll (Temperatur, Luftdruck, Feuchte) ändern sich nicht sprunghaft.
Perfekte Voraussetzungen, da einen Mittelwert zu bilden.
Wenn die Zeitmessung mit dem Arduino einen 150µs-Jitter hat (andere ISRs blockieren, Lichtschranke erzeugt flache Flanke, Hysterese-Fehler des AVR-Pins usw.) bist du nach 5 Minuten Mittelwert-Bildung schon bei < 1ppm Fehler.
Nach den 30 Minuten/1800 Schwingungen liegt der rechnerische Fehler im Bereich von 0.1ppm.
Der Teil ist also unkritisch.
Hauptfehlerquelle ist der Quarz/Resonator auf der Arduino-Platine. Auch der ändert sich nicht Sprunghaft. Durch Vergleich mit GPS oder NTP kriegt man die Abweichung auch leicht rausgerechnet.
Fazit: Jede einzelne Pendelschwingung auf 1ppm genau zu vermessen kriegt der Arduino nicht hin. 1800 Pendelschwingungen auf 0.1ppm genau zu vermessen ist kein Problem.
Nach 3 Stunden hat er ca 10¹⁰ Mikrosekunden ...
p.s.
Das Jahr dauert ungefähr π·10¹³ µs.
Für eine Auflösung der Ganggenauigkeit auf 1s pro Jahr brauchst du bei einer Auflösung der Messung von 1 µs also eine Messzeit von gut 30s, solange der Fehler durch den Jitter bei der Erfassung des Pendeldurchgangs vernachlässigbar klein bleibt.
Damit wird in der Praxis die Lichtschranke zum limitierenden Faktor für die Mindestmessdauer.
:
Bearbeitet durch User
Wer mehr Details zur Theorie und zur Messung an Pendeluhren wissen will (und nicht nur darüber wild spekulieren will) sollte eventuell das Buch lesen:
"Harrison Decoded: Towards A Perfect Pendulum Clock"
Insbesondere dieses Kapitel ist interessant (der Autor kennt sich mit genauer Zeitmessung aus):
- Crunching the Numbers, Analysis of Clock B’s Performance at Greenwich, Tom Van Baak
Gerhard O. schrieb im Beitrag #8097251: ...
Hallo Bernd, Ja. Das hat auf alle Fälle Sinn, zumal gleichzeitige Aufzeichnung aller in Frage kommenden Einflüsse bei der späterer Analyse sehr wichtig sein wird.
... Nein Sinn macht es nicht wirklich, alles in ein Topf zu werfen und dann versuchen es zu kompensieren. Ne. Besser ist es diese Einflüsse erst gar nicht zuzulassen, bzw. zu minimieren soweit der Aufwand dafür nicht zu aufwendig wird.
Das macht es einfacher und genauer. Es war ja jetzt das Ziel 1 Sekunde Abweichung in 100 Tagen, oder weniger, zu erreichen.
Gruß, Gerhard
Bei welcher Uhr hattest du denn mit der Überlegung begonnen die Pendelschwingung elektronisch zu messen? Deine Würfeluhr kam ja erst danach so wie ich es mitbekommen habe?
Wieso machst du Knalltüte eigentlich die Zitate kaputt und warum zitierst du den Gruß des anderen Posters als einzelne Zeile?
Nein Sinn macht es nicht wirklich, alles in ein Topf zu werfen und dann versuchen es zu kompensieren.
Och lass mal, der Gerhard weis, im Gegensatz zu Dir, was er tut und schreibt - der ist Dir um Lichtjahre voraus.
Besser ist es diese Einflüsse erst gar nicht zuzulassen, bzw. zu minimieren soweit der Aufwand dafür nicht zu aufwendig wird.
Wieder mal Knalltütenblödsinn! Auf die Umwelteinflüsse hat man nur bergrenzt Einfluß. Man kann sie so gut wie möglich minimieren, aber man kann sie nicht komplett eliminieren. Demzufolge bleibt immer ein geringer Einfluß auf das Pendel. Ob der signifikant ist oder vernachlässigt werden kann muß man prüfen. Genau das will der TO mit dem Datenlogger.
Wieso machst du Knalltüte eigentlich die Zitate kaputt und warum zitierst du den Gruß des anderen Posters als einzelne Zeile?
Du hast es Doch schon geschrieben, Knalltüte halt.
Als Endlager für Atommüll ist die Asse ja nun nachgewiesenermaßen ungeeignet. Spricht etwas gegen die Nutzung als Endlager für verbalen Knalltüten Müll?
Außer der begrenzten Größe natürlich.
Wenn sowieso langfristig geloggt wird: Welche Umgebungsgröße hat sich bisher als wirklich sichtbar relevant erwiesen – Temperatur, Luftdruck oder Feuchte?
Zu dünne und viel zu grobe Datenlage. Außerdem die Frage, ob die Feuchtemessung korrekt kompensiert ist.
Angehängte Dateien:
-
output.png
(110 KB)
Gerhard O. schrieb im Beitrag #8097251: ...
Hallo Bernd, Ja. Das hat auf alle Fälle Sinn, zumal gleichzeitige Aufzeichnung aller in Frage kommenden Einflüsse bei der späterer Analyse sehr wichtig sein wird.
... Nein Sinn macht es nicht wirklich, alles in ein Topf zu werfen und dann versuchen es zu kompensieren. Ne. Besser ist es diese Einflüsse erst gar nicht zuzulassen, bzw. zu minimieren soweit der Aufwand dafür nicht zu aufwendig wird.
Die Aufzeichnung von Tperiod, Ta, Druck und deren Darstellung zusammen lässt auf zusammenhängende Phänomen schliessen. Das ist ja der Zweck bei der Analysis, die Effekte zum Gegenansatz eines Korrekturunterfangens quantifizieren zu können.
Was den Gang betrifft, genügt sekündlich bis minütliche Aufzeichnung, das es ja nur um den Trend geht. Eine feinere Auflösung zeigt nur die üblichen Kurzzeitmängel auf und ist daher sinnlos, weil nur der Trend für den Gang wichtig ist. Meine Experimente vor Jahren mit Freiluft Pendelaufbau zeigten ziemliche Streungen auf. Abgesehen davon braucht ein Perpendikel relativ lange, um sich stabil einzuschwingen. Nach jeder Veränderung braucht es Stunden, um sich zu beruhigen.
Das macht es einfacher und genauer. Es war ja jetzt das Ziel 1 Sekunde Abweichung in 100 Tagen, oder weniger, zu erreichen.
Das ist m.M.n. ziemlich sportlich und lässt sich nur im stabilen Unterdruck und perfekter thermischen Kompensation erreichen. Stabiler Unterdruck ist auch nicht leicht dauerhaft zu erhalten. Hohes Vakuum ist übrigens eigentlich nicht wirklich notwendig, es würde lediglich durch Erniedrigung des Windwiderstands nur die Schwinggüte verbessern. Die Güte selber ist übrigens nicht unbedingt ein Maß für die Langzeit-Stabilität der Pendelschwingung (Riefler, Kerchenko)
Gruß, Gerhard
Bei welcher Uhr hattest du denn mit der Überlegung begonnen die Pendelschwingung elektronisch zu messen? Deine Würfeluhr kam ja erst danach so wie ich es mitbekommen habe?
Das muss ein anderer Gerhard sein, weil ich damit nichts zu tun habe;-)
Wenn es nur um die Kompensation der thermischen- und Druckabhängigkeit geht, könnte man mittels uC diese Messwerte erfassen und entsprechende Korrekturwerte errechnen und dann mittels Schrittmotor bewegter feinen Kette auf einem Auflageteller den Schwerpunkt des Perpendikels fein verändern zu können.
Die Längenausdehnung des Quarzstabs mag ja sehr klein sein, aber die Temperaturabhängigkeit der Stabaufhängung erfordert immer noch durch temperatur-berücksichtigende Befestigung des Gewichts mittels unterschiedlicher Materialien und Befestigungspunkt des Gewichts. Der Barometerdosenmechanism ist zwar sehr beeindruckend zum Ansehen, bedarf aber viel Aufwand damit der Zweck zielführend erreicht werden kann.
Ich bin der Meinung, dass es nicht verkehrt ist das Pendel durch elektronische Mittel zu kompensieren, um Temperatur- und Druckeinflüsse gering halten zu können. Das Perpendikel verliert auch durch solche Massnahmen nicht die Autonomie seiner Resonanzfrequenz. Auch die Effekte des Isosynchronismus liessen sich mathematisch mitkompensieren, wenn man die Auslenkung durch Geschwindigkeitsmessung im Totpunktbereich in Realzeit erfasst.
Gerhard
Wenn sowieso langfristig geloggt wird: Welche Umgebungsgröße hat sich bisher als wirklich sichtbar relevant erwiesen – Temperatur, Luftdruck oder Feuchte?
Den größten Einfluss hat die Temperatur.
Obwohl ich bisher nur kurze Messungen gemacht habe, zeigt sich eine Überkompensation der Temperatur. Dies habe ich auch so erwartet.
Das Kompensationselement ist noch bewusst zu lang ausgeführt. (Rechnerisch kam ich auf ca.52mm, jetzt ist es 62mm lang).
Das Kürzen muss dann in mehreren Stufen erfolgen. Die rechnerische Länge des Elementes kann aber nicht genau sein. Das Datenblatt der Glaskeramik spricht von +- 0,5/K.
Grüße Bernd
Außerdem die Frage, ob die Feuchtemessung korrekt kompensiert ist.
Die relative Feuchte hat für das Pendel wenig zu sagen. Das interessiert sich für die Dichte der verdrängten Luft, d.h. für Druck und absoluten Wassergehalt der Luft. Der Sättigungsdampfdruck, und der ist die Bezugsgröße für die relative Feuchte, ist dem Pendel eher egal. Bei Darstellung der relativen Feuchte hat man die Temperaturabhängigkeit über die Magnusformel mit drin, d.h. eine zusätzlich Scheinabhängigkeit von der Temperatur.
:
Bearbeitet durch User
dann mittels Schrittmotor bewegter feinen Kette auf einem Auflageteller den Schwerpunkt des Perpendikels fein verändern
Da hätte ich ja eher eine lange "Schraube" hoch und runter gedreht. Oder eine Zahnstange. Die Kette samt Motor und Teller muss ja eh mitfahren, sonst hat man durch die wackelnde Kette Kraftverluste. Die Schwerpunktverschiebung durch eine verstellbare Gewichtsstange erscheint mir da sinnvoller und optisch schicker. Allerdings muss man so oder so Kabel zum Motor bringen, auch wieder Kraftverlust.
Gerhard O. schrieb:
dann mittels Schrittmotor bewegter feinen Kette auf einem Auflageteller den Schwerpunkt des Perpendikels fein verändern
Da hätte ich ja eher eine lange "Schraube" hoch und runter gedreht. Oder eine Zahnstange. Die Kette samt Motor und Teller muss ja eh mitfahren, sonst hat man durch die wackelnde Kette Kraftverluste. Die Schwerpunktverschiebung durch eine verstellbare Gewichtsstange erscheint mir da sinnvoller und optisch schicker. Allerdings muss man so oder so Kabel zum Motor bringen, auch wieder Kraftverlust.
Gerade dieses Problem vermeidet die feine Kette, weil nur die Kette herunterhängt und sich unten am Teller dann je nach Längenvorschub sammelt. Der Motor kann ja ueber der Pendelaufhängung fest montiert sein. Bei dem geringen Ausschlagwinkel funktioniert das, wie ich gesehen habe, prächtig. Die Idee ist übrigens nicht auf meinem Mist gewachsen. Aber richtig umgesetzt durfte auch die Gewindestangenmethode verwirklichbar sein. Nur muss da mehr Masse mitschwingen und hat möglicherweise die von Dir erwähnten Nachteile.
Alternativ könnte man den Motor auch fest anbringen und dann über ein Stift-Kegelradschneckengetriebe die Stange bewegen. Wenn man ein grobes Stiftrad verwendet, kann man es so einrichten, dass der Motor Stift in Ruhestellung genau auf den Pendelachsen Mittelpunkt geparkt wird. Bei genügend Spiel wird dann das bewegliche Stift-Antriebsrad am Pendelteil nicht berührt und dann macht das absichtliche Stiftspiel nichts mehr aus. Diese Konzept wäre durchaus machbar und vereinbar mit Deinem Vorschlag.
Es gibt da viele Möglichkeiten ein Pendel fein-einstellbar zu machen.
:
Bearbeitet durch User
Die relative Feuchte hat für das Pendel wenig zu sagen.
Das mag durchaus sein. Also gar nicht messen.
Wenn aber doch, dann kompensiert wie es Bosch beschreibt. Damit es kein Peilwert bleibt sondern Aussagekraft besitzt.
:
Bearbeitet durch User
Wenn es nur um die Kompensation der thermischen- und Druckabhängigkeit geht, könnte man mittels uC diese Messwerte erfassen und entsprechende Korrekturwerte errechnen und dann mittels Schrittmotor bewegter feinen Kette auf einem Auflageteller den Schwerpunkt des Perpendikels fein verändern zu können.
Hallo Gerhard, einen Schrittmotor und weitere Mechanik braucht es dazu wohl nicht. Temperatur und Druckeinflüsse lassden sich recht gut mit den klassischen Mitteln kompensieren. Hier https://www.henschke-geraetebau.de/dr/pendeluhr.html ist ein solches kompensiertes Pendel genau beschrieben. Ansonsten beweisen ja die Pendeluhren von Erwin Sattler (https://www.erwinsattler.com/kollektion/praezisionspendeluhren/), daß sich bei sorgfältigem Aufbau auch mit den klassischen Techniken des Uhrmacherhandwerks hohe Ganggenauigkeiten erzielen lassen. Natürlich muß das Pendel in einem Gehäuse eingehaust sein, um die Umwelteinflüsse zu minimieren. Ein Freund von mir hat sich so eine Sattleruhr gegönnt und die läuft sehr genau. Bei sorgfältiger Abstimmung kompensieren sich Gangababweichungen über einen langen Zeitraum.
Gerade dieses Problem vermeidet die feine Kette, weil nur die Kette herunterhängt und sich unten am Teller dann je nach Längenvorschub sammelt.
Du meinst ernsthaft, das die Kette samt Motor an der Uhr fix ist und nur das untere Ende liegt auf dem Pendel? Damit bewegt man doch die Kette die ganze Zeit, ich bezweifle das diese Konstruktion nur wenig Energie entnimmt und das auch noch gleichmäßig über die Bewegung. Kann mir nicht vorstellen, das sich das realisieren lässt ohne das 1s/100d-Ziel um Längen zu reißen. Aber ich bin kein Mechaniker...
Gerhard O. schrieb:
Gerade dieses Problem vermeidet die feine Kette, weil nur die Kette herunterhängt und sich unten am Teller dann je nach Längenvorschub sammelt.
Du meinst ernsthaft, das die Kette samt Motor an der Uhr fix ist und nur das untere Ende liegt auf dem Pendel? Damit bewegt man doch die Kette die ganze Zeit, ich bezweifle das diese Konstruktion nur wenig Energie entnimmt und das auch noch gleichmäßig über die Bewegung. Kann mir nicht vorstellen, das sich das realisieren lässt ohne das 1s/100d-Ziel um Längen zu reißen. Aber ich bin kein Mechaniker...
Von hier stammt mein Hinweis:
Von hier stammt mein Hinweis: https://dvaluch.web.cern.ch/hh3/
Jetzt habe ich begriffen, wie die Mimik funktionieren soll. Die Kette als variable Masse, darauf muß man erst mal kommen.
Jau schicke Idee das. Aber er benutzt das ja als Trimmgewicht und gleicht die Pendelzeit mit einer Atomuhr/10MHz-Referenz ab. Da man da also eine hochgenaue Zeit zur Verfügung hat, kann der Pendeltrimmer natürlich seinen eigenen Fehler rausholen. Ob das auch mit Bernds System nur mit Wettersensoren geht?
Gerhard,
sehr interessantes Konzept.
Mir widerstrebt es, ein mechanisches Pendel elektronisch zu regeln. Wenn ich die Genauigkeit einer Quarzuhr will, dann nehme ich eine Quarzuhr.
Wenn ich es aber hinkriege, eine Pendeluhr in diesen Bereich zu bekommen, bin ich der Held.
Du verstehst, wo ich hinmöchte?
Grüße Bernd
Da man da also eine hochgenaue Zeit zur Verfügung hat, kann der Pendeltrimmer natürlich seinen eigenen Fehler rausholen. Ob das auch mit Bernds System nur mit Wettersensoren geht?
Ob er den Fehler raus holen kann hängt halt von seiner Zeitreferenz ab. Wenn er die Pendelfrequenz genau bestimmen kann, dann würde bei ihm sicher auch die Kette funktionieren.
Allerdings, wenn ich den TO richtig verstanden habe geht es ihm gar nicht um absolute Genauigkeit seines Pendels, sondern vielmehr um die Stabilität seiner Konstruktion bezüglich Umwelteinflüssen. Das ist eine ganz andere Baustelle.
Jetzt habe ich begriffen, wie die Mimik funktionieren soll. Die Kette als variable Masse, darauf muß man erst mal kommen.
Die Pendelperiode ist unabhängig von der Masse.
Die Kette verschiebt durch ihren Massenanteil und die Position der Auffangschale den Schwerpunkt, d.h. sie ändert die effektive Länge des Pendels. Die Masse ändert sich zwar, aber das hat keine Bedeutung für die Schwingungsdauer.
:
Bearbeitet durch User
Du verstehst, wo ich hinmöchte?
Riefler und Shortt übertreffen?
Das wird schwierig...
Die Pendelperiode ist unabhängig von der Masse.
Nur in Näherung. Die Abweichung kann man mit aktuellen Atomuhren messen.
Bernd F. schrieb:
Du verstehst, wo ich hinmöchte?
Riefler und Shortt übertreffen? Das wird schwierig...
Man darf doch noch Ziele haben :-)
Grüße Bernd
Man darf doch noch Ziele haben :-)
Auf jeden Fall!
Du wirst feststellen, dass der reduzierte Luftdruck eine wesentliche Idee war.
Ich bin jedenfalls gespannt, wie weit du mit Glaskeramik statt Invar kommst.
Bonne chance !
Die Pendelperiode ist unabhängig von der Masse.
Das habe ich auch nicht behauptet. Dennoch ist das hier eine variable Masse. Was diese variable Masse im Endeffekt bewirkt/verändert, darüber habe ich kein Wort verloren.
Rainer W. schrieb:
Die Pendelperiode ist unabhängig von der Masse.
Das habe ich auch nicht behauptet. Dennoch ist das hier eine variable Masse. Was diese variable Masse im Endeffekt bewirkt/verändert, darüber habe ich kein Wort verloren.
Wenn man an der Pendelstange von oben nach unten ein kleines Gewicht bewegt, und die Tp aufzeichnet, dann ergibt sich eine kreisförmige Kurve die sich im Mittelpunkt der Stange am stärksten auswirkt. An diesen Punkt ist der Schwerpunkt des Pendels am höchsten und schwingt dort am schnellsten. Bei Abweichung nach oben oder unten verlangsamt sich der Einfluss des Einstellgewichts auf die Schwingperiode.
https://mb.nawcc.org/threads/regulating-a-pendulum-by-a-weight-on-the-rod.122353/
Das wird bei der barometrischen Luftdruck Kompensation vorteilhaft ausgenützt wenn man dort die Aneroid-Dose anbringt ist dort die Empfindlichkeit am größten. Deshalb funktioniert die Pendelregulierung mit der Kette so schön.
Auch andere Methoden sind nützlich. Für eine sehr feinfühlige Einstellung der Pendelschwingung kann man z.B. an einem Gewinde oben eine Mutter anbringen. Das funktioniert wesentlich besser als am unteren Ende des Gewichts, wie man es meist vorfindet.
Es wäre vorstellbar mittels Elektromagneten so eine Mutter zeitsynchron festzuhalten und dann dreht sich die Mutter bei jeder Schwingung um einen bestimmten Betrag weiter. Durch phasenrichtiges Engagement lässt sich die Mutter in beiden Richtungen kontrolliert bewegen.
Wenn man an der Pendelstange von oben nach unten ein kleines Gewicht bewegt, und die Tp aufzeichnet, dann ergibt sich eine kreisförmige Kurve die sich im Mittelpunkt der Stange am stärksten auswirkt. An diesen Punkt ist der Schwerpunkt des Pendels am höchsten und schwingt dort am schnellsten. Bei Abweichung nach oben oder unten verlangsamt sich der Einfluss des Einstellgewichts auf die Schwingperiode.
Das Bild stammt von hier: https://mb.nawcc.org/threads/regulating-a-pendulum-by-a-weight-on-the-rod.122353/
Kreis ≠ Parabel
Angehängte Dateien:
-
Zwischenablage01.jpg
(240 KB)
:
Bearbeitet durch User
Rainer W. schrieb:
Die Pendelperiode ist unabhängig von der Masse.
Nur in Näherung. Die Abweichung kann man mit aktuellen Atomuhren messen.
Die Pendelperiode ist unabhängig von der Masse
Erst Hirn einschalten, dann Denken und dann...
Bernd hat kein mathematisches Pendel, sondern ein reales Pendel.
Dann gilt dieses:
Bei einem realen Pendel (in der Physik auch physikalisches Pendel genannt) spielen sowohl die Masse des Pendelgewichts als auch die Masse der Pendelstange eine entscheidende Rolle für das Schwingungsverhalten.
Ich schrub ja das Pendel möglichst gar nicht schwingen lassen oder nur minimal. Nur die Lichtschranke muß sicher durchfahren werden.
Das funktioniert wesentlich besser als am unteren Ende des Gewichts, wie man es meist vorfindet.
Da wird m.W. aber nicht nur die Mutter sondern die ganze Gewichtslinse bewegt.
Gerhard O. schrieb:
Wenn man an der Pendelstange von oben nach unten ein kleines Gewicht bewegt, und die Tp aufzeichnet, dann ergibt sich eine kreisförmige Kurve die sich im Mittelpunkt der Stange am stärksten auswirkt. An diesen Punkt ist der Schwerpunkt des Pendels am höchsten und schwingt dort am schnellsten. Bei Abweichung nach oben oder unten verlangsamt sich der Einfluss des Einstellgewichts auf die Schwingperiode.
Das Bild stammt von hier: https://mb.nawcc.org/threads/regulating-a-pendulum-by-a-weight-on-the-rod.122353/ Kreis ≠ Parabel
Hast recht. Es ist eine Parabel. Danke für die Berichtigung.
Erst Hirn einschalten, dann Denken und dann...
Das sind für dich zwei unüberwindbare Hindernisse.
Schön, dass Bernd da eine funktionierende Art Zeitwaage/monitor realisiert hat, könnte ich nicht, die Erwägungen dazu sind auch lehrreich. Die Verwendung von Glaskeramik und Aluminium in veränderlichen Längenanteilen verstehe ich auch, aber bei der Kürzung von Längen, verändern sich doch auch die Massen. Müsste man nicht eher den Verbindungspunkt der Stäbe miteinander verschieben ? im Übrigen kann man doch die Längenkalibration in einer Wärmekammer durchführen, es geht ja nur um die Länge, es sei denn es geht um Masseverteilung mehr in der Mitte des Pendelstabes ?
Verdampfendes Wasser ist leichter als Luft und steigt nach oben, es bildet Wolken. Vermindert es die Luftdichte am Boden (bei noch feuchtem Boden und Verdunstungsrate der Vegetation)? Oder treibt es die Luftsäule weiter in die Höhe und verursacht dadurch Lufthochdruck ? Wenn der Wasserdampf in den Wolken teilkondensiert, schrumpft, wiegt dieses Wolkenwasser durch die Luftsäule extra als höherer Luftdruck ? Verdrängt der Wasserdampf in der Luftsäule die richtige Luft und verursacht dadurch Tiefdruck ? (Verursacht die Wärmestrahlungsabsorption des Wasserdampfes und Temperatursteigerung wiederum eine Dichtesenkung und noch geringeren Luftdruck ?) ist der aufgestiegene Wasserdampf zwar Auslöser für Tiefdruck aber die Luftfeuchte am Boden eher ein indikator für die Dichte der Bodenluft ?
:
Bearbeitet durch User
Bernd hat kein mathematisches Pendel, sondern ein reales Pendel. Dann gilt dieses: Bei einem realen Pendel (in der Physik auch physikalisches Pendel genannt) spielen sowohl die Masse des Pendelgewichts als auch die Masse der Pendelstange eine entscheidende Rolle für das Schwingungsverhalten.
Auch beim physikalischen Pendel ist die Schwingungsdauer auf die Masse normierte und geht nicht ein, da im Trägheitsmoment die Masse ebenfalls enthalten ist, d.h. bei der Schwingungsdauer kürzt sie sich raus.
Entscheidend ist einzig die Verteilung der Masse.
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
Bernd hat kein mathematisches Pendel, sondern ein reales Pendel. Dann gilt dieses: Bei einem realen Pendel (in der Physik auch physikalisches Pendel genannt) spielen sowohl die Masse des Pendelgewichts als auch die Masse der Pendelstange eine entscheidende Rolle für das Schwingungsverhalten.
Auch beim physikalischen Pendel ist die Schwingungsdauer auf die Masse normierte und geht nicht ein, da im Trägheitsmoment die Masse ebenfalls enthalten ist, d.h. bei der Schwingungsdauer kürzt sie sich raus. Entscheidend ist einzig die Verteilung der Masse.
Hast du die vollständige Lösung der DGL? Keine Näherung bitte.
Hast du die vollständige Lösung der DGL?
Das Verhalten hängt nicht von irgendwelchen vollständigen Lösungen irgendeiner DGL ab, sondern von der Physik - davon mal ab. Und schon gar nicht häng es davon, ob ICH die Lösung habe. Einen Link zu der Lösung für die Schwingungsgleichung des physikalischen Pedels darfst du dir mal selber suchen oder von eine KI suchen lassen. Das lernt man in der Anfangsvorlesung zur Mechanik.
Setze in der Integration für das Trägheitsmoment einfach an Stelle von den infinitesimalen Massenelementen die auf die Gesamtmasse normierten ein. Schon bist du die absolute Masse los.
Wenn die absolute Masse in der DGL nicht drin steht, taucht sie auch nicht plötzlich in der Lösung auf.
:
Bearbeitet durch User
Bevor ich erste mechanische Änderungen vornehme, habe ich den Datenlogger 4 Tage laufen lassen.
Das mit der graphischen Auswertung muss ich noch üben.
Hinter Glas sind die Schwankungen nicht mehr so drastisch,
aber eine Überkompensation ist eindeutig.
Orange ist die Temperatur, blau das Gangverhalten.
Dass das Pendel zu langsam ist, spielt noch keine Rolle.
Grüße Bernd
Angehängte Dateien:
-
daten_27.09.png
(38 KB)
:
Bearbeitet durch User
Leider mittendrin wieder ein Überlauf.
Ebenfalls zwei Datenpakete in einer Log-datei.
Das braucht jedes Mal manuelle Nachbearbeitung. Besser so etwas macht man in der Software direkt richtig. Sollte doch für eine KI generierte Lösung nun wirklich kein Problem darstellen.
Angehängte Dateien:
-
output.png
(160 KB)
Norbert,
tolle Graphik.
Wenn ich wüsste, was ich der KI erzählen soll, könnte ich ja mal versuchen, die Unzulänglichkeiten in dem Programm auszubügeln.
Grüße Bernd
Wenn ich wüsste, was ich der KI erzählen soll, könnte ich ja mal versuchen, die Unzulänglichkeiten in dem Programm auszubügeln.
Na ja, das hatte ich zuvor schon recht ausführlich beschrieben, bin aber von den üblichen Stimmen hier im Forum gleich mal nieder geschrien worden. Du wirst verstehen, dass ich nicht die geringste Lust verspüre das erneut zu machen.
Bei meinen Log-Vorgängen schreibe ich (für die Zeitachse) den Sekundenwert seit ›epoch‹ (1.1.1970), dann alle Daten in die Log-Datei. Damit ist der Zeitstempel schon mal einmalig. Auch wenn die Messung unterbrochen und später neu aufgenommen wird. Dieser Wert beinhaltet Datum und Uhrzeit, diese muss man also nicht mehr loggen.
Man kann aber, falls mal ein Mensch in die Log-Dateien schaut, einmal pro Stunde oder um Mitternacht einen Eintrag mit Klartext einfügen. Am Zeilenanfang ein '#', da weiß die Plotsoftware dass es ein Kommentar ist.
In deinem speziellen Fall wäre noch ein Delta der Mikrosekunden (zum vorigen Eintrag) hilfreich und sehr bequem, aber nicht zwingend notwendig.
CSV ist auch nur notwendig wenn man das Ganze tatsächlich in einer Tabellenkalkulation verwerten will. Halte ich persönlich für eine ziemliche Quälerei. Ist aber Geschmackssache wenn man genug Zeit und Muße hat um jedes mal alles neu zu erfinden.
PS. Die Grafik wird mit der, hier im Forum in besonderem Maße verpönten, Sprache Python und matplotlib in ca. 100 Zeilen erstellt.
:
Bearbeitet durch User
Leider mittendrin wieder ein Überlauf. Ebenfalls zwei Datenpakete in einer Log-datei. Das braucht jedes Mal manuelle Nachbearbeitung.
Was interessiert dich der verdammte Überlauf in der ersten Spalte für die Auswertung?
Das wird dich schon nicht umbringen.
Datum und Uhrzeit sind doch für jede Zeile angegeben.
Orange ist die Temperatur, blau das Gangverhalten.
Deine Daten gewinnen an Aussagekraft, wenn du den Gang gegenüber der Temperatur darstellst.
Angehängte Dateien:
-
Gang_Temperatur_.png
(36 KB)
:
Bearbeitet durch User
Kaum hebt man den Stein hoch, kommen sie hervorgekrochen…
Kaum hebt man den Stein hoch, kommen sie hervorgekrochen…
Halten dich jetzt wirklich diese 48 Zeilen mit den Daten von der Justage der Schwingungsdauer davon ab, die eigentlichen Messdaten von den drei Tagen auszuwerten?
p.s.
Unter "Auswerten" versteht man gewöhnlich deutlich mehr, als die Zeitserien der verschiedenen Parameter zu plotten.
:
Bearbeitet durch User
Dichte der Luft berechnen und dann Periodendauer als Linearen Fit aus Dichte und Temperatur?
Die Temperatur hat momentan den größten Einfluss.
Am Kompensationselement arbeite ich gerade. Das wird aber
ein stufenweises Herantasten an das Optimum.
Dazu muss das Pendel abgenommen und zerlegt werden.
Das Teil ist ja aus Glas, also immer ganz vorsichtig arbeiten.
Grüße Bernd
Naja, ich staune und wundere mich.
Angehängte Dateien:
-
Zwischenablage01.jpg
(340 KB)
Naja, ich staune und wundere mich.
... über die Skalentitel und -beschriftung der Zeitachse?
:
Bearbeitet durch User
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
Naja, ich staune und wundere mich.
... über die Skalentitel und -beschriftung der Zeitachse?
Ich bin da ziemlich frei was die Achsen betrifft.
Wenn der To so weiter macht, dann ist die 3-D Kiste bald voll.
:
Bearbeitet durch User
Ich bin da ziemlich frei was die Achsen betrifft.
Dann nutze diese Freiheit SINNVOLL, insbesondere unter Berücksichtige vom dritten Punkt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Vors%C3%A4tze_f%C3%BCr_Ma%C3%9Feinheiten#Kombination_von_Dezimalpr%C3%A4fixen_und_Einheiten
Wenn der To so weiter macht, dann ist die 3-D Kiste bald voll.
Dann taugt die Art der Darstellung wohl nichts zur Erhellung bei der Auswertung der Daten.
:
Bearbeitet durch User
BirnKichler 🧐 S. schrieb:
Ich bin da ziemlich frei was die Achsen betrifft.
Dann nutze diese Freiheit SINNVOLL und berücksichtige den dritten Punkt: https://de.wikipedia.org/wiki/Vors%C3%A4tze_f%C3%BCr_Ma%C3%9Feinheiten#Kombination_von_Dezimalpr%C3%A4fixen_und_Einheiten
...
Oh, eieiei
Gut aufgepaßt.
Gut aufgepaßt.
Da stolpert man als Erstes drüber, wenn man guckt, was in der Graphik dargestellt ist.
Insbesondere sollte an der Achse dran stehen, welcher Parameter dargestellt ist. Die Beschriftung "Mikrosekunden [µs]" ist jedenfalls ziemlich sinnbefreit.
Aus welcher historischen Norm stammt eigentlich die Darstellung mit den eckigen Klammern um die Einheit?
:
Bearbeitet durch User
Hier finde ich nichts.
Angehängte Dateien:
-
Zwischenablage01.jpg
(280 KB)
Hier finde ich nichts.
Da hast du wohl an der falschen Stelle gesucht. Normen sind keine Gesetze.
Und die aktuelle DIN verwendet die eckigen Klammer in ganz anderer Funktion. Dort steht die GRÖẞE in eckigen Klammern (z.B. [U] = V) und wird in dem Fall gelesen als: "Die Maßeinheit der Spannung ist das Volt". Eine eckige Klammer um die Einheit ist dort nicht vorgesehen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Einheitenzeichen
Aber an Normen muss man sich ja nicht halten. Jeder kann das machen, wie er möchte.
:
Bearbeitet durch User
Richtig. Normen machen heutzutage in einer Blase gar keinen Sinn mehr.
Aber zur Statistik, was macht mehr Sinn, eine Messorgie über 365 Tage oder 365 Messungen im Jahr und die dann miteinander zu vergleichen?
Aber zur Statistik, was macht mehr Sinn, eine Messorgie über 365 Tage oder 365 Messungen im Jahr und die dann miteinander zu vergleichen?
Vielleicht hilft dir das Ergodentheorem bei der Beantwortung deiner Frage.
Es kommt darauf an, was genau du jeweils mit "Messung" bzw. "Messorgie" meinst.
Auch kommt es darauf an, wozu die Messungen dienen sollen.
:
Bearbeitet durch User
Und die aktuelle DIN verwendet die eckigen Klammer in ganz anderer Funktion. Dort steht die GRÖẞE in eckigen Klammern (z.B. [U] = V) und wird in dem Fall gelesen als: "Die Maßeinheit der Spannung ist das Volt". Eine eckige Klammer um die Einheit ist dort nicht vorgesehen.
Ich habe es auch noch so (in der Schule/Uni) gelernt, daß in Tabellen (Tabellenköpfen) und Diagrammen (Achsbeschriftungen) die Einheit in eckige Klammern kommt, obwohl diese Schreibweise nie normgerecht war. Im angelsächsischen Raum und im universitären Bereich wird es vielfach noch heute so gemacht. Ob die nach Norm erlaubte Quotientenschreibweise nun besser ist, darüber läßt sich vortrefflich streiten. Nicht alles was in Normen steht steht muß auch sinnvoll sein.
Ich habe es auch noch so (in der Schule/Uni) gelernt, daß in Tabellen (Tabellenköpfen) und Diagrammen (Achsbeschriftungen) die Einheit in eckige Klammern kommt, obwohl diese Schreibweise nie normgerecht war.
Ich habe mal in meinen alten hoch-offiziellen Papierwälzern nachgeschaut. Die haben es sich damals einfach gemacht und Tabellen nach Belieben in drei verschiedenen Geschmacksrichtungen angeboten.
Ich habe mich aber dazu entschlossen in meinen Programmen ab jetzt auch die DIN461 anzuwenden. Die gibt ja mehrere Möglichkeiten vor, ich persönlich finde ›Zeit in ms‹ bzw. ›t in ms‹ und ›Spannung in mV‹ am Angenehmsten.
Antwort schreiben
Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.