Synchronome #2177, messa a punto

[oscar]

Ho trovato le risposte ad alcune delle domande che mi ero fatto grazie ad un blog dedicato ai Synchronome. Hai ragione lo scatto ogni 30 secondi introduce un bel rumore e lo scappamento riduce considerevolmente il Q del pendolo libero

Screen Shot 2019-07-24 at 11.14.35.jpg (89.23 KiB) Visto 658 volte

http://www.cleyet.org/Pendula,%20Horolo ... 20site.pdf
Uno dei contribuenti al blog ha appena realizzato una modifica al suo 'Nome sostituendo tutta la ferraglia con sensori e attuatori risultato il Q e' passato dal 2-3k dell'articolo citato sopra a "12,000 at an amplitude of over 1.5 degrees, up to ~21,000 at 0.6 degrees" e sta' lavorando per verificare l'idea della compensazione automatica dell'errore barometrico esposta a Solution of the Barometric Compensation Problem, Douglas S. Drumheller https://groups.io/g/synchronome1/files/ ... r_baro.pdf.
Tutto molto interessante, vedremo i risultati.
Incidentalmente c'e' nessuno che riceve l'Horological Science Newsletter? Sto' cercando un articolo del 2012:
Heine, Pendulums-noise, mass, and non-linearity. Horolgoical Science Newsletter, 3:10-16,2012

[carlo]

Ti confesso che il mio approccio alla pendoleria, pur non disdegnando la teoria , ha più un carattere pratico e forse è questa la ragione, oltre al fatto che la matematica proposta era al di sopra delle mie possibilità, che circa un anno fa ho sospeso il mio abbonamento alla HSN ( che conservo fin dalle primissime annate) .

Peraltro leggo con piacere i progressi con il tuo orologio ...resoconti sui progressi che spero non ci farai mancare!!

Non ho uno scanner e se ti accontenti di fotografie ti spedisco l'articolo che stai cercando.

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Grazie Carlo, ho contattato l'autore, che mi ha mandato un reprint, sto capendo che l'HSN e' dove si pubblicano molti argomenti che mi interessano e quindi la tua collezione verra' buona ancora.
Ora sto' assemblando il timer, fra poco potro' fare delle misure e tornare sul blog con argomenti quantitativi.

[oscar]

Ho realizzato il timer di Luke Mester, https://mesterhome.com/timer/, come avevo annunciato in un precedente poster, ha funzionato appena acceso, complimenti a Luke.

Luke's Timer copy.jpg (132.39 KiB) Visto 628 volte

Un facile montaggio di circa due ore dopo aver ricevuto i componenti da DIGIKEY, per la quale Menster fornisce la BOM, eccellente esperienza d'acquisto, in un paio di giorni dall'ordine (dagli USA!!). Non ho verificato ancora la precisione del quarzo (che si puo' tarare), per i piu' esigenti e' previsto il montaggio di un TXCO con stabilita' migliore di 1ppm. Non ho ancora implementato il software per la registrazione dei dati, lo faro' appena posso. Come sensore ho adottato un photo interrupter della Sharp, GP1A57HRJ00F, per evitare incidenti catastrofici il fascio e' interrotto da un mozzicone di stuzzicadenti tenuto in posizione da un tubetto di heat shrink.

Photo interrupter copy.jpg (165.13 KiB) Visto 628 volte

Il prossimo passo sara' ridurre il rumore dello scappamento sostituendo i vecchi feltri, magari con sughero? Sarebbe divertente pensare ad un circuito che arma lo scappamento con una forza che minimizza la velocita' dell'ancoretta alla fine della corsa, sempre con l'intenzione di ridurre il rumore, l'usura dei contatti e le vibrazioni.
Ho misurato la corrente dell'elettromagnete e non ha certo una forma ideale, dopo la spinta iniziale sarebbe meglio se decadesse rapidamente, qui la forza d'attrazione addirittura cresce fino alla fine dell'operazione di riarmo.

Current 6 ohm copy.jpg (77.3 KiB) Visto 628 volte

La mia macchinetta da due lire a spese della risoluzione fa anche video al rallentatore dai quali si vede che il meccanismo rimbalza a fine corsa, come in questa ripresa a 320 FPS.



C'e' un bell'articolo del HSN, Measuring the Simple Harmonic Motion of a Pendulum, Bryan Mumford and Douglas S. Drumheller, sulla misura diretta dello spostamento del pendolo con risoluzione di 1 micron durante la sua oscillazione che applicato al Synchronome potrebbe far luce su alcune delle orrende irregolarita' di questo scappamento che sono ovvie anche guardando le tracce del timer ma e' una tecnica complessa e costosa. Un interferometro ottico potrebbe essere piu' semplice e ancora piu' preciso, se qualcuno e' interessato a quest'argomento mi farebbe piacere discuterne sia in teoria che di una potenziale realizzazione.

[carlo]

Quanto scrivi è molto interessante e lo leggo con piacere ...anche se l'elettronica esula dai miei interessi e quindi ti seguo con fatica...

Spero, peraltro, che continui a tenerci informati sui tuoi progressi.

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Non sono un appassionato d'elettronica ma ogni tanto semplifica la vita a tal punto che usarla e' inevitabile.
A questo proposito oggi ho misurato il Q unloaded del mio pendolo, e' stato molto piu' facile del previsto ma con risultati deludenti, se non ho fatto errori, mi aspettavo circa il doppio.
Nel grafico il Q in funzione del semi angolo in gradi.

Screen Shot 2019-08-09 at 00.41.41.jpg (30.22 KiB) Visto 562 volte

Per chi fosse interessato ho misurato la velocita' del pendolo dalla durata dell'impulso del photo interrupter con un microcontrollore Arduino che e' gia' corredato con un istruzione per la durata di impulsi elettrici in microsecondi, un programma di 4 o 5 righe banale da implementare anche per chi non ha mai sentito parlare di Arduino.
I dati arrivano direttamente al monitor del PC che include un time stamp, non serve altro per investigare tutta l'energetica del pendolo.

Screen Shot 2019-08-09 at 00.57.06.jpg (69.5 KiB) Visto 562 volte

poi basta fare un copy/paste del display del pc su uno spreadsheet tipo excel per applicare la definizione del Q.
Il tutto con la precisione del quarzo dell'arduino, piu' che sufficiente per una misura qualitativa come questa. Costo totale dell'hardware, microcontrollore + sensore ottico, poco piu di 10 euro, https://www.amazon.it/gp/product/B01MRJ ... UTF8&psc=1, se qualcuno fosse interessato ai dettagli basta che mi scriva.
Mi son convinto che e' piu' semplice digitalizzare lo scappamento per investigare le fonti di rumore del mio synchronome, attivita' preliminare a qualsiasi altra. Penso che per prima cosa installero' un controllo elettrico del rilascio del braccio a gravita' disattivando temporaneamente la ruota contasecondi da 15 denti che verra' sostituita dal solito arduino in feedback sull'ampiezza misurata dal sensore ottico.
Nel frattempo sto pensando ad impulsare magneticamente la massa del pendolo, dopo il bilancio energetico fatto oggi ho delle idee per come applicare i pochi micro watt necessari ad un pendolo cosi' efficiente con ripetitivita' superiore al braccio a gravita'.
Come gia' da tempo in programma ho anche modificato l'alimentazione del magnete rispetto all'originale, con una ben dimensionata alimentazione capacitiva si riesce ad aprire il circuito elettrico a corrente = 0 eliminando il rumore elettrico delle extratensioni e riducendo il rumore.

[carlo]

Se ti dicessi che ho capito qualcosa, ti direi solo una grossa bugia.

A questo proposito oggi ho misurato il Q unloaded del mio pendolo, e' stato molto piu' facile del previsto ma con risultati deludenti, se non ho fatto errori, mi aspettavo circa il doppio.
Nel grafico il Q in funzione del semi angolo in gradi.

Per quello che ricordo il valore di Q è proprio di un pendolo, a prescindere che esso sia influenzato o no dall'azione dello scappamento ( sempre che "unloaded" voglia dire che il pendolo sia "libero" di oscillare senza influenze esterne).

Anche, dato che non c'è nessun riferimento, non ho capito a quali valori si riferiscano le ascisse del grafico che hai postato. Dato che il numero aumenta di valore esso non dovrebbe rappresentare l'angolo ( o il semi angolo di oscillazione) e poi non capisco perchè il valore di Q ( sempre che nelle orinate sia rappresentato Q) diminuisca nel tempo ( sempre che nelle ascisse ci sia qualche riferimento al tempo).

Vedrei più la diminuzione del valore delle ordinate dei punti rappresentati nel grafico come una diminuzione dell'energia posseduta dal pendolo ( sempre che nelle ascisse sia rappresentato o angolo di oscillazione o tempo trascorso) quanto piuttosto una diminuzione del valore di Q che, per quanto ricordo nei miei 74, rappresenta , sintetizzando, un rapporto fra due dimensioni eguali: una energia posseduta dal pendolo ed una dissipata durante una oscillazione.

Se nella prima parte del tuo messaggio ho capito poco, nella seconda non ho capito quasi niente anche perchè, come ho già scritto , di Arduino, circuiti, programmi modificabili con poco linee di codice... non ne ho mai sentito parlare e quindi non sono nella condizione di commentare.
Ciò non toglie che mi lasci sfuggire l'occasione per imparare qualcosa di nuovo...

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Con unloaded voglio dire scollegato alla ruota/divisore dello scappamento e quindi da ogni meccanismo, cioe' libero di smorzare le sue oscillazioni agitando l'aria che lo circonda, flettendo la molla che lo sostiene ma non facendo girare ruote, oscillare braccetti, ecc.
Ho misurato anche quello loaded che e' 4-5 volte piu' basso, il peso energetico dei meccanismi sembra essere molto importante nel Synchronome, cioe' lo scappamento a gravita' alimenta soprattutto le perdite del meccanismo di scatto, almeno cosi' e' nel mio esemplare.
Come gia' detto nel grafico il Q e' rappresentato in funzione del semiangolo, da 1.5º a 3.3º, non del tempo. Mi spiace le scritte sono piccole ma sul mio schermo si leggono, i valori estremi per il Q sono 5500 e 8000. Che il valore di Q sia piu' alto per piccole oscillazioni e' prevedibile, riflette la dipendenza della dissipazione piu' importante, quella dovuta all'aria, che cresce con la velocita', e quindi con l'ampiezza dell'oscillazione, piu' che proporzionalmente.
E' interessante che il grafico sia decisamente piu' irregolare per piccoli angoli, potrebbe riflettere molte cause, ma non mi sorprenderebbe se fosse una caratteristica inevitabile e la ragione per escludere nei pendoli precisi angoli d'oscillazione molto piccoli anche se dotati di Q piu' grande.
Ho riformattato il grafico, si legge meglio?

Screen Shot 2019-08-09 at 11.12.42.jpg (31.25 KiB) Visto 515 volte

[carlo]

Stai demolendo molti dei miei convincimenti ma ne parleremo, se ti rimane la voglia , fra una settimana al rientro dalle mie vacanze.

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Per chiunque fosse interessato a discuterne, o ancor meglio duplicare, ho riassunto in un testo unico i risultati delle misure sull'energia del mio Synchronome e il metodo usato. Si tratta delle misure del Q, con e senza la ruota divisore, in funzione dell'ampiezza dell'oscillazione da 1.5° a 3.5°, cioe' nell'intorno dell'angolo di 2.2°al quale funziona quando e' alimentato. La potenza dissipata, e quindi fornita dallo scappamento in funzionamento stazionario, e' di circa 50 microW, senza ruota circa la meta'. La cosa che mi ha stupito di piu' e' la semplicita', precisione ed economicita' estrema di queste misure, circa 20 €, dalle quali si puo' estrarre di piu'. Per esempio lo spettro del rumore delle oscilalzioni del pendolo, che ho realizzato senza ancora capire se ci si puo' cavare qualche informazione utile. Il tutto e' molto recente, le formule le ho ricavate io e probabilmente ci sono degli errori numerici e di definizioni non univoche, ma non mi sembra ci sia niente di sostanzialmente errato nella logica.
Per fare un esempio dell'utilita' di queste misure mi son messo a progettare una nuova versione del pendolo con un impulsatore magnetico senza contatto meccanico per sostituire il braccetto a gravita' che mi sembra la sorgente di rumore, sia fisico che di timekeeping, piu' importante del Synchronome. Conoscendo le esigenze energetiche di questo pendolo sono arrivato in fretta ad un dimensionamento che vedremo se sara' corretto ma per ora sembra fattibile con parti di semplice reperibilita'.
Prima di cimentarmi con questa variante radicale ho installato un magnetino per sostituire la ruota nello scappamento meccanico, tra poco avro' i risultati della versione Synchronome con temporizzatore elettronico, non mi aspetto niente di eclatante ma sara' divertente e forse piu' accurato dell'attuale.

pendoleria_mag.jpg (115.01 KiB) Visto 489 volte

[sobas66]

Da dove lo hai recuperato quel magnete?
Io potrei fare da mediatore fra te e Carlo visto che di elettronica ci mastico abbastanza.....potremo fare il progettino di Arduino fruibile a tutti in modo che chi voglia avere un controllo di battuta lo possa possedere già bello e pronto con una minima spesa

Ciao

[oscar]

Il magnete viene da un CDROM, sbloccava la molla di apertura del cassetto.
Fantastico cosi' almeno uno dei tre sa l'elettronica. Quel che ho fatto finora non e' un controllo di battuta, che sarebbe di interesse molto piu' generale, ma una cosa piu' semplice cioe' una misura della velocita' del pendolo, molto utile per sviscerare l'energetica di un orologio ma inutile per metterlo in battuta. L'hardware sarebbe pero' sostanzialmente lo stesso, per chi usasse un sensore ottico e non acustico e l'estensione all'acustico quasi un dettaglio.
A me la tua proposta interessa senz'altro, nonostante abbia gia' realizzato quello proposto da Luke Mester, mi piacerebbe produrne un altro del quale conosco tutti i dettagli e quindi possa adattarlo in ogni momento ai miei scopi.
Propongo di chiamarlo pendolometro in onore a pendoleria.
Hai gia' un pendolo col quale sperimentare?
Hai esperienza di programmazione di arduino o analoghi?
Se vuoi ti mando il breve scritto di quel che ho fatto che potrebbe essere integrato fin dall'inizio nel nuovo controllo di battuta. Incidentalmente varrebbe la pena di controllare in giro se qualcun altro non ha gia' utilizzato arduino per una cosa del genere.
A me piacerebbe che il programma fosse completamente open source in modo da permettere a chiunque di pendoleria di contribuire in qualsiasi momento. Dal punto di vista dell' hardware lo e' gia' visto che i due componenti attuali sono commerciali, in realta' sarebbe un programma al 90% software e di teoria orologiaria.
Cosa dice Carlo, apriamo una discussione (come li chiamate voi qui: thread?) ad hoc per vedere se c'e' qualcun altro interessato?
A presto, pepi

[carlo]

Cosa dice Carlo, apriamo una discussione (come li chiamate voi qui: thread?) ad hoc per vedere se c'e' qualcun altro interessato?
A presto, pepi

Non c'è bisogno di chiedere nessuna autorizzazione per aprire qualsivoglia nuovo argomento inerente la pendoleria : chiunque può farlo liberamente

Peraltro se il nuovo argomento "pendolometro" girerà attorno all'elettronica, purtroppo io non potrò fare altro che leggerlo

Cordialità.
Carlo

[sobas66]

Peraltro se il nuovo argomento "pendolometro" girerà attorno all'elettronica, purtroppo io non potrò fare altro che leggerlo

Cordialità.
Carlo

Sarai comunque un ottimo testatore

Ciao

[oscar]

Adesso che ho imparato a quantificare la potenza necessaria per mantenere le oscillazioni del pendolo del mio Synchronome mi piacerebbe sperimentare differenti materiali della molla di sospensione e vedere se si nota una differenza nel Q. le dimensioni di quella originale sono .13 mm di spessore e 6 mm di larghezza, qualcuno di voi sa indicarmi quali sono i materiali piu' appropriati e dove procurarmeli? Ho trovato sulla web MEDMAW in UK che vende acciaio in rotoli con le dimensioni richieste ma e' molto piu' materiale di quanto mi serve mentre mi piacerebbe avere piu' varieta' che quantita'. Ho letto che BeCu e' una lega piu' adatta dell'acciao, sapete dove e' reperibile?
Nel frattempo ho riassunto la mia esperienza iniziale della misura dell'energia del mio pendolo su questa pagina web (in inglese), sono interessato a discuterne naturalmente.
https://sites.google.com/view/clock-energetics/home