Hlídání délku kyvu u kyvadla

Zpráva

jova1 · #46 Příspěvek od **jova1** » 05 zář 2012, 12:24

Hmm, tak to je informace která by to měla vše podstatně zjednodušit. Vzhledem k tomu že kyvadla mívají většinou kyv 1s stačí sehnat ten obvod DCF s výstupem 1s prohnat to přes 555 a je vystaráno. :lol:

#47 Příspěvek od **tomasjedno** » 05 zář 2012, 13:02

brtnik píše:magnet je ideálně pod kyvadlem (v prodloužení jeho osy,

Jj, to vypadá dobře. Navíc to má tu výhodu, že pokud kyvadlo má ocelovou tyč(konec), nemusí se na ně ani nic přidělávat (což by ho zpomalilo).

piitr · #48 Příspěvek od **piitr** » 05 zář 2012, 19:16

Chápu to dobře, když si myslím, že to funguje takhle?

Kyvadlo je mírně zpožděné.
Při pulzu je kyvadlo před elektromagnetem, takže ten ho urychlí.
Tím se maličko zvýší amplituda.
Při větší amplitudě má kyvadlo lehce vyšší frekvenci, takže to zpoždění časem dožene.

Pokud se kyvadlo bude předcházet, bude to přesně obráceně - amplituda se zmenší atd.

Mně z toho vychází, že i bez toho buzení musí ty hodiny jít docela přesně, protože je to umí dorovnat opravdu jen maličko. Je to tak?

#49 Příspěvek od **Hill** » 05 zář 2012, 20:20

Kdysi jsem převzal do péče budovu s věžními hodinami z dílny Ludvíka Hainze, Praha 1931, na dvou ocelových planžetách zavěšené kyvadlo s okem a šikmými paletami, Lépautův kolíčkový krok. Hodinový stroj měl pomocné závaží, které se muselo zvednout, aby šla nasadit klika a po dobu natahování hlavního závaží mělo za úkol udržovat konstantní pohonnou sílu, ale to nešlo použít, protože na čtyřhrany lanových bubnů byly nasazené hřídele od elektromagnetických spojek motorů s převodovkami, které tam někdy předtím kdosi namódil. Kvůli tomu bylo pomocné závaží trvale odklopené a tedy nefunkční, během natahování šly hodiny vždy 20 sekund pozadu. Protože natahovaly 3x denně, musely hodiny jít denně o 2 minuty napřed, aby se chyba vyrovnala (během 20s natahování se hodiny zpozdily o 40s). Po dvou letech jsem měl už vychytané (a fixem poznačené) polohy stavěcího šroubu čočky kyvadla na letní i zimní teploty - kvůli přestavění na letní čas a zpět jsem k hodinám tak jako tak musel, nemluvě o mazání ložisek a popouštěcích a popudných plošek palet, ty po své kapce kostního oleje č.4 dostávaly nejpozději jednou měsíčně.
Také jsem se zabýval tím, jak hodinám zvýšit přesnost, než se ukázalo, že mi nic neudělá, když je zastavím na minutu či dvě, pokud se za ten měsíc předběhly, nebo o tu minutu dvě postrčím ruky vpřed, když šly pozdě (těžko těm kusům železa říkat "ručičky"). Výstupní hřídel má totiž směrovou spojku s šedesátizubovou rohatkou, takže o celé minuty popohnat ukazatele vpřed nebyl problém, ale zpět proti stroji ne, ten se musel zastavit.
Znovu otázka alternativního pohonu vyvstala, když praskla jedna z ocelových planžet nesoucích kyvadlo, to kleslo a vážně poškodilo kolíčky na krokovém kole. To kolo sice v nástrojárně místního strojírenského závodu opravili k nepoznání od originálu, planžety se udělaly nové z plochých pružin z mechanické kalkulačky Ascota vybroušením potřebných otvorů, nicméně, než se ukázaly právě tyto pružiny jako nejvhodnější náhrada původních, hodiny téměř dva měsíce nešly. Pak jsem nevydržel, vzal budík Prim MiniQuartz, z obou výstupů ke krokovému motorku vytáhl přes odpory signály ke dvěma tranzistorovým spínačům, které budily dvě cívky paměťového relé, jejichž kotvy si mezi sebou přetahovaly plechovou lištu s vystřiženým zubem, která popouštěla krokové kolo. Fungovalo to spolehlivě, ale už výše uvedené couvání hodin třikrát denně vyžadovalo denně ručně ty dvě minuty navíc postrčit, protože budík chodil s přesností půl minuty od výměny baterky k výměně (to bylo vždy asi po 10 měsících) a nechtělo se mi do ladění krystalu 4,19 MHz sahat.
Po dalších dvou měsících jsem už měl planžety, tak jsem zase zavěsil kyvadlo a dalších asi půl roku jsem dolaďoval přesnost. Přece jen mi bylo líto tak krásný stroj hyzdit nějakým nouzovým, byť přesnějším, zařízením. A návrh přímo pohánět krokové kolo krokovým motorem buzeným vteřinovými impulsy z děličky za krystalem a vyvěšení závaží jsem zavrhl rovnou. Pravda, budík by šlo vyměnit za hodiny řízené z DCF77 a na ciferníkách by byl stále přesný čas, ale ten stroj by ztratil cenu i půvab.

Nedávno jsem se chtěl podívat, jestli ty hodiny ještě jdou, přece jen jsem je před více, než 20 lety, opustil, ale v okolí se poněkud změnilo vedení dopravy, najednou jsem jel jinudy a už jsem se tam nevrátil...

Když si vezmu, co umu lidi vynaložili na zvýšení přesnosti mechanických hodin, ty různé bimetalové a rtuťové kompenzátory, gravitační Denisonův krok v jicím stroji Staroměstského orloje, kroky s konstantní popudnou silou nebo s občasným popudem a volným krokem... to jsou přece nádherná díla vyžadující pravidelný dohled, mazání a údržbu. A při té příležitosti přece není problém kouknout na vedle visící kuchyňské hodiny řízené rádiem a ten čas srovnat...

brtnik · #50 Příspěvek od **brtnik** » 05 zář 2012, 20:31

souhlas s Hillem, hodiny s metrovým kyvadlem jsou už i tak velmi přesné, jejich zpožďování či utíkání souvisí s naší leností, dříve u nich někdo denně stál a mohl je korigovat při natahování, teď si jich všimneme, jen když náhodou vypnou elektriku a zastaví se...
http://www.anatomie-varhan.cz/texty/zaj ... hodiny.htm
Mimochodem - pár sekund za den vyjádřených v procentech, to je přeci obdivuhodná technická přesnost...

Artaban001 · #51 Příspěvek od **Artaban001** » 05 zář 2012, 20:57

Zdarec. Konečně můžu psát z klasického PC.
Čirou náhodou jsem zabrousil na nějaké stránky firmy, která se zabývala "elektrifikaci" pradávných strojků.
Pro minutu chodu musí kyvadlo udělat přesný počet "kyvů". Pro příklad počítejme, že 60 kyvů je jedna minuta.
Optická závora nevyžaduje žádný zásah do kyvadla, nebo minimální (nalepení reflexního bodu). Optická závora bude počítat kmity. Výstup bude "plnit" čítač. Pokud čítač napočítá 60 kmitů, brzda zastaví kyvadlo a čeká se, až ho minutový impuls z DCF hodin vynuluje (chod hodin je úmyslně zrychlen zkrácením kyvadla - závaží se vyšroubuje dál od konce, žádný hrubý zásah). po vynulování čítače je kyvadlo odbržděno, popřípadě popostrčeno elektromagnetem. A čítač se zase plní.

Aby se zanedbala doba "rozchození" stroje, musela by se blokace dělat po hodině (čítač musí být do 3600) , nebo delší.. To se ale bez procesoru neobejde..

jarda · #52 Příspěvek od **jarda** » 05 zář 2012, 21:09

Klasické hodiny, to je věc, obdivuhodná. Ale pokud se Vám jich dostane do jedné místnosti cca 3 x 4 m 30 a více, a všechny jdou, tikají, bimbají, kukají... naštěstí jsem nepřespával u táty, špičkového amatérského hodináře, však, a ani se tam spát nedalo. Já s nimi, a on bez nich. Vše je o závislosti a všeho moc škodí. A jinak - čas odhadnu dost přesně jen tak, a hodinky nenosím doopravdy dlouhé roky. V bytě mám jen elektronické, pravidelný tikot nemusím. Jsem na hudbu... a kvalitní hodiny ocením. Dědictví jsem přenechal bráchovi. Bylo by to neschůdné dopravovat tak daleko, a neměl jsem v té době byt.

piitr · #53 Příspěvek od **piitr** » 06 zář 2012, 08:15

A to má Hill pravdu. Až by se ti to povedlo srovnat, hlavní výsledek by byl, že bys ty hodiny přestal pravidelně mazat a udržovat.

Jinak, ta moje úvaha je asi špatně. Ono se při zvětšení amplitudy chod nezrychlí, ale zpomalí (myslím). Fungovat to pak bude taky, ale trochu složitěji a mělo by se to ustálit kousek jinde.

#54 Příspěvek od **tomasjedno** » 06 zář 2012, 10:01

piitr píše:Kyvadlo je mírně zpožděné.
Při pulzu je kyvadlo před elektromagnetem, takže ten ho urychlí.
Tím se maličko zvýší amplituda.
Při větší amplitudě má kyvadlo lehce vyšší frekvenci, takže to zpoždění časem dožene....Je to tak?

Není to tak.
To kyvadlo má při větší amplitudě lehce nižší frekvenci. Mělo by frekvenci nezávislou na amplitudě, kdyby byla síla vracející kyvadlo do středové polohy úměrná výchylce. Ona ale je dána tvarem funkce sinus, takže při větších výchylkách je ta síla slabší, než by odpovídalo lineární závislosti. Výsledkem je pak prodloužení periody. Takže na tomto principu ta synchronizace nefunguje.

Funguje na jiném. Když je kyvadlo o chlup opožděné, elektromagnet ho před průchodem středovou polohou trochu popostrčí, čímž dožene časovou ztrátu nabranou během jednoho kyvu. A jak vyplývá z předchozího odstavce, musí ho popostrčit o malinko víc, než by bylo zpoždění nesynchronizovaného kyvadla, protože zvětšení rozkmitu způsobí další zpoždění kyvadla.
Pokud se kyvadlo předbíhá, působí to opačně.

Půvab tohohle způsobu synchronizace je v tom, že působí obousměrně, takže vlastní kyvadlo nemusí být úmyslně naladěno na mírně nižší nebo vyšší rychlost.

piitr píše:A to má Hill pravdu. Až by se ti to povedlo srovnat, hlavní výsledek by byl, že bys ty hodiny přestal pravidelně mazat a udržovat.

To hrozí velmi.

#55 Příspěvek od **Hill** » 06 zář 2012, 10:50

Ještě návrh k zamyšlení:
otázkou zůstává, zda zavádět další vlivy do přírodních zákonů řídících kyvadlo, nebo ho nechat kmitat nepatrně nad rezonanční frekvencí a v případě zjištěné odchylky na několik kyvů zablokovat krokové kolo (většině kroků nejlépe vyhovuje v okamžiku průchodu kyvadla nulou, aby kyvadlo mohlo dále volně kývat) a uvolnit ho, až se odchylka vyrovná.
Ostatně ručkové hodiny řízené signálem DCF77 také nejsou řízené trvale, odchylka se koriguje například jen v 00:00 (a 12:00), 00:12 (a 12:12), 02:14 (a 14:14), 03:15 (a 15:15), 05:17 (a 17:17) atd.
Zřejmě to souvisí s nějakým jednoduchým vyhodnocením polohy ruček, porovnání s přijatým kódem a dostrkání do správné polohy; ty skutečné časy si nepamatuji, návod jsem už dávno někde zasel (v něm byly), neberte proto ty zde napsané zcela vážně, nastřílel jsem je od boku, prostě nějak tak vypadaly.
Zde se nabízí další možnost - instalovat ručkový strojek řízený DCF poblíž hodin a periodicky porovnávat polohy minutového hřídele, třeba každé tři hodiny. Když hlavní stroj bude v určité poloze dřív, než referenční, což je podmínka asi nejjednoduššího řešení, zabrzdí se krok a na tu chvíli, než dojde do stejné polohy i referenční strojek, se kyvadlo nezastaví - vydrží se volnými kmity kývat samo.
V tom případě zůstane jen komplikace při přechodu na zimní čas, kdy většina analogových hodin řízených z DCF nepočká tu hodinu, ale fofrem protočí 11 hodin dopředu, zrovna tak při přechodu na letní čas neproběhnou jen tu hodinu dopředu, ale obvykle ji přejedou a počkají.
Tuto změnu je třeba vyhodnotit a přesypat ji kontrolérem tak, aby u mechanického stroje bez rychlého chodu vyžadovala vždy ruční seřízení času. Tím by se také alespoň nějak zajistila periodicita prohlídek a jakés takés údržby (samozřejmě, že půl roku je interval neskutečně dlouhý).

piitr · #56 Příspěvek od **piitr** » 06 zář 2012, 10:58

tomasjedno píše:To kyvadlo má při větší amplitudě lehce nižší frekvenci.

Jasně. Mně už to pak večer taky docvaklo. Ale nemusí to vadit - jen se to kyvadlo ustálí v jiné poloze.

tomasjedno píše:Když je kyvadlo o chlup opožděné, elektromagnet ho před průchodem středovou polohou trochu popostrčí, čímž dožene časovou ztrátu nabranou během jednoho kyvu.

Tohle právě nechápu. Kyvadlo se zrychlí, proletí rychleji, na konci vyletí výš, ujede delší dráhu. Ta větší rychlost a delší dráha by se měly vykompenzovat (pokud zanedbáš tu závislost frekv. na ampl.) a výsledkem je stejná perioda.

Mohlo by to fungovat, kdyby se jako magnetem zrychlilo a někde kus dál zase zpomalilo. Jenže žádné zpomalování tam snad není. Nebo je? Nebo na to stačí tření? Mně tenhle princi právě přijde podezřelej.

#57 Příspěvek od **tomasjedno** » 06 zář 2012, 12:42

piitr píše:
tomasjedno píše:Tohle právě nechápu. Kyvadlo se zrychlí, proletí rychleji, na konci vyletí výš, ujede delší dráhu. Ta větší rychlost a delší dráha by se měly vykompenzovat (pokud zanedbáš tu závislost frekv. na ampl.) a výsledkem je stejná perioda....Mně tenhle princi právě přijde podezřelej.

Podstata toho principu je ta, že vždycky na konci kyvu (návratu kyvadla do dolní/nulové/střední) polohy je násilím zkorigována jeho poloha tak, aby se v okamžiku O přiblížila nulové poloze. To, že se při tom změní jeho rychlost, je (pokud zanedbáme závislost frekvence na amplitudě) zcela vedlejší - následující kyv od nulové polohy do úvratě a zpátky do nulové polohy trvá stejně dlouho, ať je rychlost kyvadla v nulové poloze jakákoli. Podstatné je jen to zkorigování/popostrčení v oblasti kolem nulového bodu.
A když se rozhodneš, že tu závislost frekvence na amplitudě nezanedbáš, tak dojdeš k tomu, že holt ta korekce v nulové poloze musí být o chlup větší, aby ten efekt kompenzovala.

Sakra, je to tak jednoduché, že si to snad na své nástěnné kyvadlové hodiny udělám. V zimě mi jdou dobře, ale v létě udělají za týden (doba mezi nátahy) asi dvě minuty. Drobná potíž je jen v tom, že udělají za 20 vteřin 27 kyvů, takže bych je musel synchronizovat 20s pulsy (a tím pádem 20x silnějšími než při 1s pulsech).

brtnik · #58 Příspěvek od **brtnik** » 06 zář 2012, 12:57

Úplně jednoduše řečeno - kyvadlo se bude snažit být ve správný čas na správném místě, kdy do něj magnet nebude "šťouchat". Ta urychlující síla jej popožene ve směru kyvu, ta brzdná - impuls po okamžiku průchodu se projeví zkrácením kyvu v daném směru. Tím do hry kromě gravitace a buzení na kroku vstupuje další síla, která vnucuje svou frekvenci kyvadlu. Je to možné jen do té míry, kdy je tato síla větší než síla od kyvadla při vlastní frekvenci, proto tento způsob lze použít jen pro korekci, ne pro vnucení zcela jiné frekvence. Pokud je odchylka v řádu jednotek minut/den, je to použitelné. Teoreticky to lze popsat jako vzájemnou synchronizaci dvou spojených oscilátorů, v okrajových podmínkách ma jeden z nich (magnet) frekvenci pevnou, druhý (kyvadlo) se tedy musí přizpůsobit:
http://www.scholarpedia.org/article/Synchronization
pro inspiraci
http://www.patentlens.net/imageserver/g ... 1&page=all
mechanicky třeba jako obr. 2 a 3 tady:
http://www.chronometrophilia.ch/Electri ... nglish.htm
nebo tady:
http://www.electric-clocks.nl/clocks/an ... n-Hipp.htm

piitr · #59 Příspěvek od **piitr** » 06 zář 2012, 13:19

Neumím si představit, jak by ten magnet mohl nějak významně ovlivnit fázi kyvadla. Podle mě takový efekt musí být řádově slabší než ta změna amplitudy. To bych si uměl představit ještě tak v horní úvrati, ale ve spodní určitě ne. Tam je to kyvadlo rozjeté. To by se mu musela dočasně dodat (a hned zase odebrat) energie srovnatelná s jeho kinetickou energií. To mi vážně přijde divné.

brtnik · #60 Příspěvek od **brtnik** » 06 zář 2012, 13:36

Uvažuješ špatně -
1. nemusí to být v jednom kyvu, pak všechny potřebné síly zajistí jeden magnet sám, viz mé příspěvky výše
2. synchronizační energie je o pár řádů menší, než kinetická, bavíme se o systému v rezonanci.

Nabastli to na pendlovky nebo kukačky a vyzkoušej, nemůžu teď najít obrázek z učebnice, kde jsem to měl nakreslené, jen vím, že z praktických důvodů tam bylo uvedeno, že magnet je lépe umístit mírně mimo svislou polohu.