Hlídání délku kyvu u kyvadla

[Hill]

...a přívody k servomotoru povedeš kudy, aby nezhoršovaly tlumení kyvu?

U kyvadel docela konstruktérský oříšek: čím lehčí kyvadlo, tím obtížnější.

Naproti tomu hodiny s nepokojem by se takto daly řídit velmi efektivně, protože vidličkou "ukončující" vlásek lze otáčet i pomocí táhla od servomotorku umístěného i odděleně od hodinového stroje. Ale žádné vzácné hodiny s nepokojem se tu neřeší, tak nic...

[tomasjedno]

...a přívody k servomotoru povedeš kudy, aby nezhoršovaly tlumení kyvu?...

Kdybych řešil tento problém, jako že ho neřeším, rozdělil bych závěsnou planžetu kyvadla na dvě užší, a rázem bych měl dvoudrátový přívod. Spíš by mě asi trápila změna hmotnosti kyvadla o motorek s převodovkou.

[jova1]

Co myslíš, je rychlost pohybu kyvadla po celé dráze konstantní, anebo se řídí funkcí cosinus?

Zapomněl jsem že to má do rovnoměrného pohybu daleko

Generovat 50ms pulsy TTL logikou není nejšťastnější. Pomocí CMOS 4528 to uděláš elegantněji a ještě ušetříš ty 2 diodky a odpor na konci.

Zapojení s CMOS 4528 neznám. Zkusím v tom obvodu, co už mám upravit čas MKO na ms a prodloužit to přes 555. Nechce se mi to už celé předělávat.

[tomasjedno]

Zapojení s CMOS 4528 neznám...

[jova1]

Dík, jestli ho seženu, tak to zkusím zapojit. Alespoň bych ze zbavil té 5V logiky.

[tomasjedno]

Tak moje kývadlo od včerejšího večera do teď (15 h chodu) ztratilo 4 kyvy - bude to chtít trochu vylepšit magnetický obvod.

[jova1]

Mám tomu rozumět tak, že 4x vypadlo ze synchronizace, nebo že se zpozdilo o 4 kyvy díky špatně nastavenému oscilátoru?

[Hill]

....rozdělil bych závěsnou planžetu kyvadla na dvě užší, a rázem bych měl dvoudrátový přívod. Spíš by mě asi trápila změna hmotnosti kyvadla o motorek s převodovkou.

...pokud ovšem by šlo o kyvadlo zavěšené na planžetě a ne třeba na břitu...
A změna hmotnosti by mě tak dalece netrápila, na dobu kyvu má vliv jen nepatrný a jen u velmi lehkých kyvadel (uplatní se odpor vzduchu).
Větší vliv by ale měly různé vůle v servu, které by mohly zhoršit rovnoměrnost kyvu. Naopak změny polohy těžiště čočky při pohybu serva by se dalo využít k "přelaďování oscilátoru", aniž by bylo nutné hýbat se stavěcím šroubem polohy čočky kyvadla.

[tomasjedno]

...A změna hmotnosti by mě tak dalece netrápila, na dobu kyvu má vliv jen nepatrný a jen u velmi lehkých kyvadel (uplatní se odpor vzduchu).

S tou nepatrností bych to nepřeháněl. Čočka na konci kyvadla má nenulový průměr, což mírně zvětšuje moment setrvačnosti kyvadla. Například u mého kyvadla (ø 14 cm, délka závěsu 55 cm k těžišti čočky) se tento fakt projeví prodloužením doby kyvu o 0,2%, tj. o cca 3 minuty za den oproti matematickému kyvadlu (když zanedbám moment setrvačnosti samotného závěsu kyvadla).
Přidaný servomotor bude mít nejspíš hmotnost srovnatelnou s hmotností té čočky, zato rozměry bude mít podstatně menší - čímž se kyvadlo přiblíží matematickému. Dovolím si tedy odhadnout, že při umístění servomotoru ve středu čočky by bylo potřeba korigovat zrychlení cca o 1-1,5 minuty/den posunem kyvadla nebo servomotoru dolů, řádově o 1 mm.
Máš pravdu, že to není problém, ale nenazval bych ten efekt nepatrným, nýbrž patrným.
Ta přidaná hmotnost by mě víc trápila zvýšeným namáháním závěsu, a tudíž zkrácením jeho životnosti. Když už bych realizoval úpravy, tak radši takové, které životnost prodlouží

[tomasjedno]

Mám tomu rozumět tak, že 4x vypadlo ze synchronizace, nebo že se zpozdilo o 4 kyvy díky špatně nastavenému oscilátoru?

Rozuměj tomu tak, že 4x byla překročena mez, kdy se kyvadlo udrží v synchronizaci, a na ten synchronizační puls se nasynchronizoval až další následující kyv. Asi jako když ozubené soukolí přeskočí o 1 zub.

Stejně mi přijde úžasné, že ty moje kyvadlové hodiny pohání motor o příkonu 3,4 µW, resp. že na jeden kyv kyvadla se spotřebuje energie 2,5 µJ (přičemž energie kyvadla je řádově cca 200 µJ).

[tomasjedno]

...že z praktických důvodů tam bylo uvedeno, že magnet je lépe umístit mírně mimo svislou polohu.

Sice tvou učebnici neznám, ale prakticky jsem si vyzkoušel, že když je ten elektromagnet umístěný uprostřed dráhy kyvadla, tak funguje jenom zkracování doby kyvu. Hodiny tedy musí být naladěny o něco pomaleji.

Když je elektromagnet trochu posunutý podél dráhy kyvadla (tak, aby jak mezi středovou polohou a magnetem, tak i mezi magnetem a krajní úvratí byl kus volné dráhy), tak funguje zkracování i prodlužování doby kyvu.
Kyvadlo se zasynchronizuje na průchod kolem magnetu v okamžiku impulsu směrem dolů (ke středové poloze), což je rovnovážný stav stabilní.
Naopak při průchodu kolem magnetu v okamžiku impulsu směrem nahoru se jedná o rovnováhu labilní a kyvadlo z ní uteče.
(A jestli se nepletu, při umístění toho synchronizačního magnetu ke krajní úvrati kyvadla funguje zase jen prodlužování doby kyvu, hodiny musí být naladěny na rychlejší chod.)

Klidně tedy stačí synchronizační impulsy 1x za kmit. Při synchronizačních impulsech 1x za kyv je každý druhý impuls nevyužitý - jeho existence jenom zkrátí dobu do obnovení synchronizace po její ztrátě.

[JanikPetr]

Mám tomu rozumět tak, že 4x vypadlo ze synchronizace, nebo že se zpozdilo o 4 kyvy díky špatně nastavenému oscilátoru?

Rozuměj tomu tak, že 4x byla překročena mez, kdy se kyvadlo udrží v synchronizaci, a na ten synchronizační puls se nasynchronizoval až další následující kyv. Asi jako když ozubené soukolí přeskočí o 1 zub.

Jako amatérského hodináře by mě zajímala praktická část zjištění překročení meze,kdy se kyvadlo udrží v
synchronizaci.To jsi měl např. označený některý zub krokového kola a při zachycení kotvou označený zub
zjistil na QURTZ hodinách přesný čas a následně po uplynutí v tvém případě 15 hod.(přesně na vteřinu jako
na začátku) odsledoval vizuelně,kerý zub kola od označeného je v daný čas zachycen.

[tomasjedno]

Pomocí optické závory a čítače počítám kmity kyvadla, takže jsem schopen identifikovat, že např. 365 415. kmit se konal v řádném čase, zatímco 369 333. kmit se konal o 0,4±0,1 s později než měl. Pokud tento skluz překonal délku kyvu kyvadla, muselo dojít ke sklouznutí "o 1 zub".
Co nejsem schopen identifikovat, je, při kterém kmitu přesně k tomu došlo.

...přesně na vteřinu...

Na vteřinu? Fuj!
Díky tomu, že mám takovou nekulatou délku kyvu, jsem schopen odečítat okamžik průchodu kyvadla optickou závorou s rozlišením 37 ms podle nejlepší koincidence hrany pulsu s tiknutím 1s časového normálu. Pro potlačení náhodné chyby měřím vždy 3x. Jako tikající časový normál používám hodinky s odchylkou 0,1s/d, jednou denně kontrolované. Takže si troufnu tvrdit, že měřím okamžik průchodu kyvadla závorou s přesností ±0,1 s.
Lepší by bylo měřit dobu mezi kyvadlovým pulsem a pulsem z přijímače DCF77, ale na to bych potřeboval ještě druhý čítač...

[JanikPetr]

Pomocí optické závory a čítače počítám kmity kyvadla, takže jsem schopen identifikovat, že např. 365 415. kmit se konal v řádném čase, zatímco 369 333. kmit se konal o 0,4±0,1 s později než měl. Pokud tento skluz překonal délku kyvu kyvadla, muselo dojít ke sklouznutí "o 1 zub".
Co nejsem schopen identifikovat, je, při kterém kmitu přesně k tomu došlo..

Počítat kmity kyvadla pomocí optické závory a čítače tomu rozumím,ale jak jseš schopen identifikovat, že např. 365 415. kmit se konal v řádném čase, zatímco 369 333. kmit se konal o 0,4±0,1 s později než měl.
To vizuálně sleduješ stav čítače (počet kmitů) průchod kyvadla optickou závorou a porovnáváš sluchem
s 1s časovýn normálem? To,že 369 333 kmit se konal o 0,4 s.později než měl nedává ještě žádný věrohodný obraz o chodu hodin.Nerovnoměrností mechanického kroku může zase jiný kmit přijít třeba o 0,8 s. dříve.
Tato nerovnoměrnost je daná principem a mění se opotřebením a technickým stavem hodin.Měří se přístrojem " Vibrograf " kde jednotlivé tiky hodin se graficky zaznamenávají na průběžnou papírovou pásku.Z tvaru zápisu lze určit nerovnoměrnost chodu,denní odchylku a jiné anomálie jako vadný zub na krokovém kole,či nějaký problém na jedné paletě kotvy (uvolněná,nečistota).

Pro kontrolu QUARTZ hodin mám digitální procesorem řízený přístroj,který meří s přesností 0,01 sec/24hod.
Mechanické hodinové systémy se však na něm měřit nedají,jelikož vlivem nerovnoměrnosti jsou jednotlivé
po sobě jdoucí výsledky značně rozdílné co do velikosti i znaménka.

Nástěnné kyvadlové hodiny kontroluji pomocí optické závory,digitálního počítadla s předvolbou a čítáním
nahoru,nebo dolu a digit.setinových stopek.Počítadlo ovládá stopky.Například u hodin s 1/2 s kyvadlem
nastavím pro měřící cyklus 1 hod. předvolbu počítadla na 7200 a spustím počítání .Příchodem první ho pulsu kyvadla se zahájí odpočítávání a zároveň se spustí digit.stopky.Příchodem 7200 pulsu počítadlo zastaví stopky a z jejich údaje zjistím,že se hodiny např. za 1 hod opožďují o 18,38 sec.Jelikož počítadlo
je 8 místné lze měřit i delší časové úseky popřípadě hodiny s kratším kyvadlem a tím pádem větším počtem kyvů.

[tomasjedno]

Počítat kmity kyvadla pomocí optické závory a čítače tomu rozumím,ale jak jseš schopen identifikovat, že např. 365 415. kmit se konal v řádném čase, zatímco 369 333. kmit se konal o 0,4±0,1 s později než měl.
To vizuálně sleduješ stav čítače (počet kmitů) průchod kyvadla optickou závorou a porovnáváš sluchem s 1s časovýn normálem?

Dělám to improvizovanými prostředky, takže ano, takto.
Jednotlivé kmity kyvadla jsou na sekundovém rastru rozloženy po 37 ms, takže jsem schopen identifikovat, který z těch 27 kmitů během 40 s se nejpřesněji trefí do sekundového tiku normálu. Jak jsem psal, měřím vždy 3x pro potlačení náhodné chyby.
Tato metoda je použitelná pro sledování odchylky hodin v dlouhodobém měřítku - hodin, dnů...

Pro sledování relativní odchylky detailněji, v rámci několika hodin, používám dnes jinou metodu - čítačem měřím interval mezi synchronizačním pulsem (z toho mého udělátka) a průchodem kyvadla krajní úvratí. Velikost posunu (zkrácení či prodloužení měřeného intervalu) za dobu 40 s (=27 kmitů) krátkodobě kolísá vlivem nepravidelností stroje v řádu ± několik jednotek ms. To mi umožňuje pozorovat v reálném čase, jak probíhá zasynchronizování i utržení ze synchronismu.

Vzhledem k tomu, že se nechystám zabývat měřením hodin systematicky, nebudu si pořizovat speciální vybavení, které by mi bezpochyby umožnilo měřit pohodlněji. Prostředky, které používám, mi k danému účelu stačí.

To,že 369 333 kmit se konal o 0,4 s.později než měl nedává ještě žádný věrohodný obraz o chodu hodin.Nerovnoměrností mechanického kroku může zase jiný kmit přijít třeba o 0,8 s. dříve.

Možná u některých jiných hodin. U těch mých krátkodobě, vlivem nepřesností krokového kola ap., courá délka kmitu ±0,3 ms, takže informace, že "369 333. kmit se konal o 0,4±0,1 s později než měl, a 369 360. kmit rovněž tak" podává velmi věrohodný obraz o globálním chodu hodin.

Pro kontrolu QUARTZ hodin mám digitální procesorem řízený přístroj,který meří s přesností 0,01 sec/24hod.

Jak to snímá chod hodin?
Jak často a čím ho kalibruješ? Můj čítač umí změřit 1s tik s takovým rozlišením (tj. 0,1 µs), ale přesnost je trochu jinde. Teplotní závislost, stárnutí krystalu...