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Einrichtung zur Prüfung des Ganges von Uhren 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 gehenden Uhr ungefähr
eine Woche in Ansatz bringen.
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Um diesen Zeitverlust zu vermeiden, hat man bereits vorgeschlagen,
den Gang von Unruhen in der Weise zu prüfen, daß die durch die Schwingungen der
Unruh der zu prüfenden Uhr gegebene Frequenz verglichen wird mit einer Normalfrequenz,
die zweckmäßig z. B. durch eine genau gehende Uhr mit derselben Übersetzung zwischen
Steigrad und Zeiger wie die zu prüfende Uhr erzeugt werden kann. Ein aus diesem
Prinzip aufgebauter Vorschlag geht dahin, durch die Schlaggeräusche der Normaluhr
und der zu kontrollierenden Uhr Mikrophone anzuregen, die über Verstärkeranordnungen
auf ein Synchronoskop einwirken. Dieses Synchronoskop ist nach Art eines Motors
aufgebaut, und zwar wird mit Hilfe der einen Uhr der Rotor erregt, während mit Hilfe
der anderen Uhr der Stator derart erregt wird, daß durch zwei parallel geschaltete
Kreise, von denen einer einen Kondensator enthält, ein Drehfeld erzeugt wird. Auf
der Welle des Rotors ist ein Zeiger befestigt, der über einer Skala spielt und das
Maß der Auswanderung anzeigt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß zur Speisung
des Synchronoskops verhältnismäßig große Energien aufgewendet werden müssen, so.
daß mit Rücksicht auf die geringe durch die Schlaggeräusche der Uhr zu steuernde
Leistung sehr umfangreiche Verstärker Anwendung finden müssen. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, daß die, Anzeigegenauigkeit abhängig ist von der Kurvenform der über
den Rotor bzw. Stator des Synchronoskops fließenden Ströme und daß aus den Schlaggeräuschen
einer Uhr wenigstens angenähert sinusförmig verlaufende Ströme nur mit Hilfe besonderer,
wiederum einen erheblichen Aufwand erfordernder Maßnahmen abgeleitet werden können.
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Eine andere Ausführungsform des oben angeführten Prinzips besteht
darin, daß die mit Hilfe von Mikrophonen aus den Schlaggeräuschen der Uhr erzeugten
und entsprechend verstärkten Stromstöße einem Indikator zugeführt
werden,
in welchem sie akustisch oder optisch wahrnehmbar -gemacht werden. Diese Anordnung
ergibt wohl eine verhältnis-t mäßig einfache Schaltung. Sie hat jedoch den grundsätzlichen
Mangel, daß man aus der. Anzeige des Indikators lediglich erkennet kann, ob Synchronismus
zwischen beiden Uhren besteht oder ob der Gang beider Uhren voneinander` abweicht.
Weder die Abwei= chungsrichtung noch die Größe der Abweichung lassen sich aus der
akustischen oder optischen Anzeige erkennen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Mängel der oben angeführten
Ausführungsformen des eingangs genannten Meßprinzips dadurch behoben werden, daß
man die Phasenwanderung zwischen den zu vergleichenden Frequenzen mittels einer
von der Normalfrequenz einerseits und der zu prüfenden Uhr andererseits gesteuerten
Relaisanordnung erkennbar macht an einem Strommeßgerät, dem aus einer Stromquelle
Stromimpulse zugeführt werden, deren Länge -der jeweiligen Phasenabweichung zwischen
beiden Frequenzen entspricht. Als Relaisanordnung verwendet man vorteilhaft zwei.
Ionensteuerröhren. Beide Relais sind so miteinander gekoppelt, daß sie sich gegenseitig
derart beeinflussen, daß bei der Einschaltung des einen das aridere aberregt wird.
Legt man nun in einen von dem einen Relais gesteuerten .Stromkreis das. Meßinstrument,
dann ist die Länge der über diesesMeßinstrumentfließenden Stromimpulse abhängig
von der. Phasenverschiebung beider Frequenzen. - Jede Änderung des. Instrumentenausschlages
zeigt somit eine Phasenwanderung an, und aus der Richtung der Ausschlagsänderung
kann. man ohne weiteres entscheiden, ob die- zu prüfende Uhr zu schnell oder zu
langsam geht, wenn klargestellt ist"von welcher der beiden Frequenzen das den Instrumentenstromkreis
schaltende R'el'ais erregt wird.
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Urn aus der Bewegung der Unruh einer Uhr eine Frequenz zu bilden,
kann. man bekanntlich die einzelnen Schläge des Ankers bzw. des Steigrades durch
ein Mikrophon. auf einen Verstärker einwirken lassen.
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Man kann hierfür aber auch die Unruh bzw. die die Unruh 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 Bewegungen der Unterlage erzielen, daß von ihnen
ein Verstärker bequem z. B. auf elektromagnetischem Wege beeinflußt werden kann.
Diese Art der Erzeugung führt jedoch zu stark abgeflachten, dem Verstärker zufließenden
Spannungsstößen, so daß es schwer ist, einen für. die Beobachtung der Phasenwanderung
notwendigen genau definierten Punkt aus der Frequenz-,.kurve herauszugreifen.
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@. Eine weitere unter Umständen sehr zweck-::mäßige Form besteht in
der Verwendung einer phbtoelektrischen Zelle, die mit Hilfe der Unruh oder unter
Umständen noch zweckmäßiger mit Hilfe des Ankers beeinflußt wird. Zur Durchführung
dieser Maßnahme muß allerdings die Unruh der Uhr hinreichend zugänglich sein, was
bei einer fertigen Uhr meist nicht mehr zutrifft. Dafür dürfte dieses Verfahren
sich besonders eignen, um eine noch nicht in eine Uhr eingebaute Unruh einer Prüfung
zu unterziehen. Man kann die Beeinflussung des Lichtstrahles durch die Unruh z.
B. in der Weise vornehmen, daß auf der Unruhachse ein kleiner Spiegel befestigt
wird, der den Lichtstrahl steuert. Man kann auch an der Unruh oder an dem Anker
eine geeignet angeordnete reflektierende Fläche benutzen, um den Lichtstrahl vorübergehend
auf eine elektrische Zelle zu lenken. Man kann schließlich auch die Schattenwirkung
z. B. eines Teiles der Unruh, dessen Bahn im übrigen frei von anderen schattenwerfenden
Teilen ist, oder eines Teiles des Ankers benutzen, so daß die Photozelle ständig
von dem Lichtstrahl getroffen wird und ihr Stromkreis nur momentan während des ruckartigen
Durchtrittes des schattenwerfenden Teiles durch- das Strahlenbüschel verdunkelt
wird.
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In den Fig. z und ja ist im Prinzip eine Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Mit i ist die zu prüfende Uhr, mit 2 eine Normaluhr bezeichnet. 3 und
q. sind Mikrophone, mit deren Hilfe die Schlaggeräusche der Uhr abgenommen und in
Stromstöße umgewandelt werden. Aber Verstärker 5 und 6 wirken diese Stromstöße-
auf die Gitterkreise zweier Ionensteuerröhren 7 und 8 ein, deren Anodenkreise aus
einer beliebigen Gleichstromquelle, z. B. einem Netzanschlußgerät 9, gespeist werden.
io ist ein Löschkondensator, ri ein Strommeßinstrument, 12 und 13
sind Widerstände
und 1q. ein Maximalrelais.
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Die Wirkungsweise der Anordnung erklärt sich aus der Fig. ja. In dieser
Figur sind mit ja diejenigen Spannungsspitzen bezeichnet, welche dem Gitter des.Ionensteuerrohres
7 entsprechend der zu prüfenden Frequenz zufließen. Mit 2a sind die Spannungsspitzen
bezeichnet, die dem Gitter des Ionensteuerrohres 8 entsprechend der Normalfrequenz
zufließen. Unterhalb der Darstellung des zeitlichen Verlaufes dieser Spannungsspitzen
ist der zeitliche Verlauf des durch das Meßinstrument i i fließenden Stromes dargestellt.
Diese Stromimpulse sind Rechtecke, deren Höhe durch die konstant gehaltene Spannung
und die Widerstände in dem Stromkreis bestimmt
also konstant ist
und deren zeitliche Länge von dem Abstand der Spannungsspitzen ja und 2a abhängt.
Sobald nämlich der erste Impuls ja die Röhre 7 gezündet hat, fließt über diese Röhre
und das Meßinstrurnent ii, ferner den Widerstand i2 und das Maximalrelais 14 ein
Strom. Das Maximalrelais 14 spricht nicht an, weil es so bemessen ist, daß es der
Summe beider Röhrenanodenströme zum Ansprechen bedarf. -Sobald nun die Röhre 8 durch
den Impuls 2a gezündet wird, erlischt infolge des über den Kondensator io auf die
Anode der Röhre 7 fließenden Stromstoßes diese Röhre, während nunmehr die Röhre
8 vom Strom durchflossen wird. Der Instrumentenstromkreis ist somit zur Zeit stromlos
und wird erst durch die nächste Spannungsspitze ja, welche die Röhre? zündet und
über den Kondensator io die Röhre8 löscht, wieder eingeschaltet. Der Meßinstrumentenzeiger
stellt sich somit auf einen Mittelwert ein, der abhängig ist von dem Verhältnis
derjenigen Zeitspanne, während welcher Strom über das Meßinstrument i i fließt zu
derjenigen Zeitspanne, während welcher das Instrument stromlos ist. Bei Wahl eines
hinreichend gedämpften Meßgerätes ergibt sich so eine ruhende Einstellung des Zeigers,
die sich lediglich ändert, wenn eine Frequenzwanderung zwischen beiden Impulsreihen
stattfindet.
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Unter der oben vorausgesetzten Annahme, daß dieRöhre 7 von der Frequenz
der zu prüfenden Uhr gesteuert wird, zeigt ein steigender Ausschlag des Instrumentes
i i an, daß die Spannungsspitzen 2a hinter den Spannungsspitzen ja zurückbleiben,
daß 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.
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Die Verwendung von Ionensteuerröhren als Relais hat den Vorteil, daß
die Zeitkonstante des Relais praktisch Null ist und somit überhaupt nicht berücksichtigt
zu werden 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 mechanische Relais verwenden, wofern nur
beide Relais eine hinreichend gleichmäßige Zeitkonstante haben. Langsame Änderungen
innerhalb eines längeren Zeitabschnittes würden die einzelnen Vergleichsmessungen
nicht beeinflussen und insofern auch nicht stören.
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Das Maximalrelais 14 soll verhindern, daß die Messung unterbrochen
wird in dem Augenblick, wo die Spannungsspitzen za und 2a bei der Phasenwanderung
momentan einander überdecken. Zünden nämlich beide Röhren gleichzeitig, dann bleibt
der Kondensator io wirkungslos, und es würde über beide Röhren dauernd Strom fließen.
Dieser doppelte Anodenstrom bringt das Maximalrelais 14 zum Ansprechen. Dieses öffnet
vorübergehend den Anodenstromkreis beider Röhren, so daß nunmehr die Anordnung wieder
betriebsbereit ist.