Die elektrische Uhr

                      

Mechanische Uhren müssen täglich oder einmal in der Woche aufgezogen
werden.
Um Uhren wartungsfreier zu machen wurde mit fortschreiten der Technik die
Elektroenergie genutzt.

                   

Indirekter Antrieb

Bei Verwendung einer Batterie als Energiequelle wurde der Aufzug der
Antriebsfeder bei der mechanischen Uhr durch einen elektrischen Aufzug ersetzt.
Dieser elektrische Aufzug war Kontakt gesteuert, mit Motor oder mit einen
Elektromagnet (Klappanker) wird in zeitlichen gleichbleibenden Interwallen
(1,5 Minuten bis über 30 Stunden) die Uhr aufgezogen.

                                    

direkter Antrieb

Mit einer Batterie als Energiequelle wurde zB. ein Pendel Kontakt gesteuert
angetrieben (Ato-Uhr)
Wenn die Energie aus den Stromnetz entnommen wurde, so wurde die Frequenz
der Wechselspannung (50 Hz) als Zeitnormal genutzt um Digitaluhren
anzusteuern, oder einen Synchronmotor einer Analoguhr. Das hat den Nachteil,
daß bei starken Belastungen im Stromnetz auch die Frequenz sinkt und damit die
Uhr nicht mehr richtig geht. Abweichungen von 5 bis 10 Minuten am Tag sind
normal und genügen den heutigen Anforderungen nicht mehr.

                                   

Die elektronische Uhr

                            

Als elektronische Uhr kann man Uhren bezeichnen, deren Frequenz/Zeitnormal
mit elektronischen Bauteilen (Schwingkreis) erzeugt wird. Die erzeugte Frequenz
wird z.B. genutzt um mit Hilfe einer Arbeits- und einer Steuerspule einen
Unruhmotor zu betreiben.
Die Arbeitsspule lenkt durch ihr Magnetfeld die Unruh mit Magneten aus. Die
Steuerspule begrenzt die Amplitute des Schwingers.

Unruhmotorschaltung

Die Quartzuhr

Bei Quartzuhren wird eine hochfrequente Schwingung durch einen Schwingkreis
erzeugt und diese durch einen piezoelektrischen Schwinger den Quartz stabilisiert.
Einflüsse wie Temparatur und Alterung des Quartzes wirken sich in der Praxis
kaum aus.
Übliche Frequenzen von Quartzschwingern sind:

8 192 Hz

16 384 Hz

32 768 Hz

2 097 152 Hz

4 194 304 Hz

Die gebräuchlichste Frequenz ist 32 768 Hz, sie wird vor allen bei Armbanduhren
eingesetzt. Diese hohe Frequenz wird durch binäre Frequenzteilung kleiner
gemacht und damit ein Schrittschaltmotor einer Analoguhr gesteuert, oder zur
Ansteuerung einer digitalen Anzeige verwendet.

Quartz

Schwingkreis mit Quartz/CMOS-Schaltung

Bei digitalen Anzeigen von Armbanduhren wurden erst Leuchtdioden (LED)
eingesetzt. Diese Anzeige sieht man sehr schon in der Nacht, aber bei sehr heller
Sonne ist sie schlecht zu sehen. Eine LED - Anzeige hat noch einen
entscheidenden Nachteil, daß ist der hohe Stromverbrauch. Aus diesen Grund
haben diese Uhren einen Drücker, bei dessen Betätigung wird die Anzeige für
einen kurzen Moment sichtbar.
Diese Anzeige hat bei Armbanduhren keine Bedeutung mehr. Sie wird Teilweise
noch bei netzgespeisten Weckern eingesetzt.

Digitale Anzeigen mit Flüssigkristallen (LCD) werden heute eingesetzt.
Diese Anzeige sieht man gut am Tag aber nicht in der Nacht. Dieser Nachteil
wird bei den meisten LCD-Uhren durch eine Beleuchtung ausgeglichen. Uhren
mit diesen Anzeigen sind heute vor allen Multifunktionsuhren.
Von der Anzeige des Datums über Stoppfunktionen bis hin zu Höhen-, und
Tiefenmesser ist auch die Speicherung von Telefonnummern und Terminplan
möglich.

                          

Die Funkuhr

Eine Funkuhr ist einfach gesagt eine Quarzuhr, die je nach Bauart der Uhr
einmal am Tag, oder einmal die Stunde, durch dem Empfang eines Zeitsenders
abgeglichen wird und durch diese Korrektur noch genauer geht als eine Quarzuhr.

Bei Frankfurt am Main steht solch ein Sender(DCF77), der unter anderen ein Zeitsignal
auf Langwelle 77khz ausstrahlt. Funkwellen auf Langwelle folgen der Erdkrümmung und
sind darum ideal für die Abstrahlung digitaler Signale zu diesen Zweck.
UHF- Signale reichen nur bis zum Horizont.
Eine Lambdaantenne für 77kHz ist ca.100 Meter lang. Da man keine 100 Meter
lange Antenne an einer Armbanduhr anbringen kann, ist die Antenne in der Uhr mit einem
Ferritstab und einer Spule aufgebaut. Durch den Ferritstab ist eine stärkere Bauhöhe solch
einer Uhr bedingt und der Empfangsbereich der Uhr schränkt sich ein.
Eine Uhr kann das Signal in Teilen Spaniens, bis im Osten in Teilen der Ukraine empfangen.
Im Norden von England bis Italien, Jugoslawien. Funkamateure können es in der ganzen
Welt
empfan
gen, mit Langdrehtantennen von 20-40 Meter und einem Anpassgerät

Dieser Empfang benötigt zusätzlich Energie, wodurch ein
erhöhter Stromverbrauch in
Kauf genommen werden muss. Eine 3 Volt Lithiumzelle hält in einer Quarzuhr mit
Multifunktiosanzeige bei normalen Gebrauch bis zu 5 Jahren. In einer Funkuhr nur ca.
1 Jahr.

Eine Funkuhr die das Signal durch einen ungüstigen Standort, z. B. hinter einen großen hohen
Gebäude, oder Berg nicht empfangen kann läuft als Quarzuhr weiter.
Es gibt Uhren die mehrere Sender in der Welt empfangen können. Alle haben in der Regel eine
Funktion, mit der man die Uhr als Quarzuhr an einen Urlaubsort mit Ortszeit betreiben kann.
Verhindert man im Versuchsaufbau den Empfang des Funksignals, so kann man feststellen,
das die meisten, verbauten Quarzschwingkreise sehr ungenau sind, wesentlich ungenauer
gehen als bei einer normalen Quarzuhr, Vergleichbar sind mit Gangergebnissen von guten
mechanischen Uhren.
Eine Funkuhr braucht das Abgleichen durch das Funksignal um genau zu gehen.

Die Atomuhr

cesium atomuhr usa    

Heute wird die genaue Zeit mit Atomuhren
ermittelt.
Die Sekunde ist die Dauer von
9 192 631 770 Perioden der Strahlung, die
dem Übergang zwischen den
Hyperfeinstrukturen des Grundzustandes
des Caesiumatoms 133 entspricht.
Eine Atomuhr hat als Zeitbasis die
Schwingungsdauer bestimmter Atome zB:
Pubidium, Natrium, Caesium.
Dieses Zeitnormal gleicht einen
Quartzgenerator ab.

Nach Ablauf von etwa 10 000 Jahren tritt
eine Differenz von einer Sekunde auf.
Diese Uhren werden dazu benutzt, um z.B.
einen Zeitzeichensender die genaue Zeit zu
l
iefern, GPS Satelliten, Forschung, u. s. w.

                                        

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