Maschinenbau

Uhr - Elektrische Uhren

Elektrische Uhren

Elektrische Ströme können verwendet werden, um das Gewicht oder die Feder als Stromquelle und als Mittel zur Signalisierung von Zeitanzeigen von einer zentralen Hauptuhr zu einem weiten Bereich entfernter Anzeigewählscheiben zu ersetzen. 1840 erfunden, die ersteDie elektrische Batterieuhr wurde von einer Feder und einem Pendel angetrieben und verwendete einen elektrischen Impuls, um eine Anzahl von Zifferblättern zu betätigen. Es folgten beträchtliche experimentelle Arbeiten, und erst 1906 wurde die erste in sich geschlossene batteriebetriebene Uhr erfunden.

In einem Beim Hauptuhrsystem wird Elektrizität verwendet, um dem Pendel direkte Impulse zu geben, die wiederum bewirken, dass sich der Getriebezug der Uhr bewegt, oder um einen Hebel anzuheben, nachdem er dem Pendel einen Impuls gegeben hat. Bei verschiedenen modernen Hauptuhren betätigt das Pendel ein leichtes Zählrad , das sich bei jedem Doppelschlag um die Steigung eines Zahns dreht und so angeordnet ist, dass alle halbe Minute ein Hebel losgelassen wird. Dieser Hebel gibt dem Pendel einen Impuls und wird dann durch einen Elektromagneten in seine ursprüngliche Position zurückgebracht . Der Stromimpuls, der den Elektromagneten betätigt, kann auch an eine Reihe entfernter Zifferblätter übertragen werden, oderSklavenuhren, die die Zeiger eines jeden innerhalb einer halben Minute vorschieben. Auf diese Weise kann eine Hauptuhr zahlreiche Zifferblätter in einer großen Gruppe von Gebäuden sowie andere Geräte wie Zeitschreiber und Sirenen steuern.

Elektrische Hauptuhren dieses Typs sind gute Zeitnehmer, da der Impuls symmetrisch gegeben werden kann, wenn das Pendel seine mittlere Position durchläuft und die Störung seiner Bewegung gering ist.

Mit der Anwendung der Synchron-Elektromotor zu Uhren im Jahr 1918 wurden inländische elektrische Uhren populär. Ein synchroner Elektromotor läuft im Schritt mit der Frequenz der elektrischen Stromquelle, die in den meisten Ländern alternieren bei 60 Hertz (Zyklen pro Sekunde). Der Elektromotor ist mit einem Untersetzungsgetriebe gekoppelt, das die Uhrzeiger mit der richtigen Geschwindigkeit antreibt.

Die synchrone elektrische Uhr hat an sich keine Zeitmessungseigenschaften und ist vollständig von der Frequenzstabilität des zugeführten Wechselstroms abhängig . Wenn sich diese Frequenz ändert, behält die elektrische Uhr die korrekte Zeit nicht bei.

Der genaueste mechanische Zeitnehmer ist der Shortt Pendeluhr; es nutzt das oben beschriebene Uhrwerk für elektrische Hauptuhrsysteme. Die Shortt-Pendeluhr besteht aus zwei separaten Uhren, von denen eine die andere synchronisiert. Das Zeitmesselement ist ein Pendel, das frei schwingt, außer dass es alle halbe Minute einen Impuls von einem leicht fallenden Hebel erhält. Dieser Hebel wird durch ein elektrisches Signal freigegeben, das von seiner Nebenuhr übertragen wird. Nach dem Senden des Impulses wird ein Synchronisationssignal an die Slave-Uhr zurückgesendet, das sicherstellt, dass der Impuls zum freien Pendel genau eine halbe Minute später als der vorherige Impuls abgegeben wird. Das Pendel schwingt in einer versiegelten Box, in der die Luft auf einem konstanten, niedrigen Druck gehalten wird. Kurzzeituhren in Observatorien werden in einem Raum, normalerweise einem Keller, aufbewahrt, in dem die Temperatur nahezu konstant bleibt, und unter diesen Bedingungen können sie die richtige Zeit auf wenige Tausendstelsekunden pro Tag einstellen .

Im Jahr 1929 die Quarzkristall wurde zuerst zur Zeitmessung verwendet; Diese Erfindung war wahrscheinlich der größte Beitrag zur präzisen Zeitmessung . Quarzkristalle, die mit Frequenzen von 100.000 Hertz schwingen, können verglichen und Frequenzunterschiede mit einer Genauigkeit von einem Teil von 10 10 bestimmt werden .

Das Zeitnehmungselement von a Die Quarzuhr besteht aus einem Quarzring mit einem Durchmesser von etwa 63,5 mm, der an Fäden aufgehängt und in einer wärmeisolierten Kammer eingeschlossen ist. Elektroden sind an den Oberflächen des Rings angebracht und so mit einem Stromkreis verbunden, dass Schwingungen aufrechterhalten werden. Da die Schwingungsfrequenz von 100.000 Hertz für eine bequeme Zeitmessung zu hoch ist, wird sie durch einen als Frequenzteilung oder Demultiplikation bekannten Prozess reduziert und über ein mechanisches Getriebe auf einen Synchronmotor angewendet, der mit einem Zifferblatt verbunden ist. Wenn eine 100.000 Hertz - Frequenz, beispielsweise auf eine kombinierte elektrische und mechanische Getriebereduktion von 6.000.000 bis 1 unterzieht, dann die zweite Handder Synchronuhr macht in 60 Sekunden genau eine Umdrehung. Die Schwingungen sind so regelmäßig, dass der maximale Fehler einer Quarzkristalluhr im Observatorium nur wenige Zehntausendstelsekunden pro Tag beträgt, was einem Fehler von einer Sekunde alle 10 Jahre entspricht.