...inerente al campo orologiero.

[sobas66]

Sei stato molto chiaro e credo che tu abbia ragione a riguardo del pendolo del movimento della torre dell'orologio.

Quindi...tutto collima , volendo potremo anche misurare un movimento da campanile

ciao Daniele

[scali]

Ciao Danilo,
mi scuso per l'obiezione sbagliata.
Come vedi riesco ad "apparire" saltuariamente nella discussione ho risposto senza riflettere per il poco tempo che ho a disposizione.
Però ripeto, ritengo il test di riprova più semplice sia quello di verificare nei tempi lunghi le migliori tarature ottenute dal pendol test.

Saluti
Mauro

[danilob]

Ciao Mauro,
ritengo che sia essenziale “obiettare” quando non si è d'accordo: i dubbi e le obiezioni sono fondamentali per i miglioramenti!

Come dici, la verifica della precisione dell'orologio su tempi relativamente lunghi è una buona tecnica perché “fa la media” delle tante variabili che concorrono all'imprecisione dell'orologio.
D'altra parte sono anche d'accordo con Carlo che vorrebbe “vedere” quanto varia il tempo tra un periodo e l'altro.

Come già detto, il PendolTest può fornire in modo continuo anche il tempo impiegato per compiere 10 periodi completi del pendolo, con una precisione della misura piuttosto elevata.

Si potrebbero aggiungere ulteriori 4 digit per visualizzare una somma dei tempi fino ad oltre 11 giorni, ma allora, come ne abbiamo già parlato, converrebbe passare alla gestione tramite PC.

Ho apportato una modifica al circuito del PendolTest per migliorarne le prestazioni.
Sto proseguendo con le prove (tramite orologio radiocontrollato e circuitino elettronico di orologio al quarzo) per valutare, indirettamente, la precisione della misura fornita dal PendolTest.


Saluti.

[carlo]

Non sono in grado di giudicare le difficoltà tecniche nella realizzazione dello strumento ed è per questo che mi astengo da ogni commento o complimenti.
Non posso, peraltro, esimermi dal ringraziare Danilo per il tempo che ci sta così profiquamente dedicando.

Apprezzo tantissimo lo sforzo di Danilo, ma in effetti , credo, che alla fin fine ciò che interessi conoscere attraverso lo strumento sia il valore del mezzo periodo.

E , quindi, se non ho capito male , esso dovrebbe poter essere ottenuto ( in qualche modo a me sconosciuto) attraverso un sistema che divida per due il valore ottenuto dal PendolTest e riporti sul display il valore della durata dell'alternanza.

Se è pur semplice dividere per 2, a mente, la lettura sul diplay di un valore che si riferisse ad un pendolo da 1 secondo, le cose non sarebbero così immediate se stessimo valutando il comportamento di un pendolo da , diciamo, 57.5 cm. e con una lettura sul display di ( scritto a caso) 1.74574821

Non so se sia possibile ( questo lo lascio decidere agli esperti di elettronica) , ma credo che nella lista dei desideri di un orologiaio dovrebbe esserci uno strumento che :

• a) consenta la lettuta immediata ( senza calcoli) di una alternanza ( ½ periodo)
  b) e poi, mediante un commutatore, consenta la lettura progressiva del valore dell'alternanza fino a dieci oscillazioni onde poter valutare il comportamento del tempo per un periodo breve ( per un lungo periodo credo sia l'orologio stesso il miglior strumento per verificare la precisione della misurazione del tempo). La progressione dovrebbe terminare automaticamente alla decima alternanza

Naturalmente, in seconda posizione, nella stessa lista , ci sarebbe uno strumento che al posto delle alternanze, fornisse il valore dei periodi....

Cordialità.
Carlo

PSAndando a spanne, il pendolo dell'orologio di Danilo è uno da mezzo secondo e quindi dovrebbe essere pertinente la lettura ottenuta sul display.

[danilob]

Ciao Carlo,
bentornato.

Mi accorgo che sia necessario qualche chiarimento.

1)Il PendolTest è pensato per misurare l'intero periodo del pendolo.
2)Misurare la singola alternanza (di sola “andata” e di solo “ritorno”) del pendolo risulta molto complicato o molto impreciso (eventualmente possiamo chiarire meglio questo punto).
3)Con il captatore posizionato per rilevare OGNI passaggio della vite di regolazione (sotto la lente del pendolo), si misurerebbero le singole alternanze con un errore non trascurabile perché non verrebbe conteggiato lo “spessore” del raggio I.R.
4)Presumo che il tempo dell'alternanza di “andata” possa essere diverso da quello dell'alternanza di “ritorno”. (E' una mia opinione che deriva dall'esistenza di “forze” diverse & variabili che agiscono sul pendolo per mantenerlo in movimento).
5)Il problema del “calcolo a mente” non mi sembra più complicato con la misura dell'intero periodo (anziché con la misura delle singole alternanze). Si moltiplica per 2 il valore della singola “alternanza” teorica che dovrebbe avere quel pendolo. Così si ottiene il valore teorico del periodo che dovrebbe avere quel pendolo (e lo si scrive su un foglio). Poi basta confrontare il numero visualizzato dal display con il valore “teorico” (riportato sul foglio). Non sono necessarie moltiplicazioni o divisioni a mente. In pratica si confrontano valori di periodo anziché di alternanze.
6)Vi è un commutatore che, posizionato “per 10”, fa visualizzare dal display del PendolTest, la somma di 10 periodi completi, in successione, compiuti dal pendolo. Il tempo visualizzato dal display del PendolTest resta visualizzato per 10 periodi del pendolo e viene aggiornato ogni 10 periodi.


Questo è quanto il PendolTest è attualmente in grado di fare.

Saluti.

[carlo]

Ciao Carlo,
bentornato.
Grazie

Questo è quanto il PendolTest è attualmente in grado di fare.
....ed è molto di più di quello che potremmo desiderare....

Mi accorgo che sia necessario qualche chiarimento.
anche se ignorante, sono curioso e quindi mi sbilancio nel chiedere qualche ulteriore chiarimento

1)Il PendolTest è pensato per misurare l'intero periodo del pendolo.

2)Misurare la singola alternanza (di sola “andata” e di solo “ritorno”) del pendolo risulta molto complicato o molto impreciso (eventualmente possiamo chiarire meglio questo punto).
3)Con il captatore posizionato per rilevare OGNI passaggio della vite di regolazione (sotto la lente del pendolo), si misurerebbero le singole alternanze con un errore non trascurabile perché non verrebbe conteggiato lo “spessore” del raggio I.R.
Mi sembra che nella foto che rappresenta il primo test, il PendolTest sia posizionato per captare il passaggio della vite quando essa si trova al Punto Morto inferiore ( o da quelle parti). Sembrebbe quindi derivarne che sta rilevando delle alternanze e non dei periodi

4)Presumo che il tempo dell'alternanza di “andata” possa essere diverso da quello dell'alternanza di “ritorno”. (E' una mia opinione che deriva dall'esistenza di “forze” diverse & variabili che agiscono sul pendolo per mantenerlo in movimento).
Interessante osservazione. Peraltro io non sarei d'accordo.
Io immagino che la differenza della "quantità" di impulso, e quindi di energia consegnata da ciascuna delle sue palette di entrata e di uscita, sia insignificante rispetto alla quantità di energia posseduta dal pendolo in movimento, in special modo se il suo fattore di qualità Q è rilevante , come auspicabile in un orologio di qualità dove il problema in questione ha senso venga preso in considerazione. Penso quindi di non sbagliare , affermando che la durata dell'oscillazione di andata e quella di ritorno siano da considerarsi eguali.


5)Il problema del “calcolo a mente” non mi sembra più complicato con la misura dell'intero periodo (anziché con la misura delle singole alternanze). Si moltiplica per 2 il valore della singola “alternanza” teorica che dovrebbe avere quel pendolo. Così si ottiene il valore teorico del periodo che dovrebbe avere quel pendolo (e lo si scrive su un foglio). Poi basta confrontare il numero visualizzato dal display con il valore “teorico” (riportato sul foglio). Non sono necessarie moltiplicazioni o divisioni a mente. In pratica si confrontano valori di periodo anziché di alternanze.

6)Vi è un commutatore che, posizionato “per 10”, fa visualizzare dal display del PendolTest, la somma di 10 periodi completi, in successione, compiuti dal pendolo. Il tempo visualizzato dal display del PendolTest resta visualizzato per 10 periodi del pendolo e viene aggiornato ogni 10 periodi.
Saluti.

Cordialità.
Carlo

[danilob]

Ciao Carlo,
ci tengo a ribadire che non sono un tecnico esperto nel settore dell'orologeria ed in questo campo ...”travaso” le mie conoscenze acquisite in altri settori tecnici.

Mi fa sempre piacere il confronto con altri pareri & opinioni. Per quanto mi è possibile, sono contento di fornire chiarimenti.

Nella mia foto del PendolTest che misura la pendola, come giustamente dici, il raggio I.R. viene intercettato 2 volte ogni periodo. Ma il primo deviatore a slitta risulta posizionato su: “per 2”; questo significa che il circuito elettronico tiene conto di un intercettamento “si” e di uno “no”, di uno “si” e di uno “no”, ecc. In definitiva il PendolTest misura il tempo di ogni singolo periodo del pendolo (infatti il tempo visualizzato dal display è proprio il tempo impiegato dal pendolo per compiere 1 periodo).

Riguardo l'uguaglianza o meno delle due alternanze che compongono il periodo del pendolo, vediamo di ragionarci un po'.
É sicuramente vero che l'impulso, fornito dallo scappamento al pendolo, è infinitesimo, ma non può essere trascurabile altrimenti il pendolo si fermerebbe.
Non tutti gli scappamenti forniscono lo stesso impulso in entrambe le alternanze e, in ogni caso, le minime differenze dimensionali dello scappamento (dovute alle tolleranze di lavorazione o, semplicemente, all'usura delle parti ed alle differenze di attrito), concorrono a fornire impulsi diversi che provocano accelerazioni del pendolo diverse e, in definitiva, tempi diversi per le due alternanze.
Ovviamente, anche i singoli periodi potranno essere diversi tra loro per le ragioni dette sopra: va tenuto presente che il PendolTest misura i us (milionesimi di secondo).
L'orologio, in realtà, risulterà più preciso di quanto possa sembrare da quanto detto sopra perché la media degli errori, essendo statistici, non andranno sempre in un'unica direzione, ma tenderanno a compensarsi tra loro.
Quanto sopra sono solamente mie deduzioni e vanno prese come tali.

Da parte mia, sarò ben felice se la discussione proseguirà con ulteriori e numerosi interventi.

Saluti.

[carlo]

Riguardo l'uguaglianza o meno delle due alternanze che compongono il periodo del pendolo, vediamo di ragionarci un po'.
É sicuramente vero che l'impulso, fornito dallo scappamento al pendolo, è infinitesimo, ma non può essere trascurabile altrimenti il pendolo si fermerebbe.

Da parte mia, sarò ben felice se la discussione proseguirà con ulteriori e numerosi interventi.

Saluti.

...ed anche da parte mia sono felice di ritornare sull'argomento.

Per un pendolo che abbia un fattore di qualità consistente ( diciamo 10.000) , se venisse a mancare la forza motrice del treno del tempo, esso impiegherebbe sicuramente più di un'ora a fermarsi. Se consideriamo un pendolo da 1 secondo, sarebbero sicuramente più di 3600 alternanze.

Credo di poter sostenere quindi che, in condizioni di funzionamento normale, la quantità di energia per sostenere l'oscillazione del pendolo sia molto piccola .
Se, come giustamente sostieni, la quantità di energia fornita dalla paletta di entrata è diversa da quella di uscita, la differenza fra le due cessioni dovrebbe avere un valore ragionevolmente enormemente piccolo rispetto alla quantità di energia immagazzinata nel pendolo ( per il quale, come ho detto, saranno necessarie circa 3600 oscillazioni per fermarsi in mancanza di sostentamento).

Penso quindi che sia più che ragionevole pensare che ,comunque, in presenza di una differenza fra i due impulsi di entrata ed i uscita , la durata delle oscillazioni sia eguale in una direzione e nell'altra.

Almeno! Questi sono i miei convincimenti.

Cordialità.
Carlo

[danilob]

Ciao Carlo,
condivido le tue considerazioni … e riporto le ulteriori mie, per il piacere di discutere su di un argomento che ci interessa, non certamente per …”ritenere di aver ragione”.
Hai riportato l’esempio di un pendolo con un fattore di merito (Q), come giustamente dici, “consistente” e appartenente ad un “regolatore” piuttosto che ad una pendola senza troppe pretese.
Uno scarto, diciamo, dell’ordine dei 10 us tra un periodo e l’altro equivale ad un rapporto 1 a 100000 tra il tempo di “errore” ed il tempo durante il quale l’errore si riferisce: è comunque un rapporto piuttosto elevato che potrebbe essere compatibile con una differente “energia” tra le …spinte.

Ritengo che presto potremo verificare in pratica la trascurabilità o meno della differenza tra i periodi di un pendolo in funzione.

I test sulla precisione “elettronica” del PendolTest stanno andando avanti con il metodo…”indiretto”.

La foto evidenzia la parte elettronica di un orologio al quarzo. Al circuito elettronico ho aggiunto un preciso alimentatore da 1.5 V per avere una precisa & stabile alimentazione dell’orologio stesso. Ho aggiunto un compensatore capacitivo per poter “centrare” la frequenza del quarzo. Ho predisposto un circuitino (buffer) per prelevare gli impulsi con cadenza di 1 secondo da inviare al PendolTest.
Ho mantenuto il collegamento verso la parte elettromeccanica dell’orologio per visualizzare ore, minuti e, soprattutto i secondi, come si può vedere dalla foto. Anche la temperatura ambiente è abbastanza costante.

La foto che segue mostra una veduta di insieme.

Ho fatto “partire” la lancetta dei secondi (dell’orologio elettronico del test) in sincronismo con la lancetta dei secondi dell’orologio radiocontrollato. Dopo sei giorni completi di test non è avvertibile (è il caso di dire: ad occhio) uno sfasamento tra il movimento della lancetta dei secondi dell’orologio del test e quella dell’orologio radiocontrollato di riferimento. Proseguirò il test fino a quando non riscontrerò uno sfasamento avvertibile: diciamo mezzo secondo.

Nota importante.
Dalla foto si vede che il display del PendolTest segna 09,999995 secondi. Il secondo deviatore (del PendolTest) è posizionato su: “per 10”, perché il display non segna 10,000000 secondi?
Non si tratta di un imprecisione o di un errore del PendolTest!
Lo spiegherò meglio nel prossimo messaggio assieme al principio di funzionamento del PendolTest.

Saluti.

[danilob]

PendolTest.

Il PendolTest è “pensato” per misurare il periodo di oscillazione di un pendolo tramite un captatore di “passaggio” a raggi infrarossi.
Per essere il più possibile versatile, il PendolTest è dotato di due deviatori a slitta che selezionano 4 possibili metodi di misura.
Il primo deviatore seleziona:

1)Un unico passaggio per ogni periodo: il captatore rileva un solo passaggio del pendolo per ogni periodo.
2)Due passaggi per ogni periodo: è il caso del captatore posizionato sulla verticale del pendolo e rileva il passaggio della vite di regolazione due volte ogni periodo. Il circuito elettronico, in questo caso, ignora, alternativamente, un passaggio.

Il secondo deviatore seleziona:

1)Misura di un periodo.
2)Misura di 10 periodi consecutivi.

Lo strumento è dotato di un display a LED a 7 segmenti di 8 cifre. Il display è a virgola fissa e può visualizzare sino a 99 secondi con ulteriori 6 cifre decimali.
Il riferimento di frequenza, a 10 MHz, è costituito da un TCXO (oscillatore al quarzo compensato in temperatura) che ha una precisione iniziale migliore di +/- 1 ppm (parti per milione) a temperatura ambiente di 20°C.

Il PendolTest è dotato di una presa per il collegamento del captatore a raggi I.R.

Vi è una presa di alimentazione per il collegamento ad un alimentatore switching da rete che fornisce l'alimentazione.

Principio di funzionamento.

La frequenza di 10 MHz fornita da TCXO viene bufferizzata e divisa per 10 per fornire la frequenza “campione” di 1 MHz. Il segnale a 1 MHz fornisce impulsi “spaziati” esattamente di 1 milionesimo di secondo o, in altre parole, esattamente 1 milione di impulsi ogni secondo.
Quando il captatore rileva il passaggio del pendolo, viene abilitato un contatore che conta gli impulsi del segnale a 1 MHz. Quando il captatore rileva il successivo passaggio del pendolo, il contatore viene fermato ed il risultato del conteggio viene visualizzato sul display. Dato che il contatore conta impulsi spaziati di 1 milionesimo di secondo, il risultato visualizzato sarà in secondi con la risoluzione del milionesimo di secondo e rappresenterà esattamente il tempo impiegato dal pendolo per compiere 1 periodo.

Quella di sopra è la spiegazione “teorica”. Nel caso “reale”, alla fine del conteggio, per il trasferimento del numero contato dal contatore al display è necessario un tempo che non è nullo. Inoltre, il numero contato dal contatore deve essere “cancellato” (reset) prima di iniziare un nuovo conteggio.
Per mantenere un margine di sicurezza, cioè per evitare errori di misura e visualizzazione, ho fissato il tempo di trasferimento dati in 4 milionesimi di secondo, mentre ho stabilito in 1 milionesimo di secondo il tempo di cancellazione del contatore.
Il tempo di 5 milionesimi di secondo (4 us + 1 us = 5 us) viene sottratto al tempo della misura successiva, pertanto, ad ogni misura visualizzata è necessario aggiungere 5 milionesimi di secondo.

In questo modo si spiega l'indicazione fornita dal display della foto del mio messaggio precedente:
indica 09,999995 secondi, ma va letto 10,000000 secondi. Attenzione: il valore del display si riferisce a 10 misure consecutive, ossia il secondo deviatore posizionato "per 10".

L'inconveniente poteva essere risolto misurando alternativamente un periodo del pendolo si ed uno no, ma in questo modo si perdeva la caratteristica di leggere “tutti” i periodi del pendolo.

Ovviamente sono a disposizione per dubbi & chiarimenti.

Saluti.

[carlo]

...mamma mia... esterefatto
il tutto è ben oltre alle aspettative.... esterefatto ( anche se non credo di aver capito tutto )
Mi piacerebbe conoscere il commento di qualcuno esperto di elettronica.

Cordialità.
Carlo

[sobas66]

PendolTest.

L'inconveniente poteva essere risolto misurando alternativamente un periodo del pendolo si ed uno no, ma in questo modo si perdeva la caratteristica di leggere “tutti” i periodi del pendolo.

Ovviamente sono a disposizione per dubbi & chiarimenti.

Saluti.

Ho capito tutto il tuo ragionamento che non fà una piega...però non riesco a capire come misurando alternativamente un periodo si e uno no puoi ovviare l'inconveniente...percaso usi il periodo che non viene controllato per memorizzare la misura e resettare?

Questo nel caso di un impulso elettronico, nel caso di un pendolo avrà la sua importanza lo spessore dell'asta a cui inserisci il sensore IR oppure farà fede l'impulso iniziale?

ciao Daniele

[danilob]

Ciao Daniele,
è proprio come hai detto.

Con un periodo “si” e uno “no” si avrebbe: immediatamente dopo la fine del periodo “utile”, avverrebbero il trasferimento dati e reset del contatore (come avviene anche ora con la misura di tutti i periodi). La restante parte del periodo “non controllato” scorrerebbe senza alcuna azione, così il successivo periodo “utile” utilizzerebbe l'intero periodo per il conteggio senza “perdite …. di tempo”. Seguirebbe un altro periodo utile totalmente misurato, ecc.


Il circuito considera solamente la transizione dovuta al “taglio” del raggio I.R da parte dell'orlo dell'asta del pendolo (o della vite o della lente). In altre parole, vengono considerate solamente le transizioni di un solo tipo: quando l'asta del pendolo intercetta il raggio I.R. (passaggio da “luce a buio”), la transizione viene considerata. Quando l'asta del pendolo (o la vite o la lente) non tagliano più il raggio I.R. (passaggio da “buio a luce”) la transizione NON viene considerata. In questo modo viene misurato il periodo del pendolo indipendentemente dalla forma del pendolo. (Nel caso di due "passaggi" per ogni periodo, vi è la possibilità di ignorarne uno si e uno no, con il primo deviatore, per avere comunque la misura di tutto il periodo).
Sarà da valutare l'influenza del captatore “sull'incertezza” della misura: una distanza elevata trasmettitore – ricevitore I.R., punto di rilevamento di bassa velocità, ecc.... non giocano a favore, ma ne abbiamo già parlato.

Per ulteriori approfondimenti o per eventuali dubbi, sono, ovviamente, a disposizione.

Saluti.

[carlo]

una provocazione....

si potrebbe usare un trasduttore di suoni invece dei raggi infrarossi? . Le cose darebbero più semplici o più complesse?

...aiutoooooo

Cordialità.
Carlo

[sobas66]

una provocazione....

si potrebbe usare un trasduttore di suoni invece dei raggi infrarossi? . Le cose darebbero più semplici o più complesse?

...aiutoooooo

Cordialità.
Carlo

Secondo me si complicherebbe la faccenda.....

ciao Daniele

[danilob]

Come ha detto Daniele: “Secondo me si complicherebbe la faccenda....” e peggiorerebbe l'incertezza del rilevamento.
Il “raggio tagliato”, per la migliore precisione di rilevamento della posizione del pendolo, deve essere il più possibile “sottile” e non deve...”sparpagliarsi”: caratteristiche non ottenibili con un emettitore/ricevitore di suoni o ultrasuoni.

Aggiornamento PendolTest.

Il test “indiretto” per valutare la precisione della parte elettronica del PendolTest va avanti con ottimi risultati.
Dopo 13 giorni di test (oltre 1 milione di secondi), l'orologio al quarzo da parete “tarato” con il PendolTest ha sempre i secondi perfettamente in sincronismo con l'orologio radiocontrollato: osservando i due orologi posti vicini, gli scatti delle lancette dei secondi dei due orologi avvengono ancora “contemporaneamente”.
Mi era perfino sorto il dubbio che, per qualche fenomeno normale (influenza elettromagnetica dei due motorini passo-passo che muovono i due orologi) o …..paranormale...., i due orologi si sincronizzassero a vicenda. Così, fatta eccezione per il brevissimo tempo di verifica, sposto l'orologio radiocontrollato in un'altra stanza.
La precisione dell'orologio al quarzo da parete è molto buona anche perché la temperatura ambiente è sempre stabile intorno ai 20°C.
La valutazione è fatta ad ...”occhio”, ma non risente dei riflessi dell'operatore perché il movimento delle lancette viene osservato contemporaneamente sui due orologi.
Anche se lo scostamento del tempo misurato fosse di uno o due decimi di secondo, la precisione del PendolTest sarebbe comunque di 0,1...0,2 parti per milione, come dire 0,26...0,52 secondi in un mese.
Proseguirò ancora il test fino a notare uno scostamento apprezzabile (diciamo mezzo secondo) tra i due orologi.

Saluti.