DE2143416A1 - Verfahren und Gerät zur Messung des momentanen Gangs eines Gangreglers in einem Zeitmesser - Google Patents

Description

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30.8.1971

2H3416

OMEGA Louis Brandt & Frere S.A., Bienne (Schweiz)

Verfahren und Gerät zur Messung des momentanen Gangs eines Gangreglers in einem Zeitmesser.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des momentanten Ganges 'eines Gangreglers in einem Zeitmesser, insbesondere einem solchen mit tonfrequentem Gangregler, bei welchem die Abweichung bezüglich des idealen Ganges £n Sekunden pro Tag angegeben wird, indem während eines durch den momentanen Gang bestimmten Zeitintervalls die Anzahl Perioden einer Normalschwingung ausge-

Fall 13

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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (Schweizer Patent Nr. 383 889) zählt man die Anzahl Perioden einer Normalfrequenz während eines Zeitintervalls aus/ welches durch eine bestimmte ganze Anzahl von Perioden der Gangreglerschwingung bestimmt ist, wobei die Dauer des erwähnten Intervalls und die Normalfrequenz derart gewählt sind, dass die erwähnte Anzahl von Perioden der Normalfrequenz für idealen Gang des Gangreglers 86 400 beträgt. Unter diesen Umständen zeigt die Differenz zwischen dieser theoretischen - ....

Zahl von 86 400 und der wirklich ausgezählten Anzahl von Perioden der Normalfrequenz direkt die Gangabweichung in Sekunden / Tag an. Das bekannte Verfahren erfordert somit für jede einzelne Messung das Auszählen einer Zahl in der Grössenordnung von 86 400,sowie die Berechnung der positiven oder negativen Differenz zwischen der wirklich ausgezählten Zahl und der idealen Zahl. Die elektronische Lösung dieses Problems ist verhältnismässig umständlich. Das bekannte Verfahren schlägt eine Bestimmung der Normalfrequenz derart vor, dass das Produkt aus der Normalfrequenz und der Zähldauer für einen idealen Gangregler 86 400 beträgt. Es ist jedoch schwierig und teuer, mehrere Normalfrequenzen vorzusehen, die für bei verschiedenen Frequenzen, beispielsweise 256, 300, 360, 480 oder 720 Hz schwingende Gangregler geeignet sind.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät zur Messung des momentanen Gangs eines Gangreglers anzugeben, welche eine genaue Messung des Gangs verschiedener, d.h. bei verschiedenen Frequenzen schwingender Gangregler erlauben, ohne einen umständlichen Zähler und verschiedene Normalfrequenzen zu benötigen«

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Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Einheit in wirklicher, dem momentanen Gang entsprechender Zeit durch Auszählen einer Anzahl Perioden der Schwingung des Gangreglers und eine gleiche Einheit in idealer Zeit durch Auszählen einer entsprechendenrAnzahl von Perioden der Normalschwingung ermittelt, und dass man die Anzahl Perioden der Normal·*· schwingung in dem der Differenz zwischen der Einheit in wirklicher Zeit und der Einheit in idealer Zeit entsprechenden Zeitintervall bestimmt und anzeigt, wobei die Frequenz der Normalschwingung so gewählt wird, dass die angezeigte Anzahl Perioden ein direktes Mass für die Abweichung gegenüber der idealen Zeit darstellt.

Es genügt unter diesen Umständen, die Anzahl Perioden der Normalfrequenz während eines verhältnismässig kurzen Zeitintervalls auszuzählen. Durch einfache Wahl des Zeitintervalls und der Normalfrequenz kann man die Abweichung vom idealen Gang normalerweise auf

1 Sekunde, l/io Sek., 1/100 Sek. oder sogar 1/1000 Sek. pro Tag angeben. Die Zählung kann immer in einer einfachen Addition bestehen, welcher lediglich ein Zeichen zur Anzeige von Vorlauf oder Nachlauf zuzuordnen ist. Man kann immer von einer verhältnismässig hohen Normalfrequenz ausgehen, beispielsweise von 8,64 χ 10 Hz, was eine sehr genaue Messung erlaubt. Man kann die Normalfrequenz durch einen Faktor 10 dividieren, um die Empfindlichkeit des Gerätes herabzusetzen, wenn ein Gangregler geringer Genauigkeit zu prüfen ist. ..

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Gerätes darstellt.

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Fig. 1 zeigt ein elektrisches Blockschema des Gerätes und Fig. 2 veranschaulicht schematisch das Messprinzip.

Das dargestellte Gerät weist einen Wandler 1, beispielsweise ein Mikrophon, auf, welcher ein der Frequenz de^s zu prüfenden Gangreglers,, beispielsweise der Stimmgabel einer elektronischen Uhr entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Dieses Signal wird im Verstärker 2 verstärkt. Dieser Verstärker weist selektive Filter auf, die wahlweise eingeschaltet werden können und welche auf die üblichen Frequenzen der in elektronischen Uhren verwendeten Gangregler abgestimmt sind/ beispielsweise auf 256, 300, 360, 480 oder 720 Hz. Ein Vorwahlstromkreis 3 gestattet die Einstellung des Verstärkers 2 für'die Frequenz des zu prüfenden Gangreglers. Das Ausgangssignal des Verstärkers 2 wird einem Impulsformer 4, einem Pegelmesser 5 und einem Pegelanzeiger 6 zugeführt. Die Ausgangsimpulse des Impulsformers 4 werden dem Eingang eines Synchronisations- und Steuerkreises 7 zugeführt. Der andere Eingang dieses Kreises 7 wird mit den Ausgangsimpulsen eines Normaloszillators 8-,der bei einer Frequenz von 8,64 χ 10 Hz· schwingt, gespeist. Der Synchronisationskreis 7 weist einen ersten Ausgang 9 auf, der mit einem Frequenzteiler 10 verbunden ist. Die Ausgangsimpulse des Impulsformers 4 werden an den Ausgang 9, bzw. an den Eingang des Frequenzteilers 10 übertragen, sobald der Stromkreis 7 wirksam wird. Von diesem Moment hinweg wirkt ein Ausgang 11 des Kreises 7 auf Steuereingänge des Frequenzteilers 10 und eines weiteren Frequenzteilers 12, an dessen Eingang die Normalfrequenz des Oszillators 8 übertragen wird. Eine Schaltung 13 zur Vocwahl der Messzeit gestattet die Teilverhältnisse der Frequenzteiler 10 und 12 derart umzuschalten, dass diese Teilverhältnisse entweder gleich sind der

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jeweiligen Eingangsfrequenz oder das Zehnfache derselben betragen. Im besonderen Falle kann das Teilverhältnis des Frequenzteilers 10 auf die oben bereits erwähnten gebräuchlichen Frequenzen bestehender Gangregler, beispielsweise auf 256, 300, 360, 480 oder 720 bzw. auf 2'56O, 3¹OOO, 3'600, 4'8OO oder 7'2OO Hz eingestellt werden. Das Teilverhältnis des Frequenzteilers 12 kann wahlweise

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auf 8,64 χ 10 oder auf 8,64 χ 10" eingestellt werden. Die Ausgangsimpulse 14 und 15 der Frequenzteiler 10 und 12 gelangen an die Eingänge einer Vergleichsschaltung 16. Diese Vergleichsschaltung 16 gibt an ihrem Ausgang 18 ein Ausgangssignal 17 ab, solange eine Differenz zwischen den EingangsSignalen 14 und 15 besteht. Das Ausgangssignal.17 gelangt an den einen Eingang einer Torschaltung 19. Der andere Eingang dieser Torschaltung 19 wird entweder direkt mit der Normalfrequenz des Oszillators 8 oder einer durch den Frequenzteiler 20 um einen Faktor 10 herabgesetzten Frequenz gespeist. Die Umschaltung des Frequenzteilers 20 erfolgt mittels eines Vorwählkreises 21. Der Ausgang der Torschaltung 19 ist mit dem Eingang eines Zählers 22 verbunden, dessen Ausgang mit einem Gedächtnis und einem Anzeigegerät 24 verbunden ist. Der Ausgang des Pegelmessers 5 wirkt über den Kreis 7 auf die Steuereingänge des Zählers 22 und des Gedächtnisses 23 zur Rückstellung derselben.

Die Vergleichsschaltung 16 wirkt auf einen Stromkreis 25 zur Ermittlung des Vorzeichens. Der Ausgang dieses Kreises 25 ist mit einem Teil des Gedächtnisses 23 und der Anzeigevorrichtung 24 verbunden. Verwendung und Funktionsweise des dargestellten Gerätes sind wie folgt: Vorerst wird der selektive Verstärker 2 auf die Frequenz des zu prüfenden Gangreglers eingestellt. Das Teilverhältnis des Frequenzteilers 10 wird entweder ebenfalls auf die

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Gangregierfrequenz oder auf das Zehnfache dieser Frequenz eingestellt. Das Teilverhältnis des Frequenzteilers 12. wird entsprechend eingestellt, d.h. auf die Normalfrequenz oder auf den zehnfachen Wert derselben. Der Frequenzteiler 20 wird auf ein Teilverhältnis 1 oder 10 eingestellt, je nach der gewünschten Genauigkeit der Messung. Die Kommastellung wird sodann beim Anzeigegerät 24 der Vorwahl entsprechend eingestellt. Der Oszillator 8 und alle anderen Kreise werden nun eingeschaltet.

Wird nun eine Uhr oder ein Uhrwerk mit schwingendem Gangregler auf den Wandler 1 gelegt, so wird ein Signal der Frequenz dieses Gangreglers durch die Kreise 2 und 4 an den einen Eingang des Synchronisations- und Steuerkreises 7 übertragen. Gleichzeitig wird die Schwingung des Oszillators 8 an den anderen Eingang des Kreises 7,an den Eingang des Frequenzteilers 12 und an den Eingang der Torschaltung 19 übertragen. Der Zähler 22 ist auf Null gestellt, während das Gedächtnis 23 und die Anzeigevorrichtung sich in einer Stellung befinden können, die noch das Ergebnis der vorangehenden Messung anzeigt. Der Kreis 7 wird nun durch einen Impuls des vom schwingenden Gangregler abgeleiteten Signals ausgelöst und über die Ausgänge 9 und 11 werden auch die Frequenzteiler 10 und 12 gleichzeitig ausgelöst. Von diesem Augenblick an erscheinen an den Ausgängen der Frequenzteiler 10 und 12 die in Fig. 2 dargestellten Ausgangsimpulse 14 und 15. Nimmt man an, dass die Teilverhältnisse der Frequenzteiler 10 und 12 gleich sind der zu teilenden Frequenzen, so beträgt die Dauer der Ausgangsimpulse 14 und 15 dieser Frequenzteiler je eine Sekunde in realer, dem momentanen Gang des Gangreglers entsprechender Zeit, bzw. in idealer, der Frequenz des Oszillators 8 entsprechender

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Zeit. Mit anderen Worten, weil die Frequenz des Gangreglers, beispielsweise 360 Hz, durch 360 dividiert wird, hat der Ausgangsimpuls 14 des Frequenzteilers 10 eine Dauer von genau 1 Sekunde in realer,durch den Gang des Gangreglers bestimmter Zeit. Weil andererseits die Normalfrequenz von 8,64 χ 10 Hz durch einen Faktor von 8,64 χ 10 geteilt wird, weist der Ausgangsimpuls 15 des Frequenzteilers 12 eine Dauer von genau einer idealen Sekunde auf, vorausgesetzt, dass die Stabilität des Oszillators 8 verglichen mit derjenigen des Gangreglers als ideal zu bezeichnen ist.

Die Dauer des Ausgangsimpulses 17 der Vergleichsschaltung 16 entspricht genau der Differenz zwischen der realen Sekunde und der idealen Sekunde. Während dieser Zeitdifferenz überträgt dia Torschaltung 19 die Impulse 26 von Normalfrequenz an den Zähler 22. Erfolgt die Zählung direkt bei der Frequenz des Oszillators 8, nämlieh bei 8,6.4 χ 10 Hz, so zeigt der Zähler 22 die Gangabweichung in Sek./100 an. Der Impuls 17 wird ebenfalls an einen Eingang des SteuerStromkreises 7 übertragen» Dieser wird durch die absteigende Rückflanke des Impulses 17 ausgelöst. Durch einen ersten hierauf erfolgenden ,leicht verzögerten Ausgangsimpuls des Kreises 7, wird das neue Resultat des Zählers 22 und des Kreises 25 in das Gedächtnis 23 übertragen, so dass nun die Anzeigevorrichtung 24 das neue Ergebnis anzeigt. Kurz darauf wird ein Rückstellimpuls an den Zähler 22 übertragen, so dass derselbe auf Null zurückgestellt wird. Anschliessend wird der Steuerstromkreis 7 in den Bereitschaftszustand zurückversetzt, aus welchem er später durch einen Impuls bei Gangreglerfrequenz erneut ausgelöst werden kann. Es kann nun eine neue Messung erfolgen, bei der das Ergebnis in den Zähler 22 und die Vorzeichenschaltung 25 gelangt. Am Ende der Messung bereitet

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die Steuerschaltung 7 das Gerät für eine neue Messung vor, wie soeben beschrieben. Wenn die Uhr oder das Uhrwerk vom Wandler 1 abgehoben wird, so überträgt der Pegelmesser 5 ein Ausgangssignal an den Steuerstromkreis 7,durch welches das Gedächtnis und der Zähler auf Null zurückgestellt werden.

Zur Messung von Gangreglern hoher Genauigkeit hat man ein Interesse daran, die Messdauer zu erhöhen. Indem die Teilverhältnisse der Frequenzteiler 10 und 12 auf den zehnfachen Wert der zu teilenden Frequenzen eingestellt werden, beträgt die Dauer der Ausgangsimpulse 14 und 15 zehn Sekunden und die Dauer des Impulses 17 zeigt die Gangabweichung in zehn Sekunden an. Diese Aenderung kann durch Verstellung des Kommas an der Anzeigevorrichtung berücksichtigt werden. Wird der Frequenzteiler 20 auf ein Teilverhältnis von eingestellt, d.h. misst man mit einer Normalfrequenz von nur 8,64 χ 10 Hz, so sinkt die Empfindlichkeit des Gerätes um einen Faktor 10, was erneut durch Verschiebung der Kommastelle bei der Anzeigevorrichtung berücksichtigt werden kann. Durch die verschiedenen erwähnten Einstellungen der Teilverhältnisse ist es möglich, die Messempfindlichkeit innerhalb eines Verhältnisses von 1:100 vorzuwählen. Die Messung kann somit beispielsweise auf einen Zehntel, einen Hundertstel oder einen Tausendstel einer Sekunde pro Tag genau erfolgen.

Die Zeiteinheit, während welcher die Gangabweichung ermittelt wird, und die Normalfrequenz können anders gewählt werden. Die Teilverhältnisse der Frequenzteiler 10 und 12 können somit derart gewählt werden, dass Ausgangsimpulse 14 und 15 beliebiger Dauer entstehen, beispielsweise von mehreren Sekunden oder eines Bruchteils einer Sekunde, wobei die Normalfrequenz im gleichen Ver-

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hältnis verändert wird, derart, dass das durch den Impuls 17 gegebene Zeitintervall, d.h. die Differenz der Impulsdauern der Impulse 14 und 15 multipliziert mit der Normalfrequenz eine Zahl ergibt, die direkt die momentane Gangabweichung anzeigt.

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Claims (10)

Patentanspruches

1) Verfahren zur Messung des momentanen Ganges eines Gangreglers in einem Zeitmesser, insbesondere einem solchen mit tonfrequentem Gangregler, bei welchem die Abweichung bezüglich des idealen Ganges in Sekunden pro Tag angegeben wird, indem während eines durch den momentanen Gang bestimmten Zeitintervalls die Anzahl Perioden einer Normalschwingung ausgezählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Einheit in wirklicher, dem momentanen Gang entsprechender Zeit durch Auszählen einer Anzahl Perioden der Schwingung des Gangreglers und eine gleiche Einheit in idealer Zeit durch Auszählen einer entsprechenden Anzahl von Perioden der Norraalschwingung ermittelt, und dass man die Anzahl Perioden der Normalschwingung in dem der Differenz zwischen der Einheit in wirklichst Zeit und dar Einheit in idealer Seit entsprechenden Zeitintervall bestimmt und anzeigt, wobei die Frequenz der Normalschwingung so gewählt wird, dass die angezeigte Anzahl Perioden ein direktes Mass für die Abweichung gegenüber der idealen Zeit darstellt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Einheit eine Sekunde oder zehn Sekunden gewählt wird und dass die Frequenz der Normalschwingung 8,64 χ 10 oder 8,64 χ 10. Hz beträgt.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeit der Messung durch Wahl der Einheit und / oder der Frequenz der Normalschwingung eingestellt wird.

4) Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-3,

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mit einem Handler zur Ermittlung der Frequenz des Gangreglers eines Zeitmessers, einem Normaloszillator und Mitteln zur Auszählung einer Anzahl Perioden des Normaloszil&ators während eines vom momentanen Gang des Gangreglers abhängigen Zeitintervalls, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel je einen Frequenzteiler (IO bzw. 12) für die Frequenz des Gangreglers und für die Frequenz des Normaloszillators (8) aufweisen, wobei beide Frequenzen auf die gleiche Frequenz dividiert werden, dass eine Vergleichsschaltung (16) vorgesehen ist, welche ein der Differenz der Dauer der Ausgangsimpulse (14, 15) der beiden Frequenzteiler (10, 12) entsprechendes Zeitintervall (17) zu bestimmen gestattet, und.dass eine .durch die Vergleichsschaltung (16) steuerbare Torschaltung (19) zur Übertragung der Normalfrequenz (26) an einen anzeigenden Zähler (22 - 24) während des erwähnten Intervalls (17) vorgesehen ist.

5) Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilverhältnisse der Frequenzteiler (10, 12) gleich sind der zu teilenden Frequenz, oder das Zehnfache derselben betragen.

6) Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzteiler (10) für die Gangreglerfrequenz auf verschiedene Teilverhältnisse, beispielsweise 256, 300, 360, 480 oder*720 umstellbar ist.

7) Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Frequenzteiler (10) für die Gangfrequenz ein auf die verschiedenen Frequenzen des Gangreglers einstellbares selektives Filter (2, 3) vorgeschaltet ist.

8) Gerät nach einem der Ansprüche 4-7, gekennzeichnet

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durch einen Anzeiger (23, 24, 25) für das Vorzeichen der Differenz der Dauer der beiden Ausgangssignale (14, 15).

9) Gerät nach einem der Ansprüche 4-8, gekennzeichnet durch einen Start- und Synchronisierung skr eis (7) , der durch die Eingangssignale einerseits von Gangregierfrequenz und andererseits von Normalfrequenz steuerbar ist, wobei der mit den Frequenzteilern (10, 12) verbundene Ausgang (11) des Kreises (7) durch einen Impuls der Gangregierfrequenz aktiviert wird.

10) Gerät nach einem der Ansprüche 4 — 9, gekennzeichnet durch einen Pegelmesser (5) für das Signal von Gangreglerfrequenz, wobei die Nullstellung eines Gedächtnisses (23) des Zählers (22) durch den Pegelmesser (5) steuerbar ist.

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