Einrichtung zur Prüfung des Ganges von Uhren, insbesondere von solchen, die mit einer Unruhe ausgerüstet sind. Die einfachste Methode zur Prüfung von Uhren besteht darin, dass der von dem Zeiger der Uhr zurückgelegte Weg nach Ablauf einer hinreichend langen Zeit verglichen wird mit der Anzeige einer Normaluhr. Sobald von einer Uhr eine besondere Genauigkeit verlangt wird, ist. eine derartige Prüfmethode aber ausserordentlich umständlich, weil erst nach einer Reihe von Stunden erkennbare Abweichungen zwischen der zu prüfenden und der Normaluhr sich herausstellen. Da zur Erzielung einer hohen Genauigkeit meist mehrere Korrekturen erforderlich sind, muss man für die Einregulierung einer genau ge henden Uhr ungefähr eine Woche in Ansatz bringen.
Um diesen Zeitverlust zu vermeiden, hat man bereits vorgeschlagen, den Gang von Uhren in der Weise zu prüfen, dass die durch die Sch-,vingungen der Unruhe der zu prii- fenden Uhr gegebene Frequenz verglichen wird mit einer Normalfrequenz, die zweck mässig zum Beispiel durch eine genau ge hende Uhr mit derselben Übersetzung zwi schen Steigrad und Zeiger wie die zu prü fende Uhr erzeugt werden kann.
Um in mög lichst kurzer Zeit bereits Abweichungen fest stellen zu können, hat man weiterhin vorge schlagen, diesen Frequenzvergleich vorzu nehmen, indem mit der einen Frequenz der Stator und mit der andern Frequenz der Rotor eines kleinen Einphasensynchron- motors erregt wird, so dass der Rotor sich entsprechend der Phasenwanderung zwischen beiden Frequenzen verstellt. Diese Verstel- lung-kann an einem Zeiger abgelesen werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung kann die Genauigkeit der zuletzt genannten Mess- methode noch verbessert und der zur An zeige erforderliche Energieaufwand verrin gert werden, wenn man die Phasenwande rung zwischen den zu vergleichenden Fre- quenzen erkennbar macht an einem Strom messgerät, dem aus einer Stromquelle Strom impulse zugeführt werden, deren Länge der jeweiligen Phasenabweichung zwischen bei den Frequenzen entspricht. Zu diesem Zweck bedient man sich vorteilhaft zweier Relais, von denen das eine, zum Beispiel im Takte der Frequenz der zu prüfenden Uhr erregt wird, während das andere im Takt der Nor malfrequenz erregt wird.
Beide Relais sind vorteilhafterweise so miteinander gekoppelt, dass sie sich gegenseitig derart beeinflussen, dass bei der Einschaltung des einen das an dere aberregt wird. Legt man nun in einen von dem einen Relais gesteuerten Stromkreis das Xessinstrument, dann ist die Länge der über dieses Messinstrument fliessenden Strom impulse abhängig von der Phasenverschie bung beider Frequenzen.
Jede Änderung des Instrumentenausschlages zeigt somit eine Phasenwanderung an und aus der Richtung der Ausschlagsänderung kann man ohne wei teres entscheiden, ob die zu prüfende Uhr zu schnell oder zu langsam geht, wenn klar gestellt ist, von welcher der beiden Frequen zen das den Instrumentenstromkreis schal tende Relaiserregt wird.
Um aus -der Bewegung der Unruhe einer Uhr eine Frequenz zu bilden, gibt es fol gende zweckmässige Möglichkeiten. Man kann .die einzelnen Schläge des Ankers bezw. des Steigrades durch ein Mikrophon auf einen Verstärker einwirken lassen. Diese be sonders einfache Methode ist im folgenden noch ausführlicher erörtert.
Man kann aber auch die Unruhe bezw. die die Unruhe enthaltende Uhr auf einer elastisch gelagerten Unterlage befestigen. Durch geeignete Bemessung der elastischen Lagerung der Unterlage kann man Resonanz bei Normalfrequenz erreichen und auf diese Weise(so erhebliche] Bewebgun gen ,der Unterlage erzielen, dass von ihnen ein Verstärker be quem, zum Beispiel auf elektromagnetischem Wege, beeinflusst werden kann.
Diese Art der Erzeugung führt jedoch zu stark abge flachten, dem Verstärker zufliessenden Span nungsstössen, so dass es schwer ist, einen für die Beobachtung der Phasenwanderung not wendigen, genau definierten Punkt aus der Frequenzkurve herauszugreifen.
Eine weitere unter Umständen sehr zweckmässige Form besteht in der Verwen dung einer photoelektrischen Zelle, die mit Hilfe der Unruhe oder unter Umständen noch zweckmässiger mit Hilfe des Ankers beein flusst wird. Zur Durchführung dieser Mass nahme muss allerdings die Unruhe der Uhr hinreichend zugänglich sein, was bei einer fertigen Uhr meist nicht mehr zutrifft. Da für dürfte dieses Verfahren sich besonders eignen, um eine noch nicht in eine Uhr ein gebaute Unruhe einer Prüfung zu unter ziehen. Man kann die Beeinflussung des Lichtstrahls durch die Unruhe, zum Beispiel in der Weise vornehmen, dass auf der Unruh achse ein kleiner Spiegel befestigt wird, der den Lichtstrahl steuert.
Man kann auch an der Unruhe oder an dem Anker eine geeig net angeordnete reflektierende Fläche benut zen, um den Lichtstrahl vorübergehend auf eine elektrische Zelle zu lenken. Man kann schliesslich auch die Schattenwirkung zum Beispiel eines Teils der Unruhe, dessen Bahn im übrigen frei von andern schattenwerfen den Teilen ist, oder eines Teils des Ankers benutzen, so dass die Photozelle ständig von dem Lichtstrahl getroffen wird und ihr Stromkreis nur momentan währenddes ruck artigen Durohtrittes des schattenwerfenden Teils durch das Strahlenbüschel verdunkelt. wird.
In den Fig. 1 und la ist zunächst einmal im Prinzip eine Ausführungsform der Er findung dargestellt. Dabei sind die an sich bekannten Methoden zur Erzeugung der Fre quenzen nicht mit eingezeichnet. Es ist viel mehr vorausgesetzt, dass der gezeichneten Anordnung Spannungsstösse im Rhythmus der beiden Frequenzen, das heisst also der Frequenz der zu prüfenden Uhr und der Normalfrequenz zufliessen. Die Spannungs stösse der einen Frequenz, zum Beispiel der Frequenz der zu prüfenden Uhr, werden dem Gitter eines Ionensteuerrohres 1 und die Spannungsstösse der Normalfrequenz dem Gitter einer Ionensteuerröhre 2 zugeführt.
Diese Ionensteuerröhren haben bekanntlich die Eigenschaft, dass sie durch eine Hilfs spannung leicht gezündet werden können, dass jedoch nur durch Unterbrechen des Ano denstromkreises eine Löschung möglich ist. 3 ist ein Kondensator, 4 ein .Strommessgerät, 5 und 6 sind Widerstände. 7 ist ein Maxi malrelais und 8 irgendeine bekannte Schal tung zur Erhaltung einer konstanten Span nung.
Die Wirkungsweise der Anordnung er klärt sich aus der Fig. ja. In dieser Figur sind mit la diejenigen Spannungsspitzen be zeichnet, welche dem :Gitter des Ionensteuer- rohres 1 entsprechend der zu prüfenden Fre quenz zufliessen. Mit 2a sind die Spannungs spitzen bezeichnet, die dem Gitter des Ionen steuerrohres 2 entsprechend der Normalfre quenz zufliessen. Unterhalb der Darstellung des zeitlichen Verlaufes dieser Spannungs spitzen ist der zeitliche Verlauf des durch das Messinstrument 4 fliessenden Stromes dargestellt.
Diese Stromimpulse sind Recht ecke, deren Höhe durch die konstant gehal tene Spannung und die Widerstände in dem Stromkreis bestimmt also konstant ist und :deren zeitliche Länge von dem Abstand der Spannungsspitzen la und 2a abhängt. Sobald nämlich der erste Impuls die Röhre 1.a ge zündet hat. fliesst über diese Röhre und das Messinstrument 4, ferner den Widersiand 5 und das Maximalrelais 7 ein Strom. Das Maximalrelais 7 spricht nicht an. weil es so bemessen ist. dass es die Summe beider Röh- renanorIenströme zum Ansprechen bedarf.
Sobald nun die Röhre 2 durch .den Impuls 2a gezündet wird, erlischt infolge des über den Kondensator 3 auf die Anode der Röhra 1 fliessenden Stromstosses diese Röhre, wäh rend nunmehr die Röhre 2 vom Strom durch flossen wird. Der Instrumentenstromkreis ist somit zur Zeit Stromlos und wird erst durch die nächste Spannungsspitze la, -elche di^ Röhre 1 zündet, und über den Kondensator 3 die Röhre 2 löscht, wieder eingeschalt t. Der Messinstrumentenzeiger stellt sich somit auf einen Mittelwert ein, der abhängig ist von dem Verhältnis derjenigen Zeitspanne,
während welcher Strom über das Messinstru- ment 4 fliesst zu derjenigen Zeitspanne, wäh rend welcher das Instrument stromlos ist. Bei Wahl eines hinreichend gedämpften Mess- gerätes ergibt- sich so eine ruhende Einstel lung des Zeigers, die sich lediglich ändert, wenn eine Frequenzwanderung zwischen bei den Impulsreihen stattfindet.
Unter der oben vorausgesetzten Annahme, dass die Röhre 1 von der Frequenz der zu prüfenden Uhr gesteuert wird, zeigt ein stei gender Ausschlag des Instrumentes 4 an, dass die Spannungsspitzen 2a hinter den Span nungsspitzen la zurückbleiben, da.ss also die Frequenz der zu prüfenden Uhr höher ist .als die Normalfrequenz. Umgekehrt würde eine Verringerung :des Zeigerausschlages anzeigen, dass die zu prüfende Uhr zu langsam geht.
Die Verwendung von Ionensteuerröhren als Relais hat den Vorteil, dass die Zeitkon stante des Relais praktisch null ist und so mit überhaupt nicht berücksichtigt zu wer den braucht, und dass vor allem nicht -die Gefahr besteht, dass bei längerem Gebrauch etwa :die Zeitkonstante des einen Relais sich ändert. Man kann unter Umständen aber auch auf diesen Vorteil verzichten und me chanische Relais verwenden, wofern nur beide Relais eine hinreichend gleichmässige Zeitkonstante haben. Langsame Änderungen innerhalb eines längeren Zeitabschnittes wür den die einzelnen Vergleichsmessungen nicht beeinflussen und insofern auch nicht stören.
Das Maximalrelais 7 soll verhindern, dass die Messung unterbrochen wird in dem Au genblick, wo die Spannungsspitzen la und 2a bei der Phasenwanderung momentan ein ander überdecken. Zünden nämlich beide Röhren gleichzeitig, dann bleibt der Konden sator 3 wirkungslos und es würde über beide Röhren dauernd Strom fliessen. Dieser dop pelte Anodenstrom bringt das Maximalrelais 7 zum Ansprechen. Dieses öffnet vorüber gehend den Anodenstromkreis beider Röhren, so dass nunmehr die Anordnung wieder be triebsbereit ist.
An Stelle eines Strommessgerätes 4 mit me chanischer Rückstellkraft und einer in die sem Fall erforderlichen konstanten Span nungsquelle kann man auch ein Doppelspul- messgerät mit elektrischer Rückstellkraft be nutzen und so die Anzeige des Messinstru- mentes spannungsabhängig machen. Dann wird die Verwendung einer konstanten Span nungsquelle entbehrlich.
Oben ist vorgeschlagen, die Frequenz der zu prüfenden Uhr und unter Umständen auch die Frequenz der Normaluhr auf elektrischem Wege mit Hilfe der periodisch bewegten Teile der Uhr, zum Beispiel der Unruhe, des Ankers, des Steigrades oder dergleichen ab zunehmen, indem ein Mikrophon von den schlagartigen Uhrgeräuschen beeinflusst wird. Es hat sich nun gezeigt, dass dabei roch Schwierigkeiten zu überwinden sind, weil man bei der elektroakustischen Ge räuschaufnahme keine präzis ausgeprägten und regelmässig wiederkehrenden einzelnen Spannungsspitzen erhält, die man ohne wei teres nach entsprechender Verstärkung zur Betätigung des Relais heranziehen könnte.
Das für das Ohr scharf markiert klingende Ticken der Uhr erzeugt, wie sich aus der Darstellung einer oszillographischen Auf nahme in der Fig. 2 ergibt, eine ganze Gruppe von Spannungsspitzen, die unterein ander sehr verschieden hoch sind und deren Rhythmus und Höhe innerhalb der verschie denen Perioden stark schwankt.
Insofern be reitet die zeitlich präzise Steuerung eines Re lais recht erhebliche Schwierigkeiten, ganz abgesehen davon, dass eine gewisse Geräusch stärke auch während derjenigen Zeit, wo mit dem Ohr Geräusche nicht festzustellen sind, während der ganzen Zeitdauer bleibt, so dass man infolgedessen die Empfindlichkeit der den Schall aufnehmenden und das Relais steuernden Anordnung nicht beliebig hoch bemessen kann. Da die oben erwähnte Gruppe von Spannungsspitzen ausserdem einen verhältnismässig grossen Teil der Perio den einnimmt, besteht die weitere Schwie rigkeit, dass sich die beiden Frequenzen ge genseitig stören, und zwar dann, wenn nahe- zu Phasengleichheit besteht.
In diesem Fall kann es vorkommen, dass die erste Span nungsspitze der etwas voreilenden Uhr das Relais erregt und den Anker umlegt. dass unmittelbar darnach die erste Spannungs spitze der etwas nacheilenden Frequenz das Relais in die andere Lage legt und dann aber noch eine weitere Spannungsspitze der vor eilenden Frequenz wieder unerwünscht die Anfangslage herbeiführt und so das Messer- gebnis fälscht.
Um die oben beschriebenen Schwierig keiten zu beheben, können besondere Vor kehrungen getroffen werden, um Anfang und Ende der Impulse innerhalb der Perioden eindeutig festzulegen. Ein Mittel dafür be steht zum Beispiel .darin, dass die von den Impulsen gesteuerte Relaisanordnung un mittelbar nach ihrer Erregung für eine im gleichen Sinne erfolgende Erregung gesperrt wird, und zwar für eine Zeitdauer, die klei ner sein muss als eine volle Periode. Da durch wird vor allem einmal verhindert, dass, wie kurz zuvor ausgeführt wurde, der Re laisanker in unerwünschter Weise durch zu lange fortdauernde Beeinflussung des Relais wieder umgelegt wird.
Eine weitere in dieser Richtung gehende Massnahme besteht zum Beispiel darin, dass eine besondere Verstärkeranordnung zur Kopplung der die Frequenzen erzeugenden Uhren und der Relaisanordnung benutzt wird, und zwar wird der Verstärker bewusst so ausgebildet, dass die Verstärkung mög lichst weit von der Linearität abweicht. Er folgt diese Abweichung in dem Sinne, dass der Verstärkungsgrad mit steigender Steuer spannung stark zunimmt dann werden im wesentlichen nur die höheren Spannungsspit zen verstärkt und die niedrigeren Spannungs spitzen praktisch ganz unwirksam gemacht.
Ist dagegen der Verstärker so bemessen, dass er in der Nähe eines Maximalwertes arbeitet, dann werden die höheren Spannungsspitzen nur etwa bis zu derselben Grösse verstärkt wie die niedrigeren Spitzen, so dass auch dann ein gleichmässigeres Arbeiten die Folge ist. Wie aus der in der Fig. 1 dargelegten Wirkungsweise der Anordnung ersichtlich ist, kommt es darauf an, dass die Impuls dauer möglichst genau .der Phasenabweichung zwischen beiden Frequenzen entspricht. Dazu :st aber erforderlich, dass möglichst scharf präzisierte Punkte der Periode zur Bildung der Impulse herangezogen werden. Im all gemeinen genügen die oben angeführten Mass nahmen den zu stellenden Bedingungen.
Es gibt jedoch Uhren, bei denen mit diesen Mass nahmen allein hinreichend genaue Prüfungs ergebnisse nur schwer zu erzielen sind, weil .die Geräuschschwelle dieser Uhren, das heisst also der durch ihre ständigen Geräusche ver ursachte Mindestwert der Wechselspannung, von vornherein ungünstig hoch liegt und ausserdem noch die durch die Schläge des Ankers bezw. Steigrades verursachten Spit zen besonders unregelmässig sind oder auch von dem eigentlichen Schlag ein sogenannter .,Vorschlag" erfolgt.
In diesen Fällen kann man zweckmässig an Stelle der obern beschrie- (ienen Massnahmen die Spannungsspitzen über die ganze Periode integrieren, indem man sie gleichi-iehtet bezw. eine Hälfte abschneidet und so einen Wellenstrom gewinnt, der auf die Relaisanordnung zum Einwirken ge bracht wird. Dieser Wellenstrom weist nun zunächst noch alle Unregelmässigkeiten auf, die sich aus den Abweichungen zwischen den einzelnen Perioden ergeben. Es hätte somit in vielen Fällen keinen Zweck, ihn unmittel bar zur Steuerung des Messstromkreises her anzuziehen.
Man kann jedoch die innerhalb einer Periode auftretenden Unregelmässigkei ten weitgehend unterdrücken, wenn man den Wellenstrom zunächst auf ein schwingungs fähiges Gebilde zur Einwirkung bringt, des sen Eigenfrequenz der Normalfrequenz ent spricht, dessen Resonanzkurve aber hinrei chend breit ist, um die möglichen Abwei chungen der Vergleichsfrequenz von der Nor malfrequenz noch mit zu umfassen. Ein sol ches Schwingungsgebilde kann entweder elektrischer oder mechanischer Natur .sein. Bei einem elektrischen Schwingungsgebilde wird man mit Rücksicht auf die verhältnis- mässig niedrige Periodenzahl mit einer sehr erheblichen Dämpfung zu rechnen haben, die durch besondere Massnahmen, zum Beispiel Riickkopplung, zweckmässig vermindert wird.
Die von dem elektrischen Schwingungsge bilde abgenommene Wechselspannung, die gewissermassen über eine Mehrzahl von Perio den gemittelt ist, kann dann auf ein Relais zur Einwirkung gebracht werden, das den Messinstrumentenkreis steuert. Dabei wird man zweckmässig als wirksamen Punkt der Span nungskurve einen möglichst in ,der Nähe der Nullinie liegenden wählen, weil dann Inten sitätsänderungen nur einen geringen Einfluss auf die Verschiebung des Ansprechpunktes haben.
Bei Verwendung von mechanischen Schwingungsgebilden kann man den Mess- instrumentenkreis durch ein Relais steuern, das unmittelbar über einen von .dem mecha nischen Schwinggebilde betätigten Kontakt geschaltet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. in der Fig. 3 schematisch dargestellt. Mit 10 und 11 sind zwei Spulen, zum Beispiel zwei Telephonspulen, bezeichnet, die in Ab hängigkeit von den von der zu prüfenden Uhr und einer Normaluhr erzeugten Gang geräuschen erregt werden. 12 und 13 sind zwei Verstärker mit Gleichrichter und elektrischem Schwingungskreis, wobei, die Schwingungskreise auf die Normalfrequenz abgestimmt und entdämpft sind.
Die von den Schwingungskreisen erregten Ausgangsspu len 14 und 15 wirken auf zwei Spulen 16 und 17 ein, die in den Gitterkreis zweier Ionenrelais 18 und 19 angeordnet sind. 20 ist die gemeinsame Gittervorspannbatterie und 21 und 22 sind zwei Kondensatoren, die bei Einsetzen des Anodenstromes der jeweils zugehörigen Röhre über Transformatoren 23 und 24 und Gleichrichter 25 und 26 so auf geladen werden, dass,der weitere Teil der von den Spulen 16 und 17 ausgehenden Span nungskurve die Ionensteuerer nicht mehr zum Ansprechen bringen kann.
Die Konden satoren 21 und 22 entladen sich im Verlaufe einer Periode über die Gleichrichter 25, 26 und die Sekundärspulen der Transformatoren 23 und 24. Sollte der Widerstand der Gleich richter in Sperrichtung zu gross .sein, dann kann man noch besondere Entladewiderstände für die Kondensatoren vorsehen. 27 ist die gemeinsame Anodenbatterie der beiden Ionen röhren, 9 das Messinstrument, das im Ano denstromkreis,des einen Ionenrohres liegt und 29 ein Kondensator, mit dessen Hilfe die Ionenrohre sich gegenseitig löschen. 30 ist ein Maximalrelais, das anspricht, falls etwa zufällig beide Ionensteuerer gleichzeitig ge zündet haben sollten.
Die Wirkungsweise dürfte ohne weiteres klar sein. Wird zunächst zum Beispiel das Innenrohr 18 gezündet, djann wird sein Gitter für annähernd Periodendauer gesperrt. Gleichzeitig fliesst über das Messinstrument 9 ein Strom, dessen Stärke bei konstanter Spannung .der Stromquelle 27 eine konstante Grösse hat. Sobald nun das Ionenrohr 19 ge zündet wird, bringt es das Ionenrohr 18 zum Erlöschen durch .den Entladestoss des Kon- densators 29.
Infolgedessen wird das Instru ment 9 stromlos, bis wiederum die Ionen röhre 18 gezündet wird. Auf diese Weise kann also aus :der Veränderung des Aus schlages des Messinstrumentes 9 der Gang der zu prüfenden Uhr abgelesen werden.
An Stelle der Ionensteuerer können unter Umständen auch mechanische Relais benutzt werden. Die Sperrung dieser Relais während eines wesentlichen Teils der an das Anspre chen sich anschliessenden Zeit von Perioden dauer wird man zweckmässig nicht am Re lais selbst, sondern an einer geeigneteren Stelle der gesamten Anordnung. zum Beispiel an einem Verstärkerrohr der vorgeschalteten Verstärker vornehmen.