elektrische Uhren

Einer der Gesichtspunkte, die Bain in seinen frühen Patenten betrachtete, war, dass der Pendelantrieb unabhängig von der Batteriespannung gebildet werden kann, wenn man einen Elektromagnet verwendet um Energie in einer Blattfeder oder in einem Gewicht zu speichern und dann die konstante Menge der gespeicherten potentiellen Energie zum Antrieb des Pendels verwendet.

Charles Shepherd (1830-1905)
Charles Shepherd aus Hendon, England, plante solch eine Anordnung (Patent Nr.12567) in 1849 und seine Uhr war in der Ausstellung bei Hyde Park in 1851 ein großer Erfolg. Resultierend aus diesem Erfolg wurde er gebeten eine Uhr zu errichten, mit der die Greenwich Sternwarte Zeitsignale durch Telegraphie übertragen konnte und auch die Zeitkugeln in Greenwich und Deal steuern konnte.
Die Zeitkugeln wurden benutzt, um die Chronometer auf den Schiffen, die auf Reede lagen, zu synchronisieren. Jeden Tag wurden die Zeitkugeln angehoben und genau um Punkt 13.00 fallen gelassen.
Auch die Neuchâtel Sternwarte in der Schweiz installierte eine seiner Uhren.

Wenn das Pendel nach links schwingt, stößt es an einem Hebel, der einen Fallhebel freigibt. Der Antriebstift auf dem Pendelarm erhält dadurch nun einen Antriebsimpuls. Am Ende der Schwingung des Pendels nach rechts kommt es zum Kontakt mit der Federaufhängung und der Anker des Elektromagneten stellt den Fallhebel wieder zurück..

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Die Abbildung hier zeigt, wie die stolzen Besitzer ihre edlen Uhren mit der Zeit vergleichen, die durch die Nebenuhr am Eingang der Greenwich Sternwarte angezeigt wird.

Die Uhr von Shepherd war ein großer Schritt in Richtung Präzision, aber bis dahin war es noch ein langer Weg. Das Pendel muss noch viel Arbeit selbst verrichten: es stößt an seinem Schwingungsende an feststehende Kontakte und löst ebenso den Fallhebel aus.

Paul-Gustave Froment (1815-1865)
Indessen ersann in Frankreich Paul-Gustave Froment, ein Instrumentenmacher, der im Alter von achtzehn Jahre bereits seinen ersten Electromotor baute und 1851 die Pendelanordnung für Foucaults berühmtes Experiment errichtet hatte, Froment 1854 eine viel einfachere und verbesserte Version der Uhr von Shepherd.

Ein wichtiger Unterschied zu der Uhr von Shepherd war, dass die Kraft, die in der Blattfeder gespeichert wurde, durch Gewichtskraft ersetzt wurde.
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Auf seiner Schwingung nach links hebt das Pendel mittels einer Kontaktschraube eine Blattfeder. Der Elektromagnet erhält Spannung und sein Anker gibt die Feder frei. Das Pendel bleibt auf seiner Rückkehr nach rechts in Kontakt mit der Blattfeder, bis der Ankerhebel einen Punkt erreicht, der unter dem liegt, an dem das Pendel die Feder traf. Wenn der Kontakt öffnet, stellt der Anker durch sein Eigengewicht die Blattfeder zurück.

Der Energieunterschied zwischen Anhebung und Fall des Ankerhebels stellt die an das Pendel abgegebene Antriebsenergie dar.

F. C. de Jong (1826-1876)
In 1865 benutzte F. C. de Jong, ein Uhrmacher aus Amsterdam, ein Zählrad nicht nur, um die Zeiger anzutreiben, wie Hipp es tat, sondern auch um einen Kontakt zu schließen. Wie Froment benutzte er eine Blattfeder, um potentielle Energie zu speichern. de Jong

Das Kontaktschließen und der Antrieb geschehen, wenn das Pendel durch seine Nulllage schwingt, wenn seine kinetische Energie an seinem Maximum ist und die Störung der Freiheit des Pendels minimal ist. Verglichen mit dem Entwurf Froments ist das durchaus eine Verbesserung. Animation

Bei jeder Schwingung nach rechts dreht das Pendel das Zählrad und schließt dadurch den Kontakt, der sich unter dem Zahlrad befindet. Der Elektromagnet wird aktiviert und der Anker wird heruntergezogen, wodurch ein an ihm befestigter Stift eine am Pendel montierte Blattfeder auslenkt. Auf diese Weise wird potentielle Energie wird in dieser Blattfeder gespeichert und an das Pendel abgegeben.

Leider zog die Erfindung von De Jong nicht die Aufmerksamkeit der Welt auf sich. Das ist eine bemerkenswerte Tatsache, weil seine Uhr umfassend in einer weithin bekannten französischen Zeitschrift für Chronometer beschrieben wurde.

Die Uhr von De Jong wird im Museum von Schoonhoven ausgestellt und ist eine der ältesten holländischen elektrischen Uhren, die die Zeit überlebt haben.

David Gill (1843-1914)
Fern, in Südafrika, hatte David Gill, Direktor der königlichen Kapstadt-Sternwarte von 1879 bis 1907, das System Froments übernommen. In 1879 ersetzte er Gill die von Froment aufgewendete Federkraft durch Schwerkraft. Er ließ seine Uhr durch den Cambridge Scientific Instrument Co Ltd herstellen, um seine Teleskope für Experimente zu steuern.

Leider hat kein Teil seiner Uhr die Zeit überlebt.
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Auf seiner Schwingung nach links hebt das Pendel einen Schwerkraftarm mittels einer Kontaktschraube. Der Elektromagnet wird bekräftigt und sein Anker gibt den Schwerkraftarm frei. Das Pendel trennt sich auf seiner Rückkehr nach rechts nicht vom Schwerkraftarm, bis das Pendel einen Punkt erreicht hat, der unter dem liegt, an welchem der Hebel es berührte.
Der Energieunterschied zwischen Hebung und Fall des Hebels stellt die an das Pendel abgegebene Antriebsenergie dar. Wenn der Kontakt öffnet, stellt der Anker den Schwerkraftarm zurück.

Eines der Probleme mit der Uhr von Gill war das schlechte Kontaktbilden. Wie immer machte der geringe Druck, der vom Pendel ausgeübt wird, die Kontaktgabe unzuverlässig.

Die Entwicklungsgeschichte der elektrischen Uhren