Zeitwaage zum Einmessen mechanischer Uhren
Das Problem
Mechanische Uhren sind bekantlich ungenauer, als Quarzuhren.
Wenn man den Zeitfehler seiner Uhr bestimmen will, kann man die Uhr stellen und am nächsten Tag wieder vergleichen.
Gute mechanische Uhren haben eine Abweichung von ca. 5-20 Sekunden am Tag.
Schwieriger ist es, wenn man nun die Uhr kalibrieren will. Dann will man innerhalb kürzester Zeit die Tendenz feststellen können.
Zum Regulieren der mechanischen Uhr wird meist die Federspannung der Unruh verstellt.
Ich habe ein Messgerät für die Ganggenauigkeit der mechanische Uhr entwickelt.
Innerhalb von Sekunden hat man schon brauchbare Werte.
Die Lösung
Die Avr-Ctrl misst den Zeitfehler der Uhr mit einer Auflösung von 0,1sek pro Tag.
Bereits nach wenigen Sekunden lässt sich die Tendenz des Fehlers gut erkennen. Die Genauigkeit der Messung steigt laufend.
Falschmessungen durch Störungen filtert das Programm heraus.
Bild von meinem ersten Prototypen.
Der Fehler wird direkt in 0,1 Sekunden pro Tag oder in Mikrosekunden pro Sekunde angezeigt.
In meinem Programm kann man einstellen, wieviel Halbschwingungen die Uhnruh in wieviel Sekunden macht.
Meine Automatikuhren machen sechs Halbschwingungen pro Sekunde.
Der Sensor
Mechanische Uhren ticken bekanntlich. Also liegt es nahe, das Ticken auszumessen.
Als Mikrofon benutze ich dient ein Piezo, den man sonst als Summer kennt. Der nimmt kaum Schall aus der Luft auf, reagiert aber extrem empfindlich auf Körperschall. Genau dass, was wir hier brauchen.
Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn der Piezo die Krone berührt, weil diese unmittelbar mit dem Uhrwerk verbunden ist.
Aus Platinenmaterial habe ich mir einen kleinen Uhrenhalter gebaut.
Um Körperschall von aussen etwas zu dämpfen, ist die Uhr auf Schaumstoff gelagert.
Hier sieht man gut den Piezo. Weil der so empfildlich auf Körperschall ist, habe ich ihn in Schaumstoff eingebettet und die Verbindung zum geschirmten Kabel mit feinen Litzen realisiert. Das Piezo-Element habe ich aus einem "SUMMER BM 15B" von Reichelt ausgebaut.
Der Verstärker
Das Mikrofon ist mit einem Mikrofonverstärker mit Bandpass und Schwellwertschalter angeschlossen, das ich eigens für diese Anwendung entwickelt habe.
Per Flachbandkabel ist der Verstärker an die AVR-Ctrl angeschlossen.
Der Verstärker hat eine Buchse für einen Kopfhörer. Mit dem kann man gut die Qualität des Tonsignals prüfen.
Mit den Potis stellt man den Schwellwert und die Lautstärke am Kopfhörer ein.
Ich verwende nun Operationsverstärker in zwei unterschiedlichen
Chips. Bei OPVs mit vier Operationsverstärkern in einem habe ich Übersprechen von der Digitalstufe zum ersten Verstärker festgestellt.
Als OPs kommen nun extrem rauscharme zum Einsatz, die bekommt man
aber trotzden noch günstig bei Reichelt.
Die Digitalstufe drückt sich für einige Millisekunden selbst die
Empfindlichkeit weg. Das sorgt dafür, dass nur ein einziger satter
Impuls erzeugt wird.
Schaltplan im Downloadbereich
Anschluss
Der Verstärker wird per Flachbandkabel an unsere AVR-Ctrl angeschlossen.
Achtung: Der Wannestecker muss von der Unterseite eingelötet werden. (Hier ist mein erster Prototyp des Verstärkers abgebildet)
Anzeige
Als Messgerät und Anzeige dient natürlich unsere AVR-Ctrl, die hierfür bestens geeignet ist.
Mit den ersten beiden Tasten (Schwarz) wechselt man durch die Menüs.
Mit den grauen Tasten
ändert man Werte.
Mit der orangen Taste starte man eine neu Messung.
Schliesst man die AVR-Ctrl an ein Terminalprogramm mit 38400Bd an, sieht man die Abweichung als Graph.
Jede Zeile ist die Messung über einen einstellbaren Mittelungsbreich (hier 1sek)
Damit lässt sich der Gang des Fehlers über der Zeit darstellen.
Software für die AVR-Ctrl komplett im Downloadbereich.
Fertiges Gerät
Im Gehäuse eingebaut und mit Kopfhöhrer sieht das dan z.B. so aus.
Fragen?
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