-
Vorrichtung zur Prüfung der Genauigkeit von Zeitmeßeinrichtungen mit
Hilfe von Kathodenstrahlröhren Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur
Anzeige des Vor- oder Nachgehens von Zeitmeßeinrichtungen, wie z. B. Taschenuhren
und anderen Uhren.
-
Seit vielen Jahren ist es allgemein üblich, eine zu prüfende Zeitmeßeinrichtung
direkt mit einer anderen Zeitmeßeinrichtung bekannter Genauigkeit zu vergleichen.
Einderartiger Vergleich reicht zur Erzielung eines angenähertenErgebnisses aus,
wenn jedoch die anzuzeigende Differenz in der Größenordnung von einer Sekunde pro
Tag liegt, müssen natürlich die Vergleiche über mehrere Tage vorgenommen werden.
Ferner muß der Gang einer Taschenuhr in mehreren Lagen geprüft werden, beispielsweise
mit der Vorderseite nach oben, mit der Vorderseite nach unten usw., woraus sich
ergibt, daß eine vollständige Prüfung ungefähr 5 bis 1o Tage erfordern kann, wenn
die Uhr genau geprüft werden soll. Außerdem erfordern irgendwelche Einstellungen,
die auf eine Prüfung vorgenommen wurden, eine Wiederholung der Prüfung, um festzustellen,
ob der Fehler berichtigt worden ist. Es ist klar, daß die genannten Verfahren viele
Arbeit für den Prüfer und Unannehmlichkeiten für den Eigentümer der Uhr mit sich
bringen, da sie eine beträchtliche Zeit erfordern.
-
Um die genannten Schwierigkeiten zu beseitigen, sind verschiedene
elektrische Einrichtungen entwickelt worden, mit denen es möglich ist, den Gang
einer Taschenuhr mit einem gewünschten Genauigkeitsgrad, der,
wenn
erforderlich, höher ist als eine Sekunde/ Tag, in wenigen Minuten zu bestimmen.
Dabei wurde im allgemeinen ein Generator verwendet, der eine Normalfrequenz aussendet,
oder eine Normaluhr, mit der das Ticken der zu prüfenden Uhr durch verschiedene
Verfahren, wie z. B. dadurch, daß man die Tickimpulse einen Druckdaumen betätigen
ließ, der einen Punkt auf einer mit einer Geschwindigkeit von 5 Umdrehungen/Sekunde
durch einen Synchronmotor angetriebenen Scheibe verursacht, verglichen wurde. Die
Richtung oder der Anstieg der durch die Punkte gebildeten Linse wurde dann als Anzeige
für den Gang der Uhr benutzt, wobei das Ticken durch ein Mikrophon oder eine Abart
einer Grammophonschalldose aufgenommen und geeignet verstärkt wurde.
-
Einen wesentlich geringeren Aufwand als diese Anordnungen «-eisen
Schaltungen mit Elektronenröhren auf, bei denen eine Röhre von den Tickimpulsen
der Normaluhr und eine von den Impulsen der zu prüfenden Uhr gesteuert wird und
der Summenstrom von beiden Röhren von der Plsasendifierenz dieser Impulse abhängt.
Diese Schaltungen gestatten jedoch nicht die Beobachtung der einzelnen Impulse.
-
Demgegenüber sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen eine Braunsche
Röhre zum Phasenvergleich der beiden Tickfrequenzen dient, indem die Zeitablenkung
des Kathodenstrahles durch die eine der beiden Frequenzen und die Amplitudenablenkung
durch die andere der beiden Frequenzen erfolgt. Dabei sind zwar die einzelnen Impulse
beobachtbar, aber bei dieser bekannten Einrichtung ist die "Zeitablenkung geradlinig,
so daß nicht die ganze Dauer der Bewegung zur Beobachtung au#genutzt werden kann;
denn bei Verneitdung des Hinundlierganges kann nicht unterschieden «-erden, ob das
zu beobachtende Signal ins Hin- oder Hergang erfolgt, andererseits kann bei Unterdrückung
des Rückganges das Zeichen in dieses unterdrückte Intervall fallen und damit der
Beobachtung entzogen werden.
-
Erfindungsgemäß wird die Zeitlinie auf dem Schirm in an sich bekannter
Weise als eine geschlossene annähernd kreisförrii:ge Kurve gebildet und als Normalfrequenz
annähernd ein ganzzahliges Vielfaches der Tickfrequenz der zu prüfenden Uhr gewählt.
Dadurch ergibt sich hei Übereinstimmung der Frequenzen ein gleichbleibendes Bild
uiid bei geringen Abweichungen ein Wandern des durch die Uhr hervorgerufenen Zeichens,
bei sich aus der Wanderungsgeschwindigkeit die Größe der Abweichung ergibt und die
oben angeführten Mängel einer lineareil Zeitlinie vermieden sind. Die Erfindung
soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden.
-
Bei d-er an. Hand der Abb. i und ia erläuterten Vorrichtung wird eine
iin wesentlichen sinusförniige Normalfrequenz eines Generators i über eine die Impulsform
erzeugende und verstärkende Einrichtung 2 einem Ablenkplattenpaar 3 und gleichzeitig
mit go° Phasenverschiebung dein zweiten -@i>lenkp@atteripaar io zugeführt. Die Phasetischiebereinrichtung
ist mit 13 bezeichnet. Bei dieser Vorrichtung beschreibt derLichtpunkt eine kreisförmige
Figur 6, deren Radius von der Amplitude der angelegten Spannung abhängt und bei
der die Geschwindigkeit, finit der sich der Lichtpunkt bewegt, wiederinn von der
Frequenz der angelegten N ornialf requenz abhangig ist.
-
Die Ticklaute der Taschenohr werdest durch das Mikrophons in elektrische
Impulse unigewandelt und in dein Verstärker y verstärkt. Sie durchlaufen den Transformator
22 und den Gleichrichter 14 und «-erdeis zur .Änderung der Strahlhelligkeit
finit Hilfe visier oder mehrerer besonderer Steuerelektroden 15 in der Katliodenstralilrölire
benutzt, tust cincii Lichtpunkt i i erhöhter Helligkeit oder \ ciringerter Helligkeit
jedesmal dann zu erzeugen, wenn ein Tickinipuls der C'lir auftritt (Abb. i a). Wenn
die Uhr richtig geht, lvird hierbei der helle oder dunkle Punkt 11 still stehen.
Er wird sich jedoch auf (lern Kreis in der einen oder der anderen Richtung verschieben,
wenn-die Uhr vorgebt oder ssachgeht.
-
Die an Hand der A11. 2 hcscliriebetle Vorrichtung ist der nach A11.
i sehr ähnlich. Es bestellt jedoch der -Unterschied, (lall die durch das C'hrticken
erzeugten Stromimpulse einer besonderen Ringelektrode 16 beispielsweise konischer
Form zugeführt werden, uili bei jedem Uhrticken eine radiale Atlenkutig i t in der
Kreisfigur 6 zti erzeugen (_1h11. 2a).
-
Die in A11.3 erläuterte Vorrichtung ist gleichfalls der nach A11.
i sehr ähnlich. hei A11. 3 werden die T ickimpulse einem geeigneten Punkt in einer
Verstärkerkette für die Normalfrequenz zugeführt, uni eine radiale Ablenkung i i
des Lichtpunktes lier\-t )rztlrufen. Die gleichgerichteten Impulse werden einer
oder mehreren der mit 17 bezeichneten Stufen des Normalfrequenzverstärkers
als augenblickliche @'eritärl:utigsrege lunr zugeführt, indem sie beispielsweise
direkt der]' Gitter 18 einer Elektronenröhre 1q aufgredrückt werden. D_e radiale
Ablenkung 1 r kann, wenn di- Ticl;imltulse gleichgerichtet werden, entweder auf
eine bc«-egung gegen die Kreismitte oder auf eine Bewegurig von der Kreismitte weg
beschränkt werden, weil', jedoch die ungleichgerichteten Tickinipulse
direkt
der Normalfrequenz überlagert werden, wird eine radiale Bewegung erzeugt, die die
Kreisfigur 6 durchläuft.
-
Die in den Abb. 4 und 421 erläuterte Vorrichtung arbeitet gleichfalls
mit einer radialen Ablenkung i i, die die Kreisfigur 6 durchschneidet. Bei dieser
Vorrichtung wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 9 für die Tickimpulse über
den Transformator 22 in Serie mit der Hochspannung 2o für die Kathodenstrahlröhre
5 zugeführt. Die augenblickliche Änderung der an die Anode 21 angelegten Spannung
verursacht eine entsprechende Änderung in der entsprechenden kreisförmigen Figur
6.
-
Die an Hand der Abb. 5 und 5 a beschriebene Vorrichtung ist der nach
Abb. 4 und 4a sehr ähnlich. Der Unterschied besteht darin, daß boi -den Abb. 5 und
5 a die Ausgangsspannung des Verstärkers j für die Tickirnpulse nach Durchlaufen
des Transformators 22 von dem Gleichrichter 14 gleichgerichtet und dem in Serie
zur Hochspannung 2o der Kathodenstrahlröhre 5 liegenden Widerstand 23 zugeführt
wird. Hierdurch wird eine radiale Ablenkung ii vom Mittelpunkt der Kreisfigur 6
weg oder in Richtung auf diesen Mittelpunkt verursacht je nach der Polarität der
Verbindungen des Gleichrichters 14 mit dem Widerstand 23.
-
95 % aller modernen Taschenuhren. ticken fünfmal in der Sekunde,
die übrigen ticken entweder fünfeinhalb oder sechsmal pro Sekunde. Es ist, wie oben
dargelegt, ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, die Normalfrequenz in an sich
bekannter Weise so zu wählen, daß sie ein ggnzzahliges Vielfaches der Tickfrequenz
ist. Man wählt nun zweckmäßig ein gemeinsames Vielfaches von fünf, fünfeinhalb und
sechs, damit die gleiche Prüfanordnung für jede Uhrenart verwendet werden kann.
Eine solche geeignete Normalfrequenz ist 330 Hz.
-
In manchen Fällen kann es sich zeigen, daß eine Frequenz von 33o Hz
eine höhere Empfindlichkeit verursacht, als sie ,bei der zu prüfenden Uhr erforderlich
ist, oder sie kann in manchen Fällen unnötig sein, da eine der drei genannten Uhrentypen
nicht in Frage kommt. 1n solchen Fällen kann die Frequenz ein gemeinsames Vielfaches
von zwei der Uhrenfrequenzen sein; 55 Hz wären z. B. für Uhren, die fünfmal und
fünfeinhalbmal pro Sekunde ticken, geeignet. Die Frequenz muß also unter Berücksichtigung
der Genauigkeit der zu prüfenden Meßeinrichtung gewählt werden.
-
Die Skala 6 besitzt vorzugsweise einen Maßstab, der in üblicher Weise
erkennen läßt, um wieviel eine Taschenuhr 7 oder eine andere Zeitmeßvorrichtung
vor- oder nachgeht. Die Prüfeinrichtung kann beispielsweise eine Skala 13 besitzen,
die auf der Außenseite des Endes ,5 der Röhre 4 angebracht ist, oder sie kann e:n,e
Skala 13, die auf einem Anzeigestreifen,welcber um die Außenseite der Röhre
5 verläuft, besitzen. Vorzugsweise ist für den Anzeigestreifen ein besonderer Teil,
der um die Röhre 5 verläuft und an ihr derart befestit ist, daß er gegen sie verstellt
werden kann,' vorgesehen, so daß die Mitte der Skala 13 gegen die Änderung i i in
dem Bild der Normalfrequenz. 6, die durch die Tickimpulse verursacht wird, beispielsweise
gegen den Knick i i, verstellt werden kann. Die Einstellbarkeit ist deshalb zweckmäßig,
weil die Änderung oder der Knick i i an jedem Teil der Linie oder des Kreises 6,
der vom Lichtpunkt beschrieben wird, auftreten kann. Es ist daher zweckmäßig, die
Skala 13 mit der Änderung i i im Bild 6 in Übereinstimmung zu bringen, bevor man
mit der Ablesung beginnt. Obwohl die Änderung i i in dein Bild 6 überall auftreLeii
kann, vorausgesetzt daß die Normalfrequenz ein genaues ganzzahliges Vielfaches der
Tickfrequen7 ist, bleibt die Änderung im Bild 6 der Kathodenstrahlröhre bewegungslos,
wenn die Zeitmeßeinrichtung 7 richtig geht, und sie verschiebt sich nach der- einen
oder der anderen Seite mit einer Geschwindigkeit, die dem Maß der Abweichung entspricht,
wobei die Richtung der Bewegung anzeigt, ob die Zeitmeßeinrichtung vorgeht oder
nachgeht. Die gesamte Verschiebung in irgendeiner bestimmten Zeitperiode gibt eine
genaue Messung der Abweichung der geprüften Zeitmeßeinrichtung 7 in Sekunden/Tag.
Wenn außerdem die Prüfperiode auf irgendeinen geeigneten Wert, beispielsweise
30 Sekunden, festgelegt wird, kann die Skala geeicht werden, daß sie die
Abweichung direkt in Abweichungseinheiten, wie z. B. Sekunden und Bruchteilen von
Selcunden/Tag, anzeigt. Schließlich kann durch Vergrößerung der Länge der Prüfperiode
die Genauigkeit der Messung bis zur Grenze der Genauigkeit der Normalfrequenz erhöht
werden. Wenn also bei einer für eine 3o-Sekundenperiode geeichten Skala die Prüfperio-le
auf die vierfache Zeit, d. 1i. 2 Minuten, ausgedehnt wird, entspricht die Eichmarke
für eine Sekunde/ Tag einem Nachgehen oder Vorgehen von o,25 Sekunden/Tag. Die äußerste
Genauigkeit der Prüfeinrichtung hängt von der Genauigheit der Normalfrequenz ab.