Nyt GMT II vinder 14 sek / dag

[Geodoc]

Stefan Garvig Skrev:Mekaniske ure er nok "lidt" mere ustabile mht. præcision end quartz-ure, men det er dog min erfaring, at mekaniske ure med tiden falder til ro (typisk efter et år eller to) på en præcision, som uret ikke afviger nævneværdigt fra (ved ensartet brug af uret).

Jeg har ingen erfaringer med, om quartz-ure ændrer præcision over tid, men jeg kunne da godt forestille mig, at de i løbet af et par år ændrer præcision.
Har nogen erfaringer med quartz-ures præcisionsændring over tid?

Venligst

Stefan Garvig

Det er korrekt, at quartz-ure mister præcision over (laaang) tid. Det skyldes ældning af quartz oscillatoren, altså at quartz krystallet med tiden bliver "træt".
Fænomenet var ikke særligt udforsket med de første quartz-ure.
Da man erfarede, at en quartz-oscillator ikke er den "autoritative og regelrette" svingningskreds, man oprindeligt antog - er aging (ældning) i mellemtiden blevet undersøgt i 1.000 vis af studier.
Aging er særligt energisk blevet undersøgt hos IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), der er langt den væsentligste kilde til information om emnet.

Aging kan samlet føres tilbage til stress, der kan have mange kilder i form af montering, materialehåndtering under slibning/skæring og forurening.

Fra: Oscilent Corporation - Technical References: "Introduction to Quartz Frequency Standards - Aging", citeres:
The primary causes of crystal oscillator aging are stress relief in the mounting structure of the crystal unit,
mass transfer to or from the resonator's surfaces due to adsorption or desorption of contamination,
changes in the oscillator circuitry, and, possibly, changes in the quartz material

Aging antager sædvanligvis et eksponentielt forløb, der er størst i krystallets første driftsår.
I apparater, frekvenstællere, frekvensstandarder, GPS og navnlig militær GPS - hvor kravene til præcision er ekstraordinært store, foretages ofte en pre-aging.
Det sker ved at drive ressonatoren (quartz krystallet) ved en langt højere temperatur end den normale driftstemperatur.
Fra: Connor Winfields: Aging Performance in Crystals, citeres:
Military specifications [MIL-PRF-3098] have used 85°C for 30 days and 105°C for 168 hours as an equivalent of one year at 25°C.
Andre industistandarder anvender 1.000 timers burn-in ved 85°C.

Aging er en proces, der bliver erkendelig hos et quartz-ur over et åremål større end 10 år.
En langt væsentligere fejlkilde for quartz-urets korttids (dage/uger) gangnøjagtighed er: temperaturen.

Langt de fleste (moderne) quartz-ure har en svingningskreds defineret som: VCXO (Voltage Controlled X-tal(=Crystal) Oscillator),
altså en spændings styret krystal oscillator.
Spændingsstyret fordi det er en elektronisk grunddisciplin, at fremstille en konstant spændingskilde, hvormed man kan drive oscillatoren.
Sådanne ure er temperatur afhængige; men båret på håndleddet det meste af tiden, er fejlkilden minimeret og ubetydelig for disse ure, og navnlig deres ejere.

Vender man sig mod mere sublime quartz-urs konstruktioner, vil man ofte finde tiltag, der kan mindske temperaturafhængigheden.
Et sådant ur kunne være Rolex OysterQuartz, hvis svingningskreds er af formen: TCVCXO (Temperature Compensated Voltage Controlled X-tal(=Crystal) Oscillator)
Temperatur kompensationen er styret af et termometer, der sidder inden i værket, og styrer spændingen på svingningskredsen, og dermed mindsker temperatur drift.
Hermed opnås (sædvanligvis) en gangnøjagtighed på 25-30 sek/år.

Der kan nok være grund til at betragte det smukke ur:






Alle billeder er fra: Magnum: QUARTZ - Advarsel: Kig ikke, hvis du har dårlige nerver!


Et andet high-end Quartz-ur, der har grebet temperaturkompensationen anderledes an - er:


omega Marine Chronometer





Det anderledes består i, at uret ikke er aktivt; men passivt termokompenseret. (Egentligt termostabiliseret)
Det sker ved at drive oscillatoren i Mega hertz området, og anvende et (kostbart) termostabiliseret krystal, der er skåret med en særlig vinkling, det såkaldte AT-cut:


Det ses, at de resulterende temperaturkurver har et (delvis) fladt stykke på midten (ved håndledstemperatur), altså et område, hvor temperatursvingninger er uden indflydelse.
På den måde opnås præcision bedre end +/- 12 sek/år. Mit eget eksemplar ligger på -9 til -11 sek/år.

Et mekanisk ur opnår aldrig en nøjagtighed tilnærmelsesvis de anførte.
De har en helt anderledes ubønhørlig gangpræcision, der udfoldes hvert minut, time, døgn eller år
I forhold til dette, kan det mekaniske ur "finde på at skynde sig" ved stor fjederspænding og tage det "mere afslappet" ved lav fjederspænding.
Eller det mekaniske ur kan blive lidt sinket ved mange G-påvirkninger eller rystelser.

IMHO er det denne "slinger", der er den fascinerende "sjæl" ved et mekanisk ur, at det med lidt fiks-fakseri kan bringes til at gå +/- 0 sek/døgn.
Ligeledes er det min holdning, at high-end quartz urene er fascinerende ved deres ubønhørlige nøjagtighed.
Det kan der være 1.000 meninger om. Jeg har blot anført mine

Med venlig hilsen - Geodoc

[Stefan Garvig]

Tusind tak, Geodoc, for din fine gennemgang af quartz-ures præcision! Det er super at læse!!

Jeg er enig med dig i, at superpræcise quartz-ure er meget fascinerende i kraft af deres næsten ufattelige præcision.
At man så kan få et mekanisk ur til at gå +/- 0 sekunder pr. måned er ikke et mål i sig selv, men blot en herlig leg for at se, om man kan styre værket. Måske vil jeg om nogle uger ikke gide mere at eksperimentere med mit mekaniske ur, men så har jeg haft fornøjelsen ved at lege så længe.
Og jeg kan jo sagtens leve med, at uret taber eller vinder nogle sekunnder i døgnet - selvfølgelig.


Venligst

Stefan Garvig

[Geodoc]

@Stefan Garvig. Tak for din positive modtagelse af mit "skriv".
- Der er jo noget uhåndgribeligt ved nøjagtigheds- og præcisionsbegrebet, som jeg er blevet inspireret til "liiige at endevende en gang".

Tab og vind - med samme sind....
... eller upræcist og nøjagtigt

Jamen præcis eller nøjagtig??? - er det ikke det samme???
I daglig omgang med begreberne, er de så overlappende, at de anvendes i flæng uden misforståelser.
Skal vi forstå den grundlæggende forskel mellem mekaniske & quartz-ure, må vi imidlertid splitte begreberne ad, og forholde os til deres eksakte grundbetydning.

På nedenstående figur ses en gennemgang af sammenhængen mellem frekvensfejl og tidsfejl


På alle figurerne har vi frekvensen som den lodrette Y-akse. X-aksen illustrerer forløbet tid.
Den sorte linie illustrer korrekt frekvens, mens rød kurve illustrerer impulsgiveren, der analyseres.

#. Øverst Venstre
Urets impulsgiver (det kan være en mekanisk balance, en mekanisk stemmegaffel, et quartzkrystal eller et pendul) har for høj frekvens i forhold til korrekt frekvens.
Grafen til højre viser tidsfejlen, nemlig at uret vinder til stadighed, og opbygger større og større tidsfejl.
til trods for at uret "producerer" en ganske præcis frekvens, er det ikke nøjagtigt.

#. Øverst Højre
Her arbejder urets impulsgiver tilsvarende præcist, men leverer et for lavt antal svingninger, og opbygger derfor negativ tidsfejl.
Det taber til stadighed.

#. Nederst Venstre
Her løber urets impulsgiver hurtigere og hurtigere.
Det resulterer i at tidsvisningen er "for langsom" frem til tidspunktet T2, hvorefter tidsvisningen bliver "for hurtig".

#. Nederst Højre
Her løber impulsgiveren med aftagende frekvens.
Frem mod skæring med korrekt frekvens til tidspunktet T2 er tidsvisningen for hurtig, og efter skæring for langsom.

I de to øverste eksempler løber impulsgiveren altså aldeles præcist, dvs. helt ensartet; men uret er unøjagtigt, da det ikke viser korrekt tid.
I de to nederste eksempler løber impulsgiveren "grassat" og har altså forskellig frekvens mellem tidspunkterne T1 og T3, tidsvisningen er svingende.

Vi har altså set, at et urværk kan arbejde ganske præcist; men at resultatet af anstrengelserne (tidsvisningen) bliver unøjagtig (stemmer ikke overens med sand tid).

Jeg har (frækt?) klippet en fjerdedel af figuren ud, og gentegnet, hvordan et godt mekanisk ur fungerer i denne sammenhæng:

Det ses, at impulsgiveren svinger omkring korrekt frekvens, afhængig af fjederspænding, bærerens brugs- og aktivitetsmønster (dynamisk position).
Tilsvarende er frekvensen oggså afhængig af urets statiske position, dvs. om det ligger stille med glasset op eller hviler på kronen.

Quartz-urenes eneste formål er modsætningsvis, at deres impulsgiver, uanset ydre omstændigheder - skal arbejde så præcist som muligt, og dermed producere en tidsvisning, der ligger tættest muligt op ad sand tid.

De mekaniske ures flertydige formål er derimod, at have muligheden for at vinde en anelse, såfremt de har været holdt i en sinkende statisk eller dynamisk position.
Så "knastørt", kan man altså beskrive de "mekaniske ures sjæl" - og hånden på hjertet!
Det er (sgu) da fascinerende, at sådanne små mikro mekaniske maskiner kan indstille sig på forskellige vilkår, og levere tidsmåling, som over lange stræk er ganske nøjagtig.
(De er bare ikke lige præcise hele tiden, sådan som quartz værkerne (oftest) er).

Forskellen mellem mekanisk og quartz viser sig ganske tydeligt ved COSC kravene til de to typer.
Hvor kravene til de mekaniske ure er hårde, er kravene for quartz-urene hysteriske.


COSC specifikationer for Mekanisk >< Quartz

De mekaniske ure COSC certificeres forskelligt fra quartz urenes COSC:


Mekanisk data

Mekanisk positioner


Quartz data

Quartz positioner

Lad mig runde "dansen mellem præcis og nøjagtig" af med en lille pudsig historie.
Det foregår i 1974, hvor omega lancerede Marine Chronometer. Introduktionen af et spektakulært ur foregår altid med stort bulder på reklametrommerne.
Omega lancerede marine Chronometer som, "Verdens mest nøjagtige armbåndsur", og distribuerede ure og udstillingsmateriale til deres forhandlere.

Gansk kort tid efter indløb meldinger fra forhandlerne, at "verdens mest nøjagtig armbåndsur går ad helvede til" - STOORT påstyr.
Det viste sig, at PR afdelingen havde lavet en udstillingsstand til Marine Chronometer, med flere spotlys.
Med en fremtrædende (solbeskinnet) plads i udstillingsvinduet og med fuldt blus på lamperne i natudstillingen, viste det sig, at Marine Chronometer "var ved at få hedeslag".

Omega måtte dæmpe cigarføringen, og ridse en nøjere forudsætning op, "at det forudsættes, at uret opretholder og arbejder i temperaturer omkring håndledstemperatur".
Når uret opbevares ved stuetemperatur eller håndledstemperatur (28°C) opfylder det specifikationerne om max +/- 1 sek/måned.
For eget vedkommende vil jeg tilføje, at det ikke er så ringe, at et 39 år gammelt ur holder denne nøjagtighed....
.... osse selvom det "bare" blev produceret for at være både præcist og nøjagtigt.

Har nogen fået nysgerrigheden skærpet, eller fået mod på lidt supplerende læsning om high-end quartz-ure, er:
The final paradigm of horological evolution by Carlos Perez en god introduktion, med omtale af både Rolex OysterQuartz, Omega Marine Chronometer, og naturligvis Grand Seiko.

Med venlig hilsen - Geodoc

[Stefan Garvig]

Jeg er imponeret over, så meget du har at fortælle om quartz-ure, Geodoc!

Og så må jeg sige, at jeg er blevet mere lun på en OQ, gerne i så mint condition som muligt. Men de koster jo, sådanne nogle skønheder.
Nå, jeg kikker omkring - det kan jo være, at der pludselig er et til salg.


Venligst

Stefan Garvig

[Stenstrup]

Chrono har et til salg for 17.000 kr, og skulle du tilfældigvis mangle en sort og hvid skive til det med visere, har jeg set, samt 1 ekstra led.

[bjorn_e58]

Bare lige for at runde trådens oprindelige tema af. Min grønne sub har vunder 15-20s per døgn i al den tid, jeg har haft den, og nu har jeg så endelig taget mig sammen til at have den inde hos Klarlund. Den er så nu blevet fixet, og de fortalte, at det var en helt banal regulering, der skulle til. Der var altså ikke noget, der skulle skiftes. Det var indenfor to år af oprindelig købsdato, og blev derfor naturligvis ordnet uden beregning.

/Bjørn.

[lauge]

Hej Bjørn,

15-20 sekunder var da også en sjat (ligesom mit oprindeligt). Men fint at de kunne klare det med blot en justering. Hvad er du nede på af præcision nu så?

Herfra vil jeg også lige bidrage med at mit GMT nu ligger på +1,5 sek / dag med brug af "krone op" om natten. Det er OK, men jeg retter det ind ca. 1-2 gange om måneden (jeg går med det hver dag).

[bjorn_e58]

lauge Skrev:Hvad er du nede på af præcision nu så?

Det taber nu omkring 1/2 sekund i døgnet med kronen op om natten, så jeg skal lige prøve at lægge det fladt.

/Bjørn