Synchronome #2177, messa a punto

tutti gli argomenti pratici e teorici inerenti agli orologi a pendolo
Avatar utente
DMO
Messaggi: 232
Iscritto il: giovedì 18 ottobre 2018, 8:03
Località: Milano

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da DMO » martedì 10 settembre 2019, 13:32

oscar ha scritto:
martedì 10 settembre 2019, 12:14
Un sacco di domande ma e' sempre utile ripassare quel che si ha in testa:

>>><<< Ho scollegato questa parte che non mi interessa, posso ricollegare il filo quando voglio. Sostituire reversibilmente la ruota dentata con un processore (si vede gia' il magnete di sgancio del braccio a gravita' nelle mie foto) toglie un po' di inefficienze meccaniche e complicazioni ma specialmente mi dara' la flessibilita' di indagare come le qualita' del pendolo dipendano dall'ampiezza e dalla temporizzazione dell'impulso a gravita'.
...e allora continuo a non capire a cosa ti riferisci...
Le qualità del pendolo non dipendono dall'ampiezza e ne tanto meno dalla temporizzazione dell'impulso che poi riguarda solo casi simili a questo.
Se questo pendolo fosse messo nel vuoto assoluto e senza nessun attrito non avrebbe neanche la necessità dell'impulso.

E' dimostrato che lo smorzamento delle oscillazioni e quindi la riduzione dell'ampiezza è solamente dovuta alle forze esterne al sistema che si oppongono al moto e fra queste ci sono gli attriti (primo fra tutti quello con l'aria), l'attrito generato dal contatto della molla di spinta della ruota e quello generato dal cricco (che è anche funzione della forza con la quale la molla spinge il rullino sul dente, infatti diminuendolo con il contrappeso lo hai ridotto), e poi la forza resistente della sospensione che per quanto elastica non lo sarà mai abbastanza da non creare delle perturbazioni al moto del pendolo, la lubrificazione come ti aveva suggerito Carlo...etc!

Per questo se dici di voler misurare le caratteristiche di questo specifico pendolo e di cercare di migliorarle quanto più possibile è un discorso che si può affrontare, ma finchè non identifichi in modo chiaro quali sono le criticità e le risolvi quanto meglio possibile, stai solo facendo delle analisi che sono scontate!

Almeno questo è il mio punto di vista...

Avatar utente
oscar
Messaggi: 64
Iscritto il: mercoledì 10 gennaio 2018, 13:36
Località: venezia

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » mercoledì 18 settembre 2019, 22:23

Installata la nuova molla di sospensione di CuBe da .107 mm di spessore, nelle prove con pendolo libero il vantaggio si puo' quantificare in circa 30% di perdite in meno rispetto alla precedente molla in acciaio di .13 mm.
sospensione.jpg
sospensione.jpg (35.25 KiB) Visto 863 volte

Avatar utente
carlo
Site Admin
Messaggi: 6503
Iscritto il: giovedì 23 febbraio 2006, 10:19
Località: Bella Liguria - Lavagna
Contatta:

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » giovedì 19 settembre 2019, 8:35

oscar ha scritto:
mercoledì 18 settembre 2019, 22:23
Installata la nuova molla di sospensione di CuBe da .107 mm di spessore, nelle prove con pendolo libero il vantaggio si puo' quantificare in circa 30% di perdite in meno rispetto alla precedente molla in acciaio di .13 mm.sospensione.jpg
Sintetizzando in parole più semplici vuoi dire che il pendolo libero con sospensione CuBe si è mosso per un periodo di tempo superiore del 30% rispetto a quando aveva la sospensione di acciaio. Corretto?

Cordialità.
Carlo
The best is yet to come
cchiù lluonga è a pinsata, cchiù granni è a minchiata :lol:
_________________________________________________

Immagine

elenco dell'attrezzatura usata in vendita per orologiai hobbisti

Avatar utente
oscar
Messaggi: 64
Iscritto il: mercoledì 10 gennaio 2018, 13:36
Località: venezia

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » giovedì 19 settembre 2019, 15:17

Si hai sintetizzato bene, i progressi ci sono, sono a me particolarmente utili per familiarizzarmi col sistema e farmi capire quali sono i suoi limiti di accuratezza, non sono lontano da una messa a punto soddisfacente, sarei tentato di dire ottimale ma so che mi saltereste addosso. Quella ottimale credo sia quella dove le influenze ambientali (temperatura e pressione) dominano, cioe' quella che diventerebbe inutile perfezionare. Sto passando alla misura precisa di temperatura e pressione, ho un certo numero di sensori e ho deciso di dedicare un vecchio pc allo scopo.
Per chi fosse interessato alle sorti del timer DIY di Luke Mester del quale avevo parlato in un vecchio post, lo sto' usando per le misure di periodo e verra' presto upgradato con un quarzo (TCXO) 10 volte piu' stabile. Piu' per sfizio che per necessita'. Raccomando questo timer, anche la trasmissione dati bluetooth ha funzionato subito senza problemi. Sono in contatto con Luke, persona disponibile e disinteressata perche' mi metta in grado di personalizzare il software.
A proposito delle misure di periodo ho costruito un circuitino hardware per distinguere le oscillazioni in un senso da quelle nell'altro, piazzato sulla stessa basetta del sensore ottico. E' indispensabile acquisire il tempo di un intero periodo per misure d'accuratezza, registrare la durata dei mezzi periodi, inevitabile con il sensore semplice descritto in precedenza, e' adeguato per il bilancio energetico ma non per la precisione.
photoselector copy.jpg
photoselector copy.jpg (40.15 KiB) Visto 854 volte

Avatar utente
oscar
Messaggi: 64
Iscritto il: mercoledì 10 gennaio 2018, 13:36
Località: venezia

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » lunedì 30 settembre 2019, 23:10

Sto ancora caratterizzando l'orologio cosi' com'e', un' attivita' comunque interessante, le modifiche arriveranno.
E' passato finalmente un piccolo fronte ieri notte accompagnato da una depressione da meno di 5 mbar che mi ha permesso di valutate la sensibilita' di questo pendolo alle variazioni di pressione .
La letteratura che conosco sostiene che con un asta di INVAR le variazioni di pressione rappresentano il vero limite alla precisione di questo pendolo, qui sotto vi mostro i dati di ieri che mi sembrano confermarlo ma non ho ancora sperimentato variazioni di temperatura consistenti.
Nel primo grafico e' mostrato l'andamento del periodo in funzione del tempo, circa 24 ore, nel secondo la temperatura, nel terzo la pressione atmosferica, nel quarto l'ampiezza dell'oscillazione.
La riga rossa nel primo grafico rappresenta la media del periodo, nessuno sforzo e' stato fatto per regolare il pendolo esattamente sui 2 s, lo scopo di quest'orologio non e' comunque quello di misurare il tempo ma solo le sue caratteristiche di stabilita'.
Anche a occhio si vede una buona correlazione fra il periodo e la pressione.
Sul fondo della figura e' riportato il coefficiente di correlazione di circa l'80% fra la pressione, ottenuta con un sensore arduino, sparkfun MS5637, e il periodo del pendolo misurato otticamente al solito modo.
La mia stima dell'errore circolare derivante dalle variazioni di ampiezza dell'oscillazione sembra escluderlo dai contendenti alla perdita di accuratezza misurata.
Screen Shot 2019-09-30 at 21.09.46 copy.jpg
Screen Shot 2019-09-30 at 21.09.46 copy.jpg (125.18 KiB) Visto 840 volte
A proposito di misure esatte, con lo scopo di tarare esattamente i miei quarzi, ho visitato questa settimana un radioamatore di Mestre che s'e' specializzato in misure esatte del tempo e possiede due locali stracolmi di apparecchiature di qualita' professionale. Mi stupirebbe se in qualche altro posto al mondo ci fosse qualcosa di simile, e una simile competenza, nelle mani di un dilettante. Qui sotto riporto la misura di un un mio quarzo di 10 MHz, 2 parti in 10^8, non male, fatta con un frequenzimetro con oscillatore campione al rubidium.
FREQUENZIMETRO copy.jpg
FREQUENZIMETRO copy.jpg (134.22 KiB) Visto 840 volte

Avatar utente
carlo
Site Admin
Messaggi: 6503
Iscritto il: giovedì 23 febbraio 2006, 10:19
Località: Bella Liguria - Lavagna
Contatta:

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » martedì 1 ottobre 2019, 7:53

oscar ha scritto:
lunedì 30 settembre 2019, 23:10
>>><<<
(1) Anche a occhio si vede una buona correlazione fra il periodo e la pressione.
(2) Sul fondo della figura e' riportato il coefficiente di correlazione di circa l'80% fra la pressione, ottenuta con un sensore arduino, sparkfun MS5637, e il periodo del pendolo misurato otticamente al solito modo.
>>><<<
(1) vedendo i due grafici appare evidente che con una diminuzione della pressione atmosferica , l'angolo di oscillazione aumenta.
(2) non ho capito dove è riportato...e per dirla tutta neanche cosa esso sia.... ""==""

Cordialità.
Carlo
The best is yet to come
cchiù lluonga è a pinsata, cchiù granni è a minchiata :lol:
_________________________________________________

Immagine

elenco dell'attrezzatura usata in vendita per orologiai hobbisti

Avatar utente
oscar
Messaggi: 64
Iscritto il: mercoledì 10 gennaio 2018, 13:36
Località: venezia

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » martedì 1 ottobre 2019, 11:00

Ho guardato wikipedia per una definizione di coefficiente di correlazione ma l'ho trovata troppo astratta. Il coefficiente di correlazione e' una misura di come due funzioni, nel nostro caso del tempo, si muovano o meno in sync. E' una misura indipendente dalla ampiezza relativa delle due quantita' che, come nel nostro caso, hanno anche unita' diverse, secondi e mbar. E', come si dice normalizzata, cioe' =0 se non c'e' relazione fra le due funzioni e =1 se c'e' un legame di proporzionalita' completa. E' un indice molto usato in finanza per es., dove si cercan sempre legami fra "valori" diversi come guide per speculazioni. E' anche molto facile da calcolare con programmi diffusi come EXCEL dove e' peprogrammato.
Nell'immagine riportata sopra e' il numerino in basso =0.811, che corrisponde quindi ad una correlazione forte, dell'80%.
Se vi interessasse giocare con i miei dati di ieri li potete scaricare in forma di tabella da quihttps://drive.google.com/file/d/1rAMPiu ... sp=sharing, sono tante righe, piu' di 40,000. La colonna delT e' il tempo di transito (in microsec) di un ostacolo cilindrico di 4mm coassiale col pendolo, nell'interruttore ottico descritto piu sopra in questo blog. Tutti i grafici sono ricavati da quella tabella.
La quantita' meno intuitiva da ricavare dalla tabella e' l'ampiezza dell'oscillazione. Si ricava dalla velocita' del pendolo, a sua volta ricavata dal tempo di transito delT, ricordando che in un moto armonico la velocita' massima e' Vmax=ω Δx, Δx lo spostamento massimo. ω=2π/T, T il periodo, per un pendolo da 1 s, T=2s e quindi ω = π e Δx=Vmax/π.
Incidentalmente, riguardando i dati, correggo quanto detto nel precedente post, la variazione del periodo mi sembra ora coerente con la variazione dell'ampiezza dell'oscillazione attraverso la relativa variazione di errore circolare, un errore di calcolo. Chissa se questa volta ci ho azzeccato.

Avatar utente
carlo
Site Admin
Messaggi: 6503
Iscritto il: giovedì 23 febbraio 2006, 10:19
Località: Bella Liguria - Lavagna
Contatta:

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » mercoledì 2 ottobre 2019, 7:38

Ti ringrazio per la spiegazione: sei riuscito a rendere intuitiva una cosa con la quale abbiamo pochissima, se non nessun, relazione.

Buon lavoro con tutti i tuoi calcoli... :lol: ...e facci sapere dei risultati ai quali pervieni.

Cordialità.
Carlo
The best is yet to come
cchiù lluonga è a pinsata, cchiù granni è a minchiata :lol:
_________________________________________________

Immagine

elenco dell'attrezzatura usata in vendita per orologiai hobbisti

Avatar utente
oscar
Messaggi: 64
Iscritto il: mercoledì 10 gennaio 2018, 13:36
Località: venezia

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » giovedì 3 ottobre 2019, 16:30

Nella continua lotta per un Q sempre piu' alto (trattenetevi da facili umorismi) ho chiesto un' offerta a una ditta cinese per un peso analogo a quello attuale di invar (7.5 kg) in lega di tungsteno, quindi con densita' piu' che doppia: 750 USD, penso cerchero' altre vie.
Son pronto con l'eliminazione della ruota e ho fatto un prototipo per misurare le previsioni teoriche dell'impulsatore magnetico: 3g per ampere, nel mio caso dovrei cavarmela con 300 mA, con qualche spira in piu' bastera' un semplice piccolo transistor.
plunger_solenoid.jpg
plunger_solenoid.jpg (30.08 KiB) Visto 815 volte
Ho anche installato il pickup di "precisione":
pickup.jpg
pickup.jpg (64.99 KiB) Visto 815 volte
il cilindretto, secondo il mio micrometro Mitutoyo ha un diametro di 3.999 mm, non avevo mai fatto simili sforzi di precisione e sono stato fortunato, sicuramente ci sono effetti dovuti alla rugosita' e alla diffrazione piu' importanti, e incredibile a cosa s'e' costretti a pensare con l' elettronica che facilmente arriva alla precisone del ns, 1/109 nel nostro caso.
Per ora ho ancora un po' di misure da fare col synchronome cosi' com'e', difficile staccarsene, faro' solo modifiche reversibili.
Mi rendo conto di usare questo blog come diario di bordo, conto sulla sua vita eterna per poter tornare indietro un giorno se avro' bisogno di informazioni ormai dimenticate.

Avatar utente
oscar
Messaggi: 64
Iscritto il: mercoledì 10 gennaio 2018, 13:36
Località: venezia

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12

Procede la caratterizzazione, ora il sistema di misura e' piu completo, ho dotato un secondo timer di Mester di un quarzo compensato (TCXO nel riquadro azzurro) che sembra stabile allo .02 ppm con le piccole variazioni di temperatura della mia casa, anche se una simile precisione non e' necessaria. I due timer monitorano ora il periodo che inizia con l'oscillazione sinistra uno, destra quell'altro.
TWO TIMERS2 copy.jpg
TWO TIMERS2 copy.jpg (63.94 KiB) Visto 792 volte
Le misure indicano sempre la presenza di un oscillazione spuria di frequenza meta' di quella principale alla quale sottrae circa lo 0.1% dell'energia dell'impulso e che sembra decadere in circa 15 oscillazioni, il periodo dell'impulsazione nel Synchronome. Cosa vuol dire? Con il presente sistema ne vediamo solo una proiezione in un piano, c'e' qualcuno che vede come registrare anche un altra proiezione? E' necessaria piu' informazione per un identificazione chiara?
Pensavo di fare alcune prove cambiando la rigdita' della molla della sospensione e la direzione dell'impulso. Quest'ultima l'avevo gia' fatta senza raggiungere conclusioni, ma ora sono piu' attrezzato. Per la prima ho ordinato due spessimetri a lamine in acciaio per avere lo stesso materiale in spessori diversi.
L'immagine mostra le misure del periodo e dell'ampiezza nel tempo per circa 130 periodi.
doppia oscillazione.jpg
doppia oscillazione.jpg (49.07 KiB) Visto 792 volte
Il sistema di misura parallelo realizzato con Arduino mi ha insegnato che c'e' arduino e arduino. Arduino uno, quello che usavo credendo che fosse quarzato, ha un quarzo solo per le comunicazioni ma non per il clock che utilizza un oscillatore ceramico (bordo rosso) con qualita' non sufficienti ai miei scopi.
cristallo arduino copy.jpg
cristallo arduino copy.jpg (11.89 KiB) Visto 792 volte
C'e pero' un modello piu' recente, Arduino Leonardo, che utilizza un processore che ha riunito le due funzioni e quindi lo stesso quarzo per entrambe (4.7 Euro, come fanno?), ne ho ordinati due e presto sapro' se sono adeguati, perche' la semplicita' di programmazione di Arduino e' ineguagliabile. Rimango convinto che queste misure precise si possano fare anche con Arduino + 2 sensori, (temporizzazioni, temperatura e pressione) chiunque fosse interessato a replicare il sistema mi chieda dettagli.

Avatar utente
carlo
Site Admin
Messaggi: 6503
Iscritto il: giovedì 23 febbraio 2006, 10:19
Località: Bella Liguria - Lavagna
Contatta:

Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » giovedì 17 ottobre 2019, 8:12

oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
Procede la caratterizzazione, ora il sistema di misura e' piu completo, ho dotato un secondo timer di Mester di un quarzo compensato (TCXO nel riquadro azzurro) che sembra stabile allo .02 ppm con le piccole variazioni di temperatura della mia casa, anche se una simile precisione non e' necessaria. I due timer monitorano ora il periodo che inizia con l'oscillazione sinistra uno, destra quell'altro.
Se ho capito, il tuo scopo è quindi misurare il tempo di ciascuna oscillazione: in un senso e poi quello opposto?
oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
Le misure indicano sempre la presenza di un oscillazione spuria di frequenza meta' di quella principale alla quale sottrae circa lo 0.1% dell'energia dell'impulso e che sembra decadere in circa 15 oscillazioni, il periodo dell'impulsazione nel Synchronome.
Non saprei cos'altro ci sarebbe da aspettarsi se non, come hai fatto tu, l'individuazione esatta del valore della perdita.
oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
Cosa vuol dire? Con il presente sistema ne vediamo solo una proiezione in un piano, c'e' qualcuno che vede come registrare anche un altra proiezione? E' necessaria piu' informazione per un identificazione chiara?
Quello evidenziato è la tua risposta al "cosa vuol dire", oppure è l'introduzione di un'altra considerazione.
Se il tempo fra un impulso è l'altro e di 15 secondi , a me pare ovvio tutto quello che hai scritto
Non ho una laurea in fisica e quindi forse vorrai perdonare la mia ignoranza.
oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
C'e pero' un modello piu' recente, Arduino Leonardo, che utilizza un processore che ha riunito le due funzioni e quindi lo stesso quarzo per entrambe (4.7 Euro, come fanno?), ne ho ordinati due e presto sapro' se sono adeguati, perche' la semplicita' di programmazione di Arduino e' ineguagliabile. Rimango convinto che queste misure precise si possano fare anche con Arduino + 2 sensori, (temporizzazioni, temperatura e pressione) chiunque fosse interessato a replicare il sistema mi chieda dettagli.
Sono considerazioni al di sopra delle mie conoscenze e quindi ti confesso che ti posso leggere con interesse senza, non ho difficoltà ad ammetterlo, capire molto... ""==""

Cordialità. :lol:
Carlo
The best is yet to come
cchiù lluonga è a pinsata, cchiù granni è a minchiata :lol:
_________________________________________________

Immagine

elenco dell'attrezzatura usata in vendita per orologiai hobbisti

Rispondi