Hoe werkt een quartz-horloge?
Bas van Dorp
eigenfrequentie, maar niemand schijnt te weten wat precies.
Bas
ferdi
er spanning op staat.
die frequentie (in de kilo of mega hertzen) is bekent en die kun je dan
electronisch delen zodat je 1 of meer stabiele lagere frequentie's hebt waar
je van alles mee kan doen. in een horloge of mechanische klok is dit dan een
frequentie van 1 hertz, 1 'tik' per seconde dus.....
zo'n kristal zit ook in oudere ontvangers zoals scanners en zo..
ferdi
----------
Pieter Kuiper
> Wat doet dat kristal nu precies in een quartz-horloge? Het is iets met
> eigenfrequentie, maar niemand schijnt te weten wat precies.
Kwarts is een piezo-electrisch kristal - wanneer het mechanisch
samengedrukt wordt, ontstaat er een electrische spanning.
Een goed kristal trilt bij heel precieze frekwenties, zoals alle harde
dingen. Het speciale van kwarts is dat het piezo-electrisch effect een
koppeling kan geven van de mechanische trilling met een electrische
resonantie-kring.
--
kui...@fysik.uu.se http://usx218.fysik.uu.se/PieterWWW/
Eelke Heidinga
wrote:
>Wat doet dat kristal nu precies in een quartz-horloge? Het is iets met
>eigenfrequentie, maar niemand schijnt te weten wat precies.
>
>Bas
Vrij simpel: Het kristal wordt elektrisch aan het trillen gezet. Dit
gaat met zijn eigenfrequentie. Door dit signaal net zolang door
delers te sturen tot je 1 puls per seconde overhoudt krijg
je een quartz-horloge. Hoe beter het horloge hoe beter het
kristal (en meestal ook duurder)
Groet, groet Eelke
J. J. Lodder
> In article <3780AB...@stack.nl>, Bas van Dorp <ba...@stack.nl> wrote:
>
> > Wat doet dat kristal nu precies in een quartz-horloge? Het is iets met
> > eigenfrequentie, maar niemand schijnt te weten wat precies.
>
> Kwarts is een piezo-electrisch kristal - wanneer het mechanisch
> samengedrukt wordt, ontstaat er een electrische spanning.
Maar vooral ook omgekeerd: Als je er een electrische spanning op een
piezo materiaal zet veranderen de afmetingen.
Daarom kan je een kristal met een wisselspanning in trilling,
en dus ook (met wat terugkoppeling) in resonantie brengen.
> Een goed kristal trilt bij heel precieze frekwenties, zoals alle harde
> dingen. Het speciale van kwarts is dat het piezo-electrisch effect een
> koppeling kan geven van de mechanische trilling met een electrische
> resonantie-kring.
Kwarts heeft heel lage mechanische verliezen, en kan dus met een heel
hoge Q-factor (is de kwaliteitsfactor in stuitend nederlands) trillen.
Daarom is het zo geschikt als tijdbepalend element.
Jan
Bas van Dorp
> > Kwarts is een piezo-electrisch kristal - wanneer het mechanisch
> > samengedrukt wordt, ontstaat er een electrische spanning.
>
> Maar vooral ook omgekeerd: Als je er een electrische spanning op een
> piezo materiaal zet veranderen de afmetingen.
> Daarom kan je een kristal met een wisselspanning in trilling,
> en dus ook (met wat terugkoppeling) in resonantie brengen.
>
een horloge (zoals alle batterijen) geeft toch een gelijkspanning? Of
bevat de opmerking "met wat terugkoppeling" zeer veel natuurkundige /
elektrotechnische wijsheid die ik als eenvoudige werktuigbouwer even
over het hoofd zie? Dat is mijn voornaamste vraag: je begint met een
gelijkspanning en er komt een wisselspanning uit.
> > Een goed kristal trilt bij heel precieze frekwenties, zoals alle harde
> > dingen. Het speciale van kwarts is dat het piezo-electrisch effect een
> > koppeling kan geven van de mechanische trilling met een electrische
> > resonantie-kring.
>
> Kwarts heeft heel lage mechanische verliezen, en kan dus met een heel
> hoge Q-factor (is de kwaliteitsfactor in stuitend nederlands) trillen.
>
Is die eigenfrequentie dan niet afhankelijk van de grootte van het
kristal? Bij de productie is er toch een spreiding waardoor die dingen
niet allemaal even groot zijn?
Bas
Eilko Nijboer
>
> J. J. Lodder wrote:
> > > Kwarts is een piezo-electrisch kristal - wanneer het mechanisch
> > > samengedrukt wordt, ontstaat er een electrische spanning.
> >
> > Maar vooral ook omgekeerd: Als je er een electrische spanning op een
> > piezo materiaal zet veranderen de afmetingen.
> > Daarom kan je een kristal met een wisselspanning in trilling,
> > en dus ook (met wat terugkoppeling) in resonantie brengen.
> >
> Interessant. Maar hoe kom je aan die wisselspanning? Een batterij van
> een horloge (zoals alle batterijen) geeft toch een gelijkspanning? Of
> bevat de opmerking "met wat terugkoppeling" zeer veel natuurkundige /
> elektrotechnische wijsheid die ik als eenvoudige werktuigbouwer even
> over het hoofd zie? Dat is mijn voornaamste vraag: je begint met een
> gelijkspanning en er komt een wisselspanning uit.
Resonantie. Het kristal gaat niet spontaan trillen, maar vormt onderdeel
van een oscillator. Een oscillator kun je zien als een soort versterker
waarvan de uitgang aan de ingang gekoppeld is. Zo'n _tegengekoppelde_
versterker gaat rondzingen op een bepaalde frequentie.
Praktijkvoorbeeld:
hou maar eens een microfoon voor de luidspreker waar het geluid van
die microfoon uitkomt.
Door een kristal in de "versterker" op te nemen, kun je die rondzing-
frequentie binnen heel nauwe grenzen houden.
Wil je het gedetailleerder weten, dan zul je je moeten verdiepen in
oscillatoren.
Eilko.
Bas van Dorp
> van een oscillator. Een oscillator kun je zien als een soort versterker
> waarvan de uitgang aan de ingang gekoppeld is. Zo'n _tegengekoppelde_
> versterker gaat rondzingen op een bepaalde frequentie.
> Praktijkvoorbeeld:
> hou maar eens een microfoon voor de luidspreker waar het geluid van
> die microfoon uitkomt.
>
> Door een kristal in de "versterker" op te nemen, kun je die rondzing-
> frequentie binnen heel nauwe grenzen houden.
> Wil je het gedetailleerder weten, dan zul je je moeten verdiepen in
> oscillatoren.
>
> Eilko.
Nee hoor, dat hoeft niet. Dank je wel voor de uitleg. Het is me nu wel
iets duidelijker. Wellicht vraag ik nog eens aan een elektro-vriendje om
mij uit te leggen hoe een oscilator werkt, of ik zoek het op. Ik weet nu
in ieder geval in welke richting ik moet denken.
Ben ik als werktuigbouwer nu zo dom? Want ik kan wel aan een
elektro-collega heel simpel (nou ja, relatief dan), uitleggen hoe een
mechanisch horloge met een onrust en anker-gang werkt. Of is dit maar
schijn?
Bas
Eilko Nijboer
>
> Ben ik als werktuigbouwer nu zo dom? Want ik kan wel aan een
> elektro-collega heel simpel (nou ja, relatief dan), uitleggen hoe een
> mechanisch horloge met een onrust en anker-gang werkt. Of is dit maar
> schijn?
Nee hoor. Alleen is het bij een mechanisch bewegend object
makkelijker om oorzaak en gevolg te "doorzien". Van kinds af aan
heeft iedereen geleerd met bewegingen om te gaan. Bij electronica
zie je niets bewegen.
Bovendien is goed uitleggen ook een kunst. In ieder geval meer
dan simpel opsommen van feiten.
Eilko.
Elly Waterman
Eilko Nijboer <nij...@xs4all.nl> wrote:
>
> Nee hoor. Alleen is het bij een mechanisch bewegend object
> makkelijker om oorzaak en gevolg te "doorzien". Van kinds af aan
> heeft iedereen geleerd met bewegingen om te gaan. Bij electronica
> zie je niets bewegen.
> Bovendien is goed uitleggen ook een kunst. In ieder geval meer
> dan simpel opsommen van feiten.
>
> Eilko.
>
gelijk aan het gewicht, en het kristal dan de slinger? Waar zit het
anker dan?
zo'n analogie maakt het voor de mechanische mens wat makkelijker te
snappen misschien, ik zou het ook wel willen weten,
Elly
Sent via Deja.com http://www.deja.com/
Share what you know. Learn what you don't.
Elly Waterman
Pieter Kuiper
> Ben ik als werktuigbouwer nu zo dom? Want ik kan wel aan een
> elektro-collega heel simpel (nou ja, relatief dan), uitleggen hoe een
> mechanisch horloge met een onrust en anker-gang werkt. Of is dit maar
> schijn?
Het werkt op ongeveer dezelfde manier. Er is een mechanische oscillatie,
die gebruikt wordt om de tijd te meten. Het duurt een groot aantal
perioden, maar uiteindelijk wordt die oscillatie toch gedempt. Dus er moet
energie ingestopt worden.
Het verschil met een mechanisch horloge is dat het tijdssignaal electrisch
gemeten wordt, en dat de energie er electrisch ingestopt wordt. (En dat het
kwartskristal een veel groter aantal perioden doorslingert dan een onrust
of een slinger - dat geeft grotere precisie.)
Hoe dat in de praktijk gebeurt is gemakkelijker uit te leggen met wat
electrische schemas van LC-kringen etc. Maar onrust en ankergang is ook
heel moeilijk uit te leggen zonder tekeningetjes.
--
kui...@fysik.uu.se http://usx218.fysik.uu.se/PieterWWW/
J. J. Lodder
> Nee hoor. Alleen is het bij een mechanisch bewegend object
> makkelijker om oorzaak en gevolg te "doorzien". Van kinds af aan
> heeft iedereen geleerd met bewegingen om te gaan. Bij electronica
> zie je niets bewegen.
Dat komt alleen maar omdat je niet goed genoeg kijkt.
Een kwartskristal in een horloge beweegt (dus trilt) wel degelijk.
En met een ultrasone microfoon kan je dat ook prima detecteren,
Jan
J. J. Lodder
> J. J. Lodder wrote:
> > > Kwarts is een piezo-electrisch kristal - wanneer het mechanisch
> > > samengedrukt wordt, ontstaat er een electrische spanning.
> >
> > Maar vooral ook omgekeerd: Als je er een electrische spanning op een
> > piezo materiaal zet veranderen de afmetingen.
> > Daarom kan je een kristal met een wisselspanning in trilling,
> > en dus ook (met wat terugkoppeling) in resonantie brengen.
> >
> Interessant. Maar hoe kom je aan die wisselspanning? Een batterij van
> een horloge (zoals alle batterijen) geeft toch een gelijkspanning? Of
> bevat de opmerking "met wat terugkoppeling" zeer veel natuurkundige /
> elektrotechnische wijsheid die ik als eenvoudige werktuigbouwer even
> over het hoofd zie? Dat is mijn voornaamste vraag: je begint met een
> gelijkspanning en er komt een wisselspanning uit.
Er zitten soms drie contactjes op het kristal,
of wat subtieler, je gebruikt het kristal
in een van zichzelf instabiele schakeling,
die zichzelf dan 'lockt' op een eigenfrequentie van het kristal.
> > > Een goed kristal trilt bij heel precieze frekwenties, zoals alle harde
> > > dingen. Het speciale van kwarts is dat het piezo-electrisch effect een
> > > koppeling kan geven van de mechanische trilling met een electrische
> > > resonantie-kring.
> >
> > Kwarts heeft heel lage mechanische verliezen, en kan dus met een heel
> > hoge Q-factor (is de kwaliteitsfactor in stuitend nederlands) trillen.
> >
> Is die eigenfrequentie dan niet afhankelijk van de grootte van het
> kristal? Bij de productie is er toch een spreiding waardoor die dingen
> niet allemaal even groot zijn?
Jazeker. Er zijn diverse trucs om de frequentie iets bij te regelen,
bv door een regelbaar condensatortje // te schakelen.
Bovendien:
fluthorloges en flutcomputers lopen helemaal niet goed gelijk.
Ze kunnen minuten/maand afwijken, wat in principe nergens voor nodig is.
Een goed kwarsthorloge/klok moet op wat seconde/jaar gelijk kunnen
lopen, mits gethermostreerd of met temperatuurcompensatie.
Beste,
Jan
J. J. Lodder
> kan je het misschien begrijpelijker uitleggen dan, is de batterij
> gelijk aan het gewicht, en het kristal dan de slinger? Waar zit het
> anker dan?
> zo'n analogie maakt het voor de mechanische mens wat makkelijker te
> snappen misschien, ik zou het ook wel willen weten,
De batterij levert de energie (opgewonden veer, opgedraaid gewicht)
het kristal is de slinger, onrust,
(is periodieke omzetting potentieel <-> kinetische energie met
welbepaalde eigenfrequentie),
en het echappement (anker, kamwiel, lepelrad)
is een of andere transistor (tegenwooordig IC) die door een slimme
terugkoppeling de trilling van het kristal onderhoudt.
Dan is er nog een telwerk (tandwielkast, wijzers, display)
dat bijhoudt hoeveel trillingen er geweest zijn,
en die dat omzet in secondes/minuten/enz.
Tenslotte: Een atoomklok is niets anders dan een kwarstklok,
waarbij de frequentiedrift van het kwartskristal geelimineerd is door de
output van de klok te 'locken' op resonantie met een atomaire overgang.
Beste,
Jan
PS je postjes verschijnen in tweevooud.
Bas van Dorp
> Hoe dat in de praktijk gebeurt is gemakkelijker uit te leggen met wat
> electrische schemas van LC-kringen etc. Maar onrust en ankergang is ook
> heel moeilijk uit te leggen zonder tekeningetjes.
Dat is nog zacht uitgedrukt. Als iemand het interessant vindt, een perfecte
uitleg (met animaties en de hele handel) staat op:
http://www.timezone.com/WatchSchool/Glossary/glossary.shtml
Klik naar "escapement" en je komt bij de onrust / anker.
Bas
Bas van Dorp
> Elly Waterman <mi...@knoware.nl> wrote:
>
> > kan je het misschien begrijpelijker uitleggen dan, is de batterij
> > gelijk aan het gewicht, en het kristal dan de slinger? Waar zit het
> > anker dan?
> ....etc. etc...
> en het echappement (anker, kamwiel, lepelrad)
> is een of andere transistor (tegenwooordig IC) die door een slimme
> terugkoppeling de trilling van het kristal onderhoudt.
> Dan is er nog een telwerk (tandwielkast, wijzers, display)
> dat bijhoudt hoeveel trillingen er geweest zijn,
> en die dat omzet in secondes/minuten/enz.
Je bent een held. Dank je wel, Jan.
Bas
W
> fluthorloges en flutcomputers lopen helemaal niet goed gelijk.
> Ze kunnen minuten/maand afwijken, wat in principe nergens voor nodig is.
>
> Een goed kwarsthorloge/klok moet op wat seconde/jaar gelijk kunnen
> lopen, mits gethermostreerd of met temperatuurcompensatie.
> Beste, Jan
Temperatuurcompensatie? Hoe moet ik me dat elektronisch voorstellen? Ik
heb dat nog nooit gezien hoor. Verder lijkt me een 'gethermostreerd'
(nieuw woord?) horloge niet handig ivm de levensduur van de batterijen.
W.
W
news:1duhpa0.hd...@de-ster.demon.nl...
> Elly Waterman <mi...@knoware.nl> wrote:
>
> > kan je het misschien begrijpelijker uitleggen dan, is de batterij
> > gelijk aan het gewicht, en het kristal dan de slinger? Waar zit het
> > anker dan?
> > snappen misschien, ik zou het ook wel willen weten,
>
> De batterij levert de energie (opgewonden veer, opgedraaid gewicht)
> het kristal is de slinger, onrust,
> (is periodieke omzetting potentieel <-> kinetische energie met
> welbepaalde eigenfrequentie),
> is een of andere transistor (tegenwooordig IC) die door een slimme
> terugkoppeling de trilling van het kristal onderhoudt.
> Dan is er nog een telwerk (tandwielkast, wijzers, display)
> dat bijhoudt hoeveel trillingen er geweest zijn,
> en die dat omzet in secondes/minuten/enz.
>
> waarbij de frequentiedrift van het kwartskristal geelimineerd is door de
> output van de klok te 'locken' op resonantie met een atomaire overgang.
> Beste, Jan
Die laatste zin is voor een leek natuurlijk nooit te begrijpen, maar wel een
grappige afsluiting van je betoog. Het geeft goed aan dat er veel meer
achter zit.
W.
J. J. Lodder
Het was een losse opmerking tussendoor. Veel mensen denken dat een
'atoomklok'
iets heel engs en ingewikkelds is, wat op 'atomen' loopt.
Het is gewoon een gestabiliseerde kwartsklok.
Jan
J. J. Lodder
Thermostreren, thermostreerde, gethermostreerd -> ww;
op constante temperatuur houden. Een thermostaat doet het voor je.
Echt niet zelf bedacht hoor.
Thermostreren is alleen weggelegd voor kwartsklokken
in laboratorium situaties.
Voor wat minder fluttige horloges zijn er twee opties:
1) Gebruik geselecteerde kristallen met een lage temperatuur
coefficient.
2) De betere: gebruik twee kristallen, een met een positieve,
en een met een negatieve temp coefficient, en twee tellers.
Het verschil tussen die twee tellers vertelt je wat (de geintegreerde)
temperatuur van het horloge geweest is, en dus hoe laat het echt is.
Is nogal prijzig.
Maar dan wel: Orde enkele secondes fout per jaar is haalbaar,
Jan
PS Er bestaan ook kwarts thermometers.
De frequentie vertelt je hoe warm het kristal is.
Pieter Kuiper
> Het was een losse opmerking tussendoor. Veel mensen denken dat een
> 'atoomklok' iets heel engs en ingewikkelds is, wat op 'atomen' loopt.
>
> Het is gewoon een gestabiliseerde kwartsklok.
Nou ja ... dan zou een kwartsklok gewoon een gestabiliseerde LC-oscillator zijn.
--
kui...@fysik.uu.se http://usx218.fysik.uu.se/PieterWWW/
Eilko Nijboer
>
> In article <3780E7FA...@xs4all.nl>,
> Eilko Nijboer <nij...@xs4all.nl> wrote:
> >
> > Nee hoor. Alleen is het bij een mechanisch bewegend object
> > makkelijker om oorzaak en gevolg te "doorzien". Van kinds af aan
> > heeft iedereen geleerd met bewegingen om te gaan. Bij electronica
> > zie je niets bewegen.
> > dan simpel opsommen van feiten.
> >
> > Eilko.
>
> gelijk aan het gewicht, en het kristal dan de slinger? Waar zit het
> anker dan?
> zo'n analogie maakt het voor de mechanische mens wat makkelijker te
> snappen misschien, ik zou het ook wel willen weten,
Bij een onrust en anker (nu begeef ik me op glad ijs, dit is mijn
terrein niet) slingert het anker heen en weer. De snelheid waarmee
het anker heen en weer slingert, wordt voornamelijk bepaald door
zijn gewicht, en in mindere mate door de amplitude. Het (de?) onrust
zorgt ervoor dat het anker blijft slingeren. De veer levert hiervoor
de energie.
Bij een horloge "slingert" het kristal heen en weer. De snelheid
waarmee het kristal heen en weer slingert, wordt voornamelijk bepaald
door zijn afmetingen, en in mindere mate door andere invloeden.
De oscillator zorgt ervoor dat het kristal blijft slingeren. De batterij
levert hiervoor de energie.
Wat je in de gaten moet houden is dat een kristal alleen niet voldoende
is om een trilling op te wekken. Met een anker alleen bereik je ook
niet veel. Je hebt een oscillator nodig. Alleen is het kristal bij
het grote publiek bekend, omdat juist dat onderdeel voor de hoge
nauwkeurigheid zorgt. Bij een koekoeksklok zorgt de slinger ook voor
de regelmaat, en ook bij een koekoeksklok geldt dat juist de slinger
een bij het grote publiek bekend onderdeel is. Zoals een koekoeks-
klok niet genoeg heeft aan een slinger, heeft een kwartshorloge niet
genoeg aan een kristal.
Eilko.
Eilko Nijboer
>
> In article <1duigzs.1c...@de-ster.demon.nl>, j...@de-ster.demon.nl wrote:
>
> > Het was een losse opmerking tussendoor. Veel mensen denken dat een
> > 'atoomklok' iets heel engs en ingewikkelds is, wat op 'atomen' loopt.
> >
> > Het is gewoon een gestabiliseerde kwartsklok.
>
> Nou ja ... dan zou een kwartsklok gewoon een gestabiliseerde LC-oscillator zijn.
Is het dat niet dan?
Eilko.
Eilko Nijboer
>
>
> PS Er bestaan ook kwarts thermometers.
> De frequentie vertelt je hoe warm het kristal is.
De vraag is alleen: hoe meet je die ;-)
Eilko.
Bas van Dorp
> Bij een onrust en anker (nu begeef ik me op glad ijs, dit is mijn
> terrein niet) slingert het anker heen en weer. De snelheid waarmee
> het anker heen en weer slingert, wordt voornamelijk bepaald door
> zijn gewicht, en in mindere mate door de amplitude. Het (de?) onrust
> zorgt ervoor dat het anker blijft slingeren. De veer levert hiervoor
> de energie.
Bijna. De frequentie van de onrust is afhankelijk van de massa (eigenlijk
massatraagheidsmoment, maar daar doen we niet moeilijk over), maar OOK van
de stijfheid van de veer. Vergelijk dit bij een slinger met de lengte van de
slinger en de valversnelling van op aarde. De formules voor de freqentie
lijken ook erg veel op elkaar bij een slinger en een onrust. De onrust is
dus het ding met de "stabiele" eigenfrequentie, het anker is het ding dat
het aantal omwentelingen "telt" en (meestal twee keer per volledige
slingering, dus 1 keer op de heen-weg en 1 keer op de terugweg) wat energie
aan het slingeren van de onrust toevoert, om de verliezen te compenseren.
De frequentie is inderdaad afhankelijk van de amplitude, al is dit een
ongewild effect. Bij een grotere amplitude zal het horloge langzamer lopen.
Volledig opgewonden horloges lopen daarom meestal wat langzamer. Bij goede
horloges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden. Dat is zo
mooi aan een slingerklok: het gewicht blijft even zwaar, ook als het wat
naar beneden is gezakt :)
> Wat je in de gaten moet houden is dat een kristal alleen niet voldoende
> is om een trilling op te wekken. Met een anker alleen bereik je ook
> niet veel. Je hebt een oscillator nodig. Alleen is het kristal bij
> het grote publiek bekend, omdat juist dat onderdeel voor de hoge
> nauwkeurigheid zorgt. Bij een koekoeksklok zorgt de slinger ook voor
> de regelmaat, en ook bij een koekoeksklok geldt dat juist de slinger
> een bij het grote publiek bekend onderdeel is. Zoals een koekoeks-
> klok niet genoeg heeft aan een slinger, heeft een kwartshorloge niet
> genoeg aan een kristal.
>
> Eilko.
Ok. Dat is helder. Net zo goed als een horloge dat werkt op een LC-kring ook
bestaat uit een oscilator waar een spoel en condensator zorgen voor een
"stabiele" eigenfrequentie. Het begint me nu te dagen. Thanx.
Bas
Eilko Nijboer
>
> Ok. Dat is helder. Net zo goed als een horloge dat werkt op een LC-kring ook
> bestaat uit een oscilator waar een spoel en condensator zorgen voor een
> "stabiele" eigenfrequentie. Het begint me nu te dagen. Thanx.
Een kristal vertoont (electronisch gezien) het gedrag van een LC-kring.
Alleen heeft een LC kring veel meer last van invloeden van buitenaf dan
een kristal.
Eilko.
J. J. Lodder
Maar natuurlijk, zo kan je dat desgewenst inderdaad zien.
Alleen bevatten veel kwartsoscillatoren helemaal geen LC kring.....
Het kristal verenigt beide functies van de L en de C,
nl opslag van potentiele en kinetische energie, en periodieke omzetting
daarvan in zich.
Beste,
Jan
J. J. Lodder
> Bij een onrust en anker (nu begeef ik me op glad ijs, dit is mijn
> terrein niet) slingert het anker heen en weer. De snelheid waarmee
> het anker heen en weer slingert, wordt voornamelijk bepaald door
> zijn gewicht, en in mindere mate door de amplitude. Het (de?) onrust
> zorgt ervoor dat het anker blijft slingeren. De veer levert hiervoor
> de energie.
Net andersom: de onrust is dat wieltje wat heen en weer draait.
Ook wel : balanswiel genoemd.
> Bij een horloge "slingert" het kristal heen en weer. De snelheid
> waarmee het kristal heen en weer slingert, wordt voornamelijk bepaald
> door zijn afmetingen, en in mindere mate door andere invloeden.
> De oscillator zorgt ervoor dat het kristal blijft slingeren. De batterij
> levert hiervoor de energie.
De afmetingen (en de trillingsmode) bepalen de frequentie.
De amplitude hangt van de baterijspanning en de aanhangende electronica
af.
En helaas, niets is ideaal: In echte klokken en horloges hangt de
frequentie ook (een beetje) van de amplitude af.
Beste,
Jan
Jos Horikx
>De frequentie is inderdaad afhankelijk van de amplitude, al is dit een
>ongewild effect. Bij een grotere amplitude zal het horloge langzamer lopen.
>Volledig opgewonden horloges lopen daarom meestal wat langzamer. Bij goede
>horloges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden. Dat is zo
>mooi aan een slingerklok: het gewicht blijft even zwaar, ook als het wat
>naar beneden is gezakt :)
Bij (gewone, mechanische) horloges is er een methode om de
niet constante veerkracht ) van volledig opgedraaide veren
versus bijna afgewonden veren te compenseren. Dit gebeurt
(gebeurde?) met de zgn. snek. Dit is een asje dat enigzins taps
toeloopt en waaroomheen een kettinkje loopt die aan het
einde van de veer verbonden is. Op deze manier wordt de
geleverde niet vonstante kracht omgezet in een wel constante
aandrijfkracht. Is dit het dat je dat bedoelt met "Bij goede hor-
loges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden"?
Met vriendelijke groet,
JH
J. J. Lodder
> De frequentie is inderdaad afhankelijk van de amplitude, al is dit een
> ongewild effect. Bij een grotere amplitude zal het horloge langzamer lopen.
> Volledig opgewonden horloges lopen daarom meestal wat langzamer. Bij goede
> horloges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden. Dat is zo
> mooi aan een slingerklok: het gewicht blijft even zwaar, ook als het wat
> naar beneden is gezakt :)
Helaas, niets is ideaal.
Een constante aandrijving garandeert nog geen constante amplitude,
omdat de verliezen (vnl de aandrijving van al die tandwielen)
ook weer variabel zijn. (verhardende olie, enz)
Pas met een vrije slinger klok begint het ergens naar te lijken,
maar ook die verliest het van een goede kwartsklok,
om van een atoomklok nog maar te zwijgen.
Toch jammer,
Jan
J. J. Lodder
Pieter Kuiper
wrote:
PK > Nou ja ... dan zou een kwartsklok gewoon een gestabiliseerde
LC-oscillator zijn.
>
> Maar natuurlijk, zo kan je dat desgewenst inderdaad zien.
> Alleen bevatten veel kwartsoscillatoren helemaal geen LC kring.....
Inderdaad, je kunt best een electronische oscillator bouwen zonder een
inductie, daar ging het niet om.
Wat ik wilde zeggen is dat een kristal-oscillator niet "gewoon" een
electronische feedback-oscillator is. En dat een atoomklok niet "gewoon"
een kwartshorloge is.
--
kui...@fysik.uu.se http://usx218.fysik.uu.se/PieterWWW/
Eilko Nijboer
Ja, leuk. En wat gebruikt die teller als tijd-basis?
't Zal ongetwijfeld werken, maar het lijkt mij op
het eerste gezicht nou niet de handigste methode.
Eilko.
Tjarko de Jong
Lodder) wrote:
>Eilko Nijboer <nij...@xs4all.nl> wrote:
>
>> "J. J. Lodder" wrote:
>> >
>> >
>> > PS Er bestaan ook kwarts thermometers.
>> > De frequentie vertelt je hoe warm het kristal is.
>>
>> De vraag is alleen: hoe meet je die ;-)
>
>Met een teller misschien ;-)
ten opzichte van welke klok ?
kwarts ?
(maar dan wel met temp correctie)
J. J. Lodder
> Bij (gewone, mechanische) horloges is er een methode om de
> niet constante veerkracht ) van volledig opgedraaide veren
> versus bijna afgewonden veren te compenseren. Dit gebeurt
> (gebeurde?) met de zgn. snek. Dit is een asje dat enigzins taps
> toeloopt en waaroomheen een kettinkje loopt die aan het
> einde van de veer verbonden is. Op deze manier wordt de
> geleverde niet vonstante kracht omgezet in een wel constante
> aandrijfkracht. Is dit het dat je dat bedoelt met "Bij goede hor-
> loges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden"?
De beste mechanische horloges (antieke scheepschronometers)
zijn stukken beter dan de flutkwartsjes van tegenwoordig.
Fouten van orde enkele secondes/maand zijn goed realiseerbaar.
Dat was ook heel nuttig, als je Kaaap Hoorn rond wou zeilen,
Jan
Jos Horikx
>Jos Horikx <jo...@bart.nl> wrote:
Ha, ik meen hier een (al dan niet nostalgisch getinte) bewon-
dering voor ouderwetse instrumentenmakerskunst te ont-
waren. Die kwartsjes van tegenwoordig zijn niet alleen flut,
maar meestal nog lelijk ook: men kan op geen enkele manier
zien hoe het precies werkt, en dat is bijna een noodzakelijke
voorwarde om iets lelijk te doen zijn.
>Dat was ook heel nuttig, als je Kaap Hoorn rond wou zeilen,
En dan hadden die scheepschronometers nog als extra nadeel
dat ze tegen beweging bestand moesten zijn. Ik vraag me
eigenlijk af hoe nauwkeurig men een slingerklok kan laten
lopen; meer dan een enkele seconde per jaar of een fractie
daarvan hoeft het volgens mij niet eens te zijn. Weet iemand
hier toevallig wat het record is voor mechanische tijdsmeting,
qua precisie dus?
Met vriendelijke groet,
JH
PS Een plaatje van een zgn regulatorslinger, dit is een
slinger die bestaat uit twee verschillende metalen met
verschillende uitzettingscoëfficiënten z.d.d. de slinger-
lengte niet verandert als de temperatuur verandert.
De beste illustratie (van de slinger dan, de rest is
misschien ook wel fraai, maar, naar mijn mening, niet
als *klok* ) heb ik kunnen vinden op:
http://arlingtonbooks.com/tran_clock3.jpg
Betere slingers zijn overigens nog te maken als men
nog iets aan de ophanging doet, verder kunnen storende
invloeden van luchtdrukverschillen e.d. tegengegaan
worden door het geheel in een solide luchtdichte kast
te plaatsen, in het beste geval zelfs in vacuum...
J. J. Lodder
Geen horloge, een klok.
Een atoomklok is een kwartsklok waarvan de (lange termijn)
drift gestabiliseerd is door de uitgangsfrequentie
op een atomaire overgang te locken.
De korte termijn stabiliteit komt van het kwartskristal.
Uiteraard komt daar wat hardware en electronica aan te pas.
En of je dat intussen 'gewoon' mag noemen?
Het idee is intussen ook al weer zo'n halve eeuw oud.
Beste,
Jan
J. J. Lodder
> "J. J. Lodder" wrote:
> >
> > Eilko Nijboer <nij...@xs4all.nl> wrote:
> >
> > > "J. J. Lodder" wrote:
> > > >
> > > >
> > > > PS Er bestaan ook kwarts thermometers.
> > > > De frequentie vertelt je hoe warm het kristal is.
> > >
> > > De vraag is alleen: hoe meet je die ;-)
> >
> > Met een teller misschien ;-)
>
> Ja, leuk. En wat gebruikt die teller als tijd-basis?
Een kwartskristal natuurlijk ;-)
Als je echt moeilijk wilt kan je ook een atoomklok nemen.
> 't Zal ongetwijfeld werken, maar het lijkt mij op
> het eerste gezicht nou niet de handigste methode.
Dat hangt er maar vanaf. Een kwartskristal als temperatuurvoeler
heeft het voordeel dat het relatief onverwoestbaar en onverstoorbaar is.
En hoezo handig?
Ze zijn op de markt, en er zijn luitjes die er goed voor betalen,
dus er wordt een behoefte bevredigd ;-)
Wat wil je meer in ons economische systeem?
Het beter weten dan de markt?
Jan
J. J. Lodder
> On Tue, 6 Jul 1999 17:39:32 +0300, nos...@de-ster.demon.nl (J. J. Lodder)
wrote o.a.:
> >Jos Horikx <jo...@bart.nl> wrote:
>
> >> Bij (gewone, mechanische) horloges is er een methode om de
> >> niet constante veerkracht ) van volledig opgedraaide veren
> >> versus bijna afgewonden veren te compenseren. Dit gebeurt
> >> (gebeurde?) met de zgn. snek. Dit is een asje dat enigzins taps
> >> toeloopt en waaroomheen een kettinkje loopt die aan het
> >> einde van de veer verbonden is. Op deze manier wordt de
> >> geleverde niet vonstante kracht omgezet in een wel constante
> >> aandrijfkracht. Is dit het dat je dat bedoelt met "Bij goede hor-
> >> loges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden"?
>
> >De beste mechanische horloges (antieke scheepschronometers)
> >zijn stukken beter dan de flutkwartsjes van tegenwoordig.
> >Fouten van orde enkele secondes/maand zijn goed realiseerbaar.
>
> Ha, ik meen hier een (al dan niet nostalgisch getinte) bewon-
> dering voor ouderwetse instrumentenmakerskunst te ont-
> waren. Die kwartsjes van tegenwoordig zijn niet alleen flut,
> maar meestal nog lelijk ook: men kan op geen enkele manier
> zien hoe het precies werkt, en dat is bijna een noodzakelijke
> voorwarde om iets lelijk te doen zijn.
Kwartsjes hoeven niet lelijk te zijn, en goede kwartshorloges hebben
stabiliteiten waar geen enkel mechanisch horloge ooit tegen op kan.
Ze worden helaas niet in mahoniehouten kistjes met messingbeslag en
verzilverde wijzerplaten geleverd.......,
maar zijn soms wel net zo vreselijk duur.
En navigeren is toch al een vergeten kunst geworden:
Als de GPS ooit afgezet wordt lopen overal de schepen op de kust.
> >Dat was ook heel nuttig, als je Kaap Hoorn rond wou zeilen,
>
> En dan hadden die scheepschronometers nog als extra nadeel
> dat ze tegen beweging bestand moesten zijn. Ik vraag me
Valt wel mee, ze lagen in kistjes met een cardan ophanging.
> eigenlijk af hoe nauwkeurig men een slingerklok kan laten
> lopen; meer dan een enkele seconde per jaar of een fractie
> daarvan hoeft het volgens mij niet eens te zijn. Weet iemand
> hier toevallig wat het record is voor mechanische tijdsmeting,
> qua precisie dus?
De vrije slinger klokken volgens Shortt, jaren dertig, waren toch wel op
een paar millisecondes/dag te vertrouwen, iets van een seconde/jaar dus.
Veel beter kan helaas technisch niet.
Je kan er eentje in het Science Museum in Londen bezichtigen.
(en nog een heleboel andere klokken.)
Niet te vergelijken met de microsecondes/jaar waarop je een atoomklok
kan vertrouwen.
> PS Een plaatje van een zgn regulatorslinger, dit is een
> slinger die bestaat uit twee verschillende metalen met
> verschillende uitzettingscoëfficiënten z.d.d. de slinger-
> lengte niet verandert als de temperatuur verandert.
De betere hebben invar slingers.
De temperatuurcompensatie is er wel, maar die zie je niet.
> Betere slingers zijn overigens nog te maken als men
> nog iets aan de ophanging doet, verder kunnen storende
> invloeden van luchtdrukverschillen e.d. tegengegaan
> worden door het geheel in een solide luchtdichte kast
> te plaatsen, in het beste geval zelfs in vacuum...
Een klein beetje druk is beter,
maar ik zou de precieze redenen daarvoor op moeten zoeken.
Beste,
Jan
Bas van Dorp
> >De frequentie is inderdaad afhankelijk van de amplitude, al is dit een
> >ongewild effect. Bij een grotere amplitude zal het horloge langzamer lopen.
> >Volledig opgewonden horloges lopen daarom meestal wat langzamer. Bij goede
> >horloges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden. Dat is zo
> >mooi aan een slingerklok: het gewicht blijft even zwaar, ook als het wat
> >naar beneden is gezakt :)
>
> Bij (gewone, mechanische) horloges is er een methode om de
> niet constante veerkracht ) van volledig opgedraaide veren
> versus bijna afgewonden veren te compenseren. Dit gebeurt
> (gebeurde?) met de zgn. snek. Dit is een asje dat enigzins taps
> toeloopt en waaroomheen een kettinkje loopt die aan het
> einde van de veer verbonden is. Op deze manier wordt de
> geleverde niet vonstante kracht omgezet in een wel constante
> aandrijfkracht. Is dit het dat je dat bedoelt met "Bij goede hor-
> loges probeert men dit effect zo veel mogelijk te vermijden"?
> JH
Dat systeem wat jij noemt, ken ik niet. Althans, ik heb het nooit in horloges
gezien. (Wel in andere constructies waarbij een constante kracht vereist is, het
is vast ooit wel in horloges toegepast). Het schijnt meer te maken te hebben met
de vorm van de veer die deel uimaakt van de onrust. Langere veren zijn er
bijvoorbeeld minder gevoelig voor, omdat die relatief gezien een kleinere slag
maken tijdens de slingering, en dus meer zijn op te vatten als lineaire
elementen. Als alles volledig lineair is, zal de frequentie niet afhankelijk
zijn van de amplitude.
Dit kan men ook bereiken door deze veer slim op te hangen en slim vorm te geven.
Hoe dat _precies_ gaat, dat weet ik helaas niet. Maar wat maakt het uit, dit
soort dingen zijn ook meestal uitgevonden door horlogemakers die allerlei
trucjes door toeval ontdekten, waarbij dan achteraf een redenering passend
gemaakt kon worden. Er spelen zo veel effecten mee in een complex ding als een
mechanisch horloge, dat het eigenlijk niet mogelijk is om het gedrag exact te
voorspellen. Elke wijziging heeft meerdere invloeden, en het is nauwelijks te
voorspellen welke invloed zal overheersen bij het eindresultaat.
Bas
J. J. Lodder
> Dit kan men ook bereiken door deze veer slim op te hangen en slim vorm te geve
n.
> Hoe dat _precies_ gaat, dat weet ik helaas niet. Maar wat maakt het uit, dit
> soort dingen zijn ook meestal uitgevonden door horlogemakers die allerlei
> trucjes door toeval ontdekten, waarbij dan achteraf een redenering passend
> gemaakt kon worden. Er spelen zo veel effecten mee in een complex ding als een
> mechanisch horloge, dat het eigenlijk niet mogelijk is om het gedrag exact te
> voorspellen. Elke wijziging heeft meerdere invloeden, en het is nauwelijks te
> voorspellen welke invloed zal overheersen bij het eindresultaat.
Onderschat de voorgangers niet.
Vanaf de 18de eeuw zijn er altijd horlogemakers met inzicht (in de
mechanica) geweest die door -een combinatie-
van theoretisch inzicht en experiment verder gekomen zijn.
(Harrison bv, met de eerste scheppschronometers)
Chronometers met een stabiliteit van orde 10^6 bouw je niet per ongeluk
door lukraak maar eens wat te proberen en er achteraf verhaaltjes bij te
verzinnen.
Beste,
Jan
Bas van Dorp
> Jan
Dit soort apparaten bedoel ik ook niet. Kijk maar eens op:
http://www.timezone.com/WebPages/Features/Horologium/mark12.2.3/
Daar zit iemand een horloge zo nauwkeurig mogelijk af te stellen, dit is echt van
dat empirisch gedoe waar je helemaal wild van wordt.
Bas
J. J. Lodder
Even geen tijd voor, maar ik geloof het graag.
Horlogegeknutsel is tegenwoordig een kwestie
van uit de hand gelopen hobbyisme.
In de 18de en 19de was het een hoogst belangrijke zaak van staatsbelang.
Dat trekt iets andere lieden aan,
Jan