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Verfahren zum Messen der Amplitude des Gangreglers einer Uhr und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens U m den Lauf einer fertiggestellten Uhr zu prüfen
begnügt man sich nicht damit, die Ganggenauigkeit der Uhr zu messen, sondern man
will auch wissen, ob die Amplitude des Gangreglers normal ist. Durch diese Messung
kann festgestellt werden, ob die Uhr richtig zusammengebaut ist und voraussichtlich
längere Zeit ohne Störungen laufen wird.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das es gestattet, die Gangregleramplitude
bei zusammengebauter Uhr zu messen.
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Es wird dabei von dem Gedanken ausgegangen, daß die Amplitude der
Gangreglerschwingung einer bestimmten Uhr als umgekehrt proportional betrachtet
werden kann zu der Zeitdifferenz zwischen der Auslösung des Ankerrades und dem Auftreffen
auf die Ruhefläche, unter der Voraussetzung, daß die Winkelgeschwindigkeit des Ankerrades
in jeder Periode gleichförmig ist. Es muß also möglich sein, aus einer Messung dieser
Zeitdifferenz eine Angabe über die Amplitude abzuleiten. Zwischen diesen beiden
Größen besteht theoretisch ein hyperbolischer Zusammenhang. Da nun die in Frage
kommenden Amplituden auf ein relativ kleines Gebiet beschränkt sind, kann für die
Maßnahmen nach der Erfindung mit einem linearen Zusammenhang zwischen diesen Größen
gerechnet werden.
Es ist bei Uhrenprüfgeräten bekannt, eine der
Zeitdifferenz zwischen den durch die Auslösung des Ankerrades und das Auftreffen
auf die Ruhefläche erzeugten mechanischen Schlägen proportionale elektrische Meßgröße
zu bilden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz
zwischen einer konstanten Spannung und dieser Müßgröße als Maß für die Amplitude
zur Anzeige gebracht wird.
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Durch die Messung der Differenz zwischen der der Zeitdifferenz proportionalen
Meßgröße und einer konstanten Spannung erhält man eine Anzeige, die mit zunehmender
Zeitdifferenz abnimmt, wie .es der kleineren Amplitude entspricht. Ist jedoch die
Zeitdifferenz klein, also die Amplitude groß, so wird die Meßgröße klein, dife Differenz
von Vergleichspannung und Meßgröße also groß ausfallen, und das Meßinstrument zeigt
eine große Amplitude an.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens, die in den Ansprüchen 5 bis II gekennzeichnet ist.
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In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i ein Blockschema der Vorrichtung;
Fig. 2 zeigt den Spannungsverlauf an der Speichervorrichtung; Fig. 3 zeigt das Schaltschema
der Pegelstufe, und Fig.4 zeigt das Schaltschema der Prüfvorrichtung, der Speichervorrichtung
und der Anzeigevorrichtung.
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In Fig. i ist die zu prüfende Uhr mit i bezeichnet. Sie liegt im.
Bereich eines Mikrophons 2 der Vorrichtung. Bei jeder Halbperiode der Gangreglerschwingung
gibt die Uhr drei mechanische Schläge ab, die durch die Auslösung oder das Aufschlagen
der Ellipse auf die Gabel, das Aufschlagen des Schenkels auf das Horn und das Auftreffen
des Ankerrades auf die Ruhefläche erzeugt werden.
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Diese mechanischen Schläge sind nicht scharf begrenzte Impulse, sondern
je ein Zug gedämpfter Schwingungen durch mechanische Eigenresonanzen von Uhr und
Mikrophon verursacht. Das Mikrophon 2 liefert also Spannungen, wie sie in Fig. i
mit 3 bezeichnet sind. Diese Spannungen werden in einem Vorverstärker 4 verstärkt
und einmal differenziert, um den Anstieg am Anfang der Impulse besser zu betonen.
Die verstärkten Spannungen werden einem Impulsgenerator 5 und einer Pegelstufe 6
zugeführt. Der Impulsgenerator ist als Sperrstufe ausgebildet, spricht auf jeden
ersten Impuls der Spannungen 3 an und gibt einen Rechteckimpuls 7 von der Länge
b ab. Die nachfolgenden Spannungsstöße werden durch diese Sperrstufe unwirksam gemacht.
Die Sperrstufe ist so eingestellt, daß der durch sie abgegebene Impuls kürzer ist
als die halbe Perio& des Gangreglers. Die Sperrstufe ist also bei Ankunft der
nächsten Impulsserie 3 wieder in der Ausgangslage und kann auf den ersten Impuls
ansprechen, um im Abstand a einen neuen Impuls abzugeben. Die Impulse 7 des Impulsgenerators
5 werden einer Sägezahnstufe 8 zugeführt, welche durch diese Impulse derart gesteuert
wird, daß immer bei Beginn des Impulses 7 der durch die Sägezahnstufe abgegebene
Sägezahnimpuls 9 beginnt. Die Sägezahnimpulse werden durch einen Begrenzer auf eine
bestimmte Höhe begrenzt.
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In der Pegelstufe werden die Spannungen 3 gleichgerichtet. Die Zeitkonstante
der Pegelstufe, d. h. des Gleichrichters, ist dabei größer als die Abklingzeitkonstante
der Schwingungszüge, die auf Eigenresonanzen von Uhr und Mikrophon beruhen.
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Fig.3 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau der Pegelstufe 6. Die
Spannung 3 wird über den Kondensator 2o auf das linke Gitter der Doppeltriode 21
gegeben. Am Kathodenwiderstand 22 dieser Triode entsteht eine entsprechende Spannung,
die in der linken Diode der Doppeldiode 23 gleichgerichtet wird. Die gleichgerichtete
Spannung wird an das rechte Gitter der Doppeltriode 21 zurückgeführt und durch die
rechte Diode der Doppeldiode 23 nochmals gleichgerichtet. Grundsätzlich würde eine
einmalige Gleichrichtung genügen, die zweimalige Gleichrichtung hat aber den Vorteil,
daß die Flanken des Ausgangssignals besser hervorgehoben werden. Durch die aus den
Kondensatoren 24 und dem Widerstand 25 gebildete Siebkette und dem RC-Glied 26',
27' werden die kurzzeitigen Schwingungen aus der Ausgangsspannung der Pegelstufe
entfernt. Am Ausgang der Pegelstufe entsteht somit eine gleichgerichtete Spannung
io, die bei jeder Impulsfront der Spannung 3 steil ansteigt und dann leicht abfällt.
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Wird diese Spannung im Differenziator i i differenziert, so entstehen
drei ungleich hohe, scharfe Impulsspitzen 12. Diese Impulse werden einem Verstärker
und Begrenzer 13 zugeführt, der drei gleich hohe Impulse 14 abgibt.
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Sowohl diese drei Impulse als auch die Sägezahnimpulse werden nun
einer Prüfvorrichtung 15
zugeführt, welche :eine Speichervorrichtung 16 steuert.
Der Ausgang dieser letzteren wird über einen Verstärker 17 einer Anzeigevorrichtung
18 zugeführt, deren andere Seite bei 19 an einer konstanten Spannung
liegt.
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Fig. ¢ zeigt den schaltungstechnischen Aufbau der Prüfvorrichtung,
der Speichervorrichtung und der Anzeigevorrichtung. Die Impulse 14 werden der Primärwicklung
26 eines Transformators 27 zugeführt. An die Sekundärwicklung 28 dieses Transformators
sind über Kondensatoren 29 je zwei in Kaskade geschaltete Dioden 30 und 31
bzw. 32 und 33 und ein Ausgleichswiderstand 34 angeschlossen. Der Mittelpunkt 3
5 der aus den Dioden 30 und 3 i bestehenden Kaskade ist, mit einem Kondensator 36
und mit dem Gitter der Triode 37 verbunden. Dem Mittelpunkt 38 der aus den Dioden
32 und 33 bestehenden Kaskade werden über die Leitung 39 die Sägezahnimpulse 9 zugeführt.
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Die über dem Kathodenwiderstand 4o der Röhre 37 auftretende Spannung
wird durch die Diode 41 gleichgerichtet, so daß der Kondensator 42, welchem
ein
relativ hochohmiger Widerstand 43 parallel geschaltet ist, immer auf die über dem
Kathodenwiderstand 4o auftretende Höchstspannung gebracht wird. Die Kathode der
Diode 41 ist mit dem Gitter einer Triode 44 verbunden. Am Kathodenwiderstand 45
der Triode 44 tritt praktisch dieselbe Spannung auf wie am Kondensator 42. An der
Kathode der Röhre 44 ist das Instrument 18 über einen Widerstand 46 _ angeschlossen.
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Durch jeden der Impulse 14 wird in der Sekundärwicklung des Transformators
27 ein starker Spannungsstoß erzeugt, welcher alle Dioden 30 bis 33 leitend macht.
Dadurch werden in an sich bekannter Weise gewissermaßen die Punkte 3 5 und 38 niederohmig
miteinander verbunden und der Kondensator 36 nimmt die auf der Leitung 39- herrschende
Spannung an.
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Es ist nun leicht einzusehen, daß bei Ankunft des ersten Impulses
die Sägezahnspannung immer Null beträgt, also die Speichervorrichtung (Kondensator
36) durch diesen ersten Impuls immer entladen .wird. In Fig. 2 ist die Spannung
der Speichervorrichtung in Funktion der Zeit aufgetragen. Zur Zeit to, d. h. bei
Ankunft des ersten Impulses wird die Spannung auf Null gebracht. Im Zeitpunkt 1l
kommt der zweite Impuls an und' ringt die Speichervorrichtung auf die gestrichelt
eingezeichnete Sägezahnspannung 9. Im Zeitpunkt t. wird in entsprechender Weise
die Speichervorrichtung auf die momentane Sägezahnspannung 9 gebracht.
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Diese Spannung wird nun auch proportional an die Kathode der Triode
37 übertragen und durch die Diode 4i gepegelt, so daß der Kondensator 42 immer nach
erfolgtem dritten Impuls wieder auf die volle Spannung aufgeladen wird. In der Zeit
zwischen zwei Impulsserien entladen sich die Kondensatoren 36 und 42 immer ein wenig.
Diese Schwankung ist aber sehr gering und wird durch das Instrument 18 praktisch
nicht angezeigt. Die an der Kathode der Triode 44 auftretende Spannung ist proportional
der Spannung des Sägezahnimpulses beim Ankommen des dritten Impulses oder proportional
der Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Impuls. Das Instrument mißt
in bereits besprochener Weise die Differenz zwischen dem Punkt konstanten Potentials
i 9 und der Kathode der Röhre 44.
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Es leuchtet ein, daß die in FIg.3 dargestellte Spannung der Speichervorrichtung
um so höher steigt, je größer der Abstand zwischen den Zeitpunkten to und t2 ist.
Entsprechend wird in diesem Fall die Spannungsdifferenz am Instrument 18
kleiner,
d. h. es wird eine kleine Gangregleramplitude angezeigt.
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Der Sägezahnoszillator ist so verstellbar, daß die Flankensteilheit
der Sägezahnspannung eingestellt werden kann. Da der Aufbau des Gangreglerantriebes
nicht in allen Uhren derselbe ist, wird bei entsprechender Amplitude die Zeitdifferenz
zwischen dem Auftreten der einzelnen Schläge nicht in allen Uhren dieselbe sein.
Um deshalb bei den verschiedenen Uhrentypen bei gleicher Amplitude auf die gleiche
Anzeige zu kommen, wird die Steilheit der Sägezahnspannung entsprechend verändert.