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Einrichtung zum Messen des Gangunterschiedes von Uhren 13s sind eilte
Reihe von Einrichtungen zum Messen des Gangunterschiedes von Uhren, sog. Zeitwaagen,
bekanntgeworden. Eine Art der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß die Schläge
der zu vergleichenden Uhr durch ein Mikrophon in Spannungsimpulse umgesetzt und
von einer Registrieranordnung aufgeschrieben werden, die nach Art einer Echolotregistriereinrichtung
von einem "Leitkreis konstanter Frequenz gesteuert wird.
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Eine andere bekannte Einrichtung ist ebenfalls dem bekannten Echolotverfahren
nachgebildet und verwendet zur Anzeige ein Braunsches Rohr, auf (lern ebenfalls
die durch ein Mikrophon in Spannungsimpulse umgesetzten Uhrenschläge angezeigt \%-erden.
indem ein durch einen Zeitkreis konstanter Frequenz periodisch ausgelenkter Elektronenstrahl
eine Querauslenkung erfährt.
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Beide Arten des Uhrenvergleichs haben den gemeinsamen Nachteil eines
beträchtlichen Aufwandes, so daß die Geräte so teuer werden, daß sie nur von einzelnen
großen Uhrenfabriken, nicht aber von Uhrmachern benutzt werden können.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, eine Zeitwaage zu
schaffen, die nur einen äußerst geringen Aufwand benötigt und infolgedessen auch
zur Einregelung von einzelnen Uhren durch den Uhrmacher benutzt werden kann. Die
Einrichtung nach der Erfindung zum Messen des Gangunterschiedes von Uhren gegenüber
einer Frequenznormalen beruht ebenfalls wie die bekannten Einrichtungen
auf
der Beobachtung der Veränderung des optisch sichtbar gemachten Phasenunterschiedes
zwischen den durch ein Mikrophon in elektrische Spannungsimpulse umgesetzten Uhrenschlägen
und einer Vergleichsimpulsfolge höherer Frequenz. Sie ist zum Unterschied von den
bekannten Einrichtungen dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsimpulsfolge sägezahnförmig
ausgebildet ist, die Uhrenimpulsfolge scharfe, zweckmäßig rechteckige Impulse aufweist
und beide Spannungen an einen Pegelmesser gelegt sind, der die durch Überlagerung
der beiden Impulsfolgen gebildete Summengleichspannung bestimmt und mittels eines
Instruments anzeigt.
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Der Erfindungsgedanke erfordert nicht nur einen erheblich geringeren
Aufwand als die bekannten Einrichtungen, sondern gestattet außerdem die Anzeige
mittels eines Instruments, das insbesondere als Zeigerinstrument ausgebildet ist,
und ermöglicht dadurch eine sehr einfache und deutliche Anzeige.
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Die Überlagerung einer Sägezahnkurve mit einer Rechteckkurve in einem
Pegelmesser, der die Summengleichspannung anzeigt, ist zum Vergleich der Drehzahlen
von Motoren an sich bereits auf dem Gebiet der Faksimilebildübertragung bekanntgeworden,
jedoch bisher noch nicht für die Zwecke des Einregulierens von Uhren benutzt worden.
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Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens ist in einen
der beiden Stromkreise vor dem Pegelmesser ein Phasendreher gelegt, der entweder
von Hand einstellbar ist oder unter einem einstellbaren ständigen Antrieb steht.
Das Regelorgan für den Antrieb des Phasendrehers ist zweckmäßig mit einer Skala
versehen, die unmittelbar den Gangunterschied der Uhr abzulesen gestattet.
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An Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform der Einrichtung
nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist, sei der Erfindungsgedanke näher
erläutert.
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i bedeutet eine Normaluhr, wie sie jeder Uhrmacher in Gestalt einer
Pendeluhr o. dgl. zur Verfügung hat. Vor der Normaluhr ist ein Mikrophon 2 angeordnet,
das die Uhrenschläge in Spannungsimpulse verwandelt, die über eine Siebeinrichtung
3 einer Kippeinrichtung 4 zugeführt werden. Das Sieb 3 ist nur für Impulsfolgen
von der Frequenz der Uhrenschläge, d. h. normalerweise für fünf Schläge in der Sekunde,
durchlässig. Die Kippanordnung 4 erzeugt aus den ankommenden Impulsen eine Sägezahnkurve.
Parallel hierzu ist ein zweiter Kreis angeordnet, der aus der zu prüfenden Uhr 5
und einem Mikrophon 6 besteht, das wieder die Uhrenschläge in Spannungsimpulse umwandelt.
Die Spannungsimpulse gelangen über ein Sieb das nur die Uhrenfrequenz hindurchläßt,
in eine Röhrenanordnung 8, die in bekannter Weise eine Folge von scharfen Rechteckimpulsen
bestimmter Höhe erzeugt. Die Rechteckimpulse der Schaltanordnung 8 besitzen die
gleiche Frequenz wie die Uhrenschläge, d. h. im Normalfall fünf in der Sekunde.
Die Sägezahnkurve dagegen, die die Kippeinrichtung 4 erzeugt, hat eine erheblich
höhere Frequenz, im Beispielsfalle 5o Zähne pro Sekunde.
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Sowohl die Sägezahnspannung als auch die rechteckige Impulsfolge werden
gemeinsam auf die Mischröhre eines Pegelmessers 9 mit hoher Zeitkonstante gelegt,
der die Summengleichspannung mittels eines Instruments io zur Anzeige bringt.
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Die Überlagerung der beiden Spannungskurven ist durch die Kurve i
i angedeutet. Auf jedem 50. Zacken der Sägezahnkurve sitzt ein Impuls 12. Das Anzeigegerät
io ist so eingestellt, daß der Zeiger in der Mitte steht, wenn sich der Impuls 12
gerade auf der ':Witte eines Zackens befindet. Die Stellung, die der Impuls 12 auf
dem Zacken der Sägezahnkurve einnimmt, hängt von der Phasendifferenz ab, die die
Uhrenschläge gegenüber den Schlägen der Normaluhr haben. Ist eine Phasenverschiebung
im einen oder anderen Sinne vorhanden, so verschiebt sich der Impuls 12 in eine
andere Lage, die für zwei Beispielsfälle durch Striclielung angedeutet ist und entweder
einem höheren oder niedrigeren Spannungswert entspricht.
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Mittels eines zwischen der Schaltanordnung 8 und dem Pegelmesser 9
angeordneten Phasendrehers 13 läßt sich die Phasendifferenz zunächst auf Null bringen,
so daß der Zeiger des Instruments io Mitte zeigt.
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Der Impuls 12 behält seine relative Lage zu der Sägezahnkurve nur
dann bei, wenn die Phasendifferenz konstant ist, d. h. wenn die zu prüfende Uhr
mit der Normaluhr synchron läuft. Geht die Uhr vor odernach, sovergrößert bzw. verkleinert
sich die Phasendifferenz ständig, d. h. der Spannungsimpuls 12 gleitet längs der
Sägezahnkurve ständig entlang. Verschiebt er sich in der Abbildung nach rechts,
weil die Uhr voreilt, so schlägt der Zeiger auf dem Instrument io nach der Seite
abnehmender Spannung immer weiter aus, bis er auf die andere Seite plötzlich umspringt.
wenn der Impuls den nächsten Zacken erreicht hat, um nun allmählich wieder nach
der Seite abnehmender Spannung zurückzugehen. Geht die Uhr nach, so hat die Verschiebung
des Impulses 12 und der Ausschlag des Zeigers am Instrument to den entgegengesetzten
Sinn. Der Beobachter kann daher ohne weiteres am Instrument io ablesen, ob die Uhr
vor oder nach geht, und aus der Geschwindigkeit, in der sich der Zeiger nach rechts
oder links verschiebt, kann er den Grad abschätzen, um den die Uhr falsch geht.
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Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens ist es möglich,
den genauen Wert zu bestimmen, um den die Uhr innerhalb von 24 Stunden falschgehen
würde. Zu diesem Zweck ist der Phasendreher 13 an den Motor i4 angeschlossen, dessen
Frequenz durch die Kippeinrichtung 4 stabilisiert ist. Durch ein einstellbares Übersetzungsgetriebe
kann der Phasendreher 13 im einen oder entgegengesetzten Sinne an den -Motor 14
angekuppelt werden. Der Phasendreher wird auf eine solche Veränderungsgeschwindigkeit
eingestellt, bei der der Zeiger des Instruments in Ruhe bleibt. Die Geschwindigkeit
des Phasendrehers 13 kann am Übersetzungsgetriebe r5 eingestellt und
auf
einer Skala 16 abgelesen «erden. Da diese Veränderungsgeschwindigkeit ein Maß dafür
ist, um wieviel die zu prüfende Uhr falschgeht, so ist zweckmäßigerweise die Skala
16 unmittelbar in Sekunden je 2I Stunden geeicht, um die die Uhr vor- oder nachgebt.
, Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Sägezahnkurve
der Kippeinrichtung .I kann auch erheblich höhere Frequenzen besitzen; je höher
die Frequenz der Kippanordnung ist, um so größer ist die Meßgenauigkeit.
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Der Phasenmessung kann an Stelle der Sägezahnkurve auch eine Spannung
anderer Kurvenformen zugrunde gelegt werden. Wenn auch die Schläge der zu prüfenden
Uhr auf eine höhere Frequenz, zweckmäßig die gleiche Frequenz wie die Vergleichsspannung,
übersetzt werden, läßt sich zur Messung ein Schwebungsverfahren anwenden, durch
das ähnlich wie im Ausführungsbeispiel angezeigt wird.
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Es ist ferner möglich, die Uhr i mit dem Mikrophon 2 durch eine an
sich bekannte Vergleichsfrequenznorinale zu ersetzen.
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:11s solche Vergleichsnormalen kommen beispielsweise piezoelektrische,magnetostriktive
oder mechanische Frequenzstabilisatoren in Frage, z. B. auch Stimmgabelgeiieratoren.
Besonders geeignet sind magnetostriktive Frequenznormalen, da diese mit hoher Genauigkeit
und verhältnismäßig niedriger Frequenz hergestellt werden können. Bei der Ver-\vendung
derartiger Frequenznormalen ist eine Vbersetzung auf eine niedrigere Vergleichsfrequenz
notwendig.
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Zur Verstärkung der Mikrophonspannungen werden zweckmäßigerweise an
geeigneten Stellen Verstärker eingefügt.
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Bei .Anwendung einer Nullmethode, bei der die Einstellung von Hand
geschieht, kann an Stelle eines Zeigerinstruments auch ein beliebiger Indihator
optischer oder akustischer Art treten; es kann beispielsweise ein magisches Auge
verwendet \v-erden.
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Der Phasendreher braucht nicht durch einen Klotor angetrieben zu werden.
Der Gangunterschied der Prüfuhr je Tag läßt sich auch dadurch ermitteln, daß mit
der Phasenmessung eine Zeitmessung verbunden wird. Dies geschieht z. B. mittels
einer Stoppuhr oder Startuhr, die im "lugenblick der Zeigernullstellung, die durch
Drehen des Phasendrehers eingestellt wird, zu laufen beginnt und nach einer bestimmten
Zeit, beispielsweise 30 Sekunden, automatisch oder von Rand den Zeiger des
Instruments stillsetzt.
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Statt oder nach der Stillsetzung des Zeigers wird der Phasenschieber
so weit verdreht, bis der Zeiger wieder Null zeigt. Sowohl aus der Verstellung des
Phasendrehers als auch aus dem Zeigerausschlag ergibt sich der Gangunterschied je
Tag. Zweckmäßigerweise wird die Skala des Instruments bzw. des Phasendrehers unmittelbar
in Gangunter schieden je Tag geeicht.
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Das Ausführungsbeispiel läßt sich auch in der Weise erweitern, daß
mit dem Anzeigegerät noch ein Registriergerät verbunden ist. Unter Umständen kann
der Zeiger des Anzeigeinstruments gleichzeitig schreibend ausgebildet sein, wobei
ein Registrierstreifen unter ihm hinweggezogen wird. Zur laufenden Überprüfung des
Ganges der Prüfuhr ist zweckmäßigerweise an das Mikrophon der Prüfuhr zusätzlich
ein Telephon oder ein Lautsprecher angeschlossen.