DE2600931C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Schwingungsamplitude der Unruh einer Uhr - Google Patents

Description

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gezählt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Meßinterval! n-m-Tn die Intervalle Δ T_n welche eine gegebene Pha&j in bezug auf die Schwingung der Unruhe besitzen, ausgewählt werden, so daß die Amplitude für die entsprechende Drehrichtung der Unruhe gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Meßintervall n-m-Tn mindestens zwei Intervalle ΔΤ, mit alternierenden Phasen in bezug auf die Schwingung der Unruhe ausgewählt werden, so daß der Mittelwert der Amplitude in den beiden DrehrichU'ngen der Unruhe gemessen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der einstellbare Frequenzumsetzer ein Frequenzteiler ist, der eine Teilung durch 7 und durch r vornimmt, wobei der Wert von τ von der Vorwahlvorrichtung bestimmt wird, welche durch einen an den durch teilenden Frequenzteiler angeschlossenen Schalter gebildet wird, und daß der feste Frequeß '.umsetzer ein eine Teilung durch 2 ■ m · 11 durchführender Frequenzteiler ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Auswahl- und Verbindungsschaltung eine Einstellvorrichtung zur Bestimmung der Zahlen mund «aufweist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7. dadurch gekennzeichnet, daß die logische Auswahl- und Verbindungsschaltung zwei Schalter aufweist, welche einerseits den festen Frequenzteiler zur Bestimmung der Zahl m und andererseits eine logische Schaltung (16, i7) steuern, welche an die Ausgänge des von r abhängigen Frequenzteilers und der die Impulse Δ T₁ liefernden .Signalformungsschaltung angeschlossen ist, wodurch die Anzahl und die Phase der in die Messung eingehenden Impulse ΔΤ, festgelegt wird, und daß die Auswahl- und Vcrbindungsschallung ferner einen Frequenzteiler aufweist, der die von der .Signalformungsschaltung gelieferten Impulse Λ T, empfangt und die Anzahl dieser Impulse bestimmt, welche das Meßintcrvall n-m-Tn bilden, sowie Mittel zur Erzeugung von Steuerimpulsen .im Fiuie des Mcßintervalls zur Sperrung des Ausgangs des festen Frequen/teilers und /\\r Rückstellung auf Null der Impulszähler

Die Vorliegende 1 rfimliing betrifft ein Verfahren zur Mowing der Sdiwnigiingsiiiiipliiiide der Unruh einer Uhr, wie es im Obergriff ik-s Patentanspruchs I angeführt isl.scwie eine Vorrichtung /ur Durchführung des Verfahrens.

Fs sind verschiedene Verfahren zur Messung der Nchwuigiingsampliluile der Unruh bekannt. Soweit es sich dabei nicht um Vcilahrcn handelt, bei denen die

Uhr geöffnet werden muß, um die Unruh einer optischen Abtastung zugänglich zu machen, und die im allgemeinen nur im Laboratorium angewandt werden (sh. z. B. die Zeitschrift »Feingerätetechnik« 1/1968, S. 14—19), wird die Amplitudenmessung auf Grund der Ganggeräusche der Uhr durchgeführt. Solche Verfahren sind beispielsweise in der Zeitschrift »Neue Uhrmacher-Zeitung«, 4/1967, S. 11 — 13 beschrieben und beruhen auf der Bestimmung der dem Durchlaufen des Hebungswinkels entsprechenden Zeitdauer. Es gilt n nämlich, unter der üblichen Voraussetzung eines sinusförmigen Bewegungsablaufs bei der Schwingung der Unruh, folgende Beziehung zwischen der Schwingungsamplitude A der Unruh, den Hebungswinkel der Unruh τ, dem Zeitintervall 47zwischen den Zeitpunk- ι ten der Auslösung und des Stoßes in der Hemmung, sowie der Kreisfrequenz (J der Uhr:

- I sin

J T< T₁, linearisierten Form der eingangs angegebenen Beziehung aus, welche folgende Form hat

'Iu

I I

wobei υ) durch . ersetzt wurde und 7i, die Dauer der

Halbschwingung zwischen zwei Endpunkten der Unruhbewegung darstellt.

Gemäß dem vorligenden Verfahren werden einerseits während eines Zeitintervalls 77, oder eines Vielfachen nm-Tu dieses Zeitintervalls Impulse einer Wiederholungsfrequenz

Iu

und andererseits während eines oder mehrerer Zeitintervalle Δ T, das heißt allgemein ausgedrückt während

Die Umwandlung dieser mathematischen Funktion in eine gleichwertige Funktion, die so aufgebaut ist, daß sie mit Hilfe von elektronischen Analogschakungen gewonnen werden kann, weiche nicht übermäßig kompliziert sind, macht es bei den bekannten Geräten notwendig, daß eine Nichilinearität der Meßskala in Kauf genommen wird, welche die Meßgenauigkeii verringert.

Aufgabe der Vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und ein für die Überprüfung von Uhren in der Praxis geeignetes Meßverfahren zu lieferi, welches mit Hilfe einer relativ einfachen elektronischen Schaltungsanordnung durchgeführt werden kann und doch eine vollkommen lineare Anzeige des gemessenen Ampliiudenwertes erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgeinäß vorgeschlagen, das Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 durchzuführen. Bevorzugte Ausführungsformen einer dazu dienenden Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben, ebenso Ausgestaltungen des Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe einer gänzlich digital arbeitenden Meßvorrichtung durchgeführt werden. Die Zählung von Impulsen, die iiti.s einer Folge von Vergleich;'mpulsen einer sehr genau konstanten Wicderholiingsfrequenz abgeleitet v/erden können, die Mcglichkcit der Verwendung von logischen .Schallungen zur Megren/una der Zeitintervalle der Zählung und üV ebenfalls digital durchführbare (.Hiotieiilenbikluug, erlauben nicht nur das Erzielen einer sehr hohen Meßi'cnauigkeit mit vollkommener Linearität der Anzeige, sondern auch eine besonders einfache und wirtschaftliche Ausführung der Meßvorrichtung. wobei '.rot/dem eine große Flexibilität in der Wahl der McBarten und der anzuzeigenden Größen erreicht wird.

Die l'rfiiulung wird im Folgenden anhand der 'Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaHcn Vorrichtung darstellen, naher erläutert. Ls /üiiil

I ι g. I ein Vereinfachtes lilockseheina tier Vorrichtung und die

I■'i g. J.ι. 2h und Jc cm detailliertes Schaltbild eines I ViIs der Von n hin ng η ai h Fig. I.

I ),h M' IU ei I,lh, en. 11.is der ν oi liegende η Vorn ell IU Hj.' /iiL'Miiiili- lieu' t.'elii von der im Zeitintervall .1/ Mir Σ ι/.

Impulse einer Wiederholungslrequenz

gezählt, wobei letztere in diesem Fall umgekehrt proportional dem Wert des Hebungswinkels r ist. welcher für eine gegebene Uhr bekannt ist. Durch Division der durch diese Zählungen erhaltenen Zahlen Λ', und /V₁, d. h. /V₁ : .V₁, erhält man eine Zahl die den Zahlenwert des Winkels A der Schwingungsamplitude der Unruh angibt, wobei A in den gleichen Einheiten ausgedrückt ist, wie der Hebungswinkd r, der in die Vorrichtung eingegeben wurde.

Im Schema von F i g. I bezeichnet 1 den Eingangspunkt der elektrischen Signale, welche durch in bekannter Weise erfolgtes Auffangen der Ganggeräusche der Uhr erhalten werden, wobei ein nicht dargestelltes Mikrophon verwendet wird, das die Eigenschaft hat, die Ganggeräusche in ausreichend verzerrungsarmer Form in elektrische Impulse umzuwandeln. Die Klemme 2 bezeichnet den Ausgang der eigentlichen Meßvorrichtung, welche den Meßwert A in Form einer entsprechenden Impulsanzahl liefert. Dieser Wert wird dann mit Hilfe einer nicht dargestellten, an die Klemme 2 angeschlossenen Anzeigevorrichtung angezeigt. Im Rahmen einer solchen Anzeigevorrichtung können insbesondere eine Zählung der Impuls/uhl A. eine Speicherung dieser Zahl, eine Wahl der Ar./.eigeart, beispielsweise eine Anzeige von Grad zu Grad, von 5 zu 5 oder von 10 m 10 Grad vorgesehen sein, sowie eine eigentliche numerische ojcr analoge Anzeigevorrichtung, z. B. in Form einer Reihe von linear angeordneten Signallämpchen. Die genannte und im weitesten Sinn zu verstehende Anzeigevorrichtung kann selbstverständlich auch von allen Arien von D;ilenver;irbeiiimg*,;inl.igYn g/ebiklet werden

Die an tier Klemme I auftretenden Sig'ia!«.* werden einer Inipiilsformersi haltung i /iigelühn. die eine l-olge von Rcehleckimpulscu lielert. welche die Länge I/ haben und in einen Abstand / Λ I einsprechend ilen obigen I )eliMiln hieti aiii' rutulei lolgen. Die Impulse I / werden einer louisi hen \ii-.\v,ihl- und Verbiriiliinjs

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schaltung 9 zugeführt, deren I -.iiktionsw eise nähci mi Ziisatnnicnhang mit I ι μ. 2b In schrieben w ml.

Die Vorrichtung nach I > l·. I umfallt ferner einen Impulsgeber 4 der Vci l'Icic isimpulsc sehr konstanter Wicderholurigsfrequenz /.'. I efcrt Dieser Impulsgel·· ι kann beispielsweise einen Quarzoszillator enthalten.

Die Impulse nut der Wiedcrholiingsfrcqucnz ί werden zwei Gruppen von Freqiicnzumsrtzeni ϊ 7 einerseits urd fi andererseits ziigeiulii' (ieniiiH einer be\orzugten Ausführungsfonn, welche hier beschrieben wird, wird die Division durch

der Frequenz Λ ersetzt durch eine Division durch 22 in einem frequenzteiler β und durch eine Division durch 7 in dem parallelen Kanal 5, 7. Dies erlaubt eine Vereinfachung, weiche fur die praktische Veiwiikiichung der Vorrichtung \ orteilhaft ist.

Die Division im Kanal β hefen daher eine Impulsfolge mit der Wiederholungsfreqiienz

wobei «ι einen Faktor, der greller oder gleich 1 ist darstellt und dessen einführung spater noch näher erläutert wird.

In dem parallelen Kanal führt ein Frequenzumsetzer 5 eine Teilung durch 7 durch und ein einstellbarer Frequenzteiler 7 teilt die erhaltene I requenz weiter durch r. so daß am Ausgang von 7 eine Impulsfolge entsteht, welche die Wiederholungsfrequenz

aufweist.

Hin 7ahl r du» drm VVfri iles prurhrniMi Hobunpswinkels entspricht, wird in einer Vorwahlvorrichtung 8. welche an den einstellbaren Frequenzteiler 7 angeschlossen ist. eingestellt. Die beiden Impulsfolgen f, und f. werden der logischen Schaltung 9 zugeführt, welche zwei Zähler steuert, nämlich einen Impulszähler tO und einen Impulsgruppenzahler 11. Die beiden Zähler sind in bekannter Weise derart miteinander \ erbunden. daü am Ausgang des Zählers 11 der Qotient /V, : /V, der in den beiden Zählern gezählten Impulszahlen erscheint.

Die Schaltungsanordnung 9 ist somit so ausgebildet, daß sie einerseits dem Zähler 10 die /V₁ Impulse der Frequenz Λ. die im betrachteten Zeitintervall Δ T, oder in der Gesamtheit

^v I 7,

dieser für die Messung betrachteten Intervalle auftreten, und andererseits dem Zähler 11 die N₁ Impulse der Frequenz Λ. die in einem Intervall n-m-Tn auftreten, zugeführt. In diesem Fall stellt die Anzahl Impulse A die an der Klemme 2 auftreten die Meßgröße gemäß der oben angeführten Formel dar. Am Ende jedes Meßintervalls n-m-T. werden die Zähler auf Null zurik keestclll. und zwar \<>n der Schaltung 4 aus iibei eine Verbindung 1 2

Die I ig 2a. 2b und 2c stvilen ein vereinfachtes Schaltschcma einer 'MMuluiingsform de. leils der Vorrichtung nach I ι μ I d n. w eich er die Ii locke 5 bis 11 umlallt. Die drei I eile der Si haltiiiigsanordming. die jeweils in den I ι μ. Ai. 2b und 2c dargestellt sind, sin 1 unlrrrinander durch die gemeinsamen I .eiter .ι. b, c. ι/, <\ /"und ^^- '.erblinden. Die Schaltungsanordnung enthalt mehrere logische Schaltkreise vom Ιλρ ITF. wie sie beispielsweise von lexas Instruments erzeugt werden (sh. »Ί he ITl. Diitu Hook, supplement to ( ( -401« von lexas Instruments. 1473). wobei diese leile in der Zeichnung jeweils durch Hlöcke nut den entsprechenden Nummern bezeichnet sind und ihre Klemmen jeweils in gleicher Weise wie die im Handel erhältlichen Kreise nummeriert sind. ti. h. von 1 bis 14 bzw. von I bis 16. Die Nummerierung der Klemmen steht selbstverständlich in keinerlei Beziehung zu den Hezugsziffern der übrigen m dieser ücsc'ircibung vcr'.vcntieifii Teilt¹, l.inzelne ITI. Kreise sind ferner etwas detaillierter dargestellt um das Verständnis tier Schaltungsanordnung zu erleichtern.

Wie I i g 2a zeigt, w irtl tier Frequenzteiler 5, tier die Impulsfolge der Frequenz L durch 7 teil· mit I lilfc eines Kreises SN 7490 N gebildet ist. wahrend für den Frequenzteiler 7. der die darauf folgende Teilung dun h r vornimmt, zwei Kreise SN 74142 N verwendet werden, welche mit zwei die Vorwärmvorrichtung 8

■■■ bildende Finstellvorrichuing 8 und 8" verbunden sind. Die Vorrichtungen 8' und 8" sind hier die in der einschlägigen Technik als binäre wnultiswitch« bekannte Flemente ausgebildet und dienen zur einstellung der Finer- bzw.der Zehnerwerte von r. Ihre Klemmen sind

, in der üblichen Weise mit 1. 2,4,8 bezeichnet

Der Ausgang des Frequenzteilers 5 ist an eine logische Schaltung 15' angeschlossen, welche über die .Schaltungsvorrichtung 9 (Leiter ι) gesteuert wird und damit synchronisiert ist.

: Die Ausgangsimpulse des Frequenzu-ilers 7 erscheinen auf einem Feiler ;i. während ein Leiter b diesem Teiler am E^:.nde jedes Meßintervalls einen Rückstellini puls zuführt.

Der Frequenzteiler 6 ist so ausgebildet, dall er eine

:'■ Teilung durch m ■ 22 ausführt, wobei m gleich I oder 2 sein kann, um zwei verschiedene Messungen, wie später erklärt, ausführen zu können. Zu diesem Zweck weist der Frequenzteiler 6 einen ersten Teiler auf. der einen Schaltkreis SN 74107 N berützt und je nach der

,υ Stellung eines Schalters 13 (F ι g. 2b) eine Teilung durch 2 oder durch 4 ausführt. Der Schalter 13 steuert ferner über einen Leiter f Schaltkreise die zwisch η den genannten ersten Frequenzteiler und einen zweiten, mn Hilfe eines Kreises SN 7492 N gebildeten und eine

r. Teilung durch 11 ausführenden Frequenzteiler eingeschaltet sind. Der Ausgang e des Teilers durch 11 führi über eine logische Schaltung 15". die über einen Leiter c von der Schaltungsanordnung 9 aus gesteuert wird.
F i g. 2b zeigt das Schema der Schaltungsanordnung 9

m welche insbesondere zwei durch 2 teilende Frequenztei ler 23 aufweist, wobei diese beiden Frequenzteiler mi den Impulsen Δ T, beaufschlagt werden und insbesonde re die logische Schaltung 15" steuern, wodurch die Abgabe von Impulsen Λ an den Zähler 11 über die

r-, Verbindung e bestimmt wird. Die gezeigte Anordnung führt dazu, daß für jede Gruppe von vier Impulsen ΔΊ die impulse ;^r, nur während den beiden letzter Intervallen T_n durchgelassen werden.

t)ic Anordnung 9 enthalt ferner logisch·- Kreise 16, 17, 18, durch welche die Weitergabe der Impulse f, an den Zähler 10 über den Leiter j/so gesteuert wird, daß für die gleiche Gruppe von vier Impulsen Al] die Impulse /, nur während der beiden ersten Impulse ,17" und A Ti über den Leiter #abgegebenen werden. Je nach der Stellung des Schalters 13 wird die Zählung während nir eines dieser Impulse oder während der beiden Imp'Jise durchgeführt, d.h., daß entweder n=\ oder n— 2 ist. Im ersten l'all erlaubt ein Schalter 19 den zu messenden Impuls, d. h. /J T\ oder Δ Ti /t oeMimmen. Die Stellung dieses Schalters 19 wirkt auf die logischen Kreise 18 über einen Impulsformerkreis 20 ein, der einen Teil eines Schaltkreises SN 74123 N in der gezeigten Weise enthält, sowie über Speicherkreise 21, 22,diemit Hilfe eines Schaltkreises SN 74107 N gebildet sind.

Die Information über den Stand des Schalters 19 wird

nen I orrne!

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111 ■ Il /,,

ic einem der beiden folgenden Falle:
/ι Ι. »ι 2 11 Hebung)

π 2, »ι I (2 Hebungen)

Die Tatsache, daß die Messung sich immer auf zwe aufeinanderfolgende Intervalle 7ö bezieht (m ■ n = 2

pn Wrpicpn Id im PnHp ipHpr Ππιηηρ \irtr> i'ipr hpu/irlft HaR pinp pvpntiipllp Aivmmptrip Η.ΡΓ HaIh

Impulsen AT₁ übermittelt, und zwar aufgrund eines Weitergabeirnpulses, der vom Schaltkreis 22 abgeleitet wird und an der Klemme T, der F i g. 2b auftritt. Auf diese Weise kann die Schwingungsamplitude der Unruhe in der einen oder in der anderen Bewegungsrichtung der Unruhe gemessen werden. Im Fall der Messung über ΔΤ\+ΔΤι bestimmt man dagegen den Mittelwert der Amplitude in den beiden Schwingungsrichtungen.

Die beiden Stellungen des Schalters 13, die es gestatten die Messung für eine oder für zwei Hebungen df · Ankers durchzuführen, entsprechen in der allgemei schwingungen To in den beiden Drehrichtungen de Unruhe nicht in die Messung eingeht.

F i g. 2c zeigt die beiden Zähler 10 und 11 die jeweil aus drei Schaltkreisen SN 7490 N und bzw. SN 74192 h gebildet sind. Diese Figur zeigt ebenfalls den Anschlul der Leiter g und e, welche die zu zählenden Impuls« liefern. Ein Leiter 12 liefert am Ende jedes Meßintervall: einen Rückstellimpuls für die Zähler, welcher in nich dargestellter Weise vom Schaltkreis 23 abgeleitet wire und über den Leiter b dem Kreis 7 zugeführt wird Ferner zeigt F i g. 2c die Ausgangsklemme 2, an der dii Ausgangsimpulse A auftreten.

llicr/ii 4 Hhitt /eiclinun»en

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Messung der Schwingamplitude der Unruhe einer Uhr, bei dem die Ganggeräusche der Uhr aufgefangen und in elektrische Signale umgewandelt werden, die der Auslösung und dem Stoß in der Hemmung entsprechenden Signale ausgewählt werden, und aus diesen letzteren Signalen erste Meß-Signale gebildet werden, die das Zeitintervall (ΔΤ,) zwischen einer Auslösung und dem darauffolgenden Stoß in der Hemmung darstellen, dadurch gekennzeichnet, das aus den genannten Signalen ferner zweite MeQ-Signale gebildet werden, welche die Dauer T₀ der Halbschwingung zwischen zwei Endpunkten der Unruhbewegung darstellen, daß aus Vergleichsimpulsen konstanter Wiederholungsfrequenz k zwei Zählimpulsfolgen abgeleitet werden, wobei die eine Folge eine feste Wiederholungsfrequenz besitzt und die andc-e Folge eine dem Zahlenwert τ des IHebiingswinkels der Unruh proportionale oder umgekehrt proportionale Wiederholungsfrequenz besitzt, die Impulse dieser beiden Folgen während Zeitintervallen von

   "Y₁ I V₁ bzw. ι» · Ii ■ /,,

   gezahlt werden, wobei η und m größer oder gleich 1 sind, und daß die durch die beiden Zählungen erhaltenen !mpulszahlcn durcheinander dividiert werden, um den Quotienten

   /,.., . n,-J₁-T_n
   in lir τ J^ I 7,

   zu bilden, der den Zahlenwcrt des die Schwingungsamplitude darstellenden Winkels angibt.
2. 2 Vorrichtung /ur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Signalformungsschaltung (}) aufweist, wclcwcr die Gangsignale der UKr zugeführt werden und welche die Zeilintervalle Δ T₁ und 77> bestimmenden Zeitsignale liefen, daß sie einen Vcrglcichsimpulsgcbcr (4). sowie zwei Gruppen von an dessen Ausgang angeschlossenen Frequenzumsetzern (5, 7; 6) aufweist, wobei die eine Gruppe einen einstellbaren Frequenzumsetzer (7) enthält, der mil einer Vorwahlvorrichtung (8) für das Frequcnzumsetzungsvcrhällnis entsprechend dem Wert des Hebungswinkcls r verbunden ist, und daß sie ferner eine logische Auswahl- und Verbimlungsschaltung (9) aufweist. der einerseits die /citsignalc und andererseits die beiden von den zwei Gruppen von Frequenzumsetzern Belieferten /ählimpulsfolgen zugeführt werden und an deren Ausgang zwei elektronische /ählvorrichtuiigcn (!0, II) angeschlossen sind, die derart miteinander verbunden sind, daß am Ausgang der MU'iit'i! /iihlVorrichtiing eine dein (,Juntipnten Λ einsprechende Anzahl Impulse geliefert wird.

   I Verfahren muh Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, (1,11.1 ,lic /alilimpnlsfolgc mit fester Wicderholiingsfre<|iienz dun ti 1 eiluiig der Frequenz / dun h 22 m erh.ilien w ml und daß die /ahlimpiils IuIl¹C mit den r .ibli.inL'iL'cr I rennen/ durch feiluni! der Frequenz f_a durch 7 · τ erhalten wird, wobei beide Impulsfolgen während Intervallen von