Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : recht ungewöhnliche alte Uhrenquarze?
Hallo Forum,
ich habe hier beim Umzug unserer Firma einige Sachen vor der Schrottpresse retten können. Jetzt bekomme ich gerade wieder einen Beutel Quarze zwischen die Finger, deren Aufdruck mich etwas irritiert. 3276.8 und NDK. Hinten ist ein Datecode drauf. 95. Also wohl tatsächlich älter. Das Gehäuse ist recht groß mit 20 x 17mm. Bin davon ausgegangen, daß ich es mit 32,768 KHz Quarzen zu tun habe. Also fix mal nen Oszillator aufgebaut, Oszi ran und messen. Nüscht mit Kiloherz, auch wenn es die Größe vermuten ließe. Es sind tatsächlich 3,2768 MHz Schwinger. Als Oszillatorschaltung habe ich ganz Vintage eine Röhre genommen. Die 2SH27L aus Russistan. Die Frequenz entspricht nicht ganz dem Aufdruck. Das sei dem Messverfahren (Oszi) und den aus der Krabbelkiste gekramten Ballast C's zu verdanken. Habe gerade einen 22pf und einen 33pf zur Hand gehabt. Ich weiß... schlampig... Aber meine Frage jetzt, hat jemand zu den Dingern Infos? Welche kapazitive Grundlast brauchen die um auf ihrer Nennfrequenz zu schwingen. Wieviel ppm werden die haben? Ob es lohnt, ne Uhr damit zu bauen?
Gruß Ingo
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Natürlich lohnt der Einsatz. Gerade die "grossen" Quarze sind ziemlich genau und stabil. Siehe zB
http://www.progforum.com/showthread.php?111-Unterschiede-bei-Quarzen&
Hallo nochmal...
ich werde mir mal eine kleine Schaltung basteln und einen solchen Quarz im Langzeittest betreiben. Runterteilen auf herkömmlichen Weg geht nur, wenn man ne 50 Hz basierende Uhr hat. Ich bastele mir mit nem PALCE 16V8 einen Teiler 100: 1 zusammen und beobachte die Genauigkeit mal über einen Zeitraum. Klar, könnte auch nen normalen Zähler hernehmen und die 100 decodieren. Ist aber zu viel TTL Grab. etwas "Neu - Vintage" mit SPLD darf schon sein ;)
Gruß vom Ingo
Hollero Forum
war gerade etwas am Basteln mit Quarzen und habe mit dem 4007 und einem 4,194304MHz Quarz einen Oszillator aufgebaut. Als Ballast habe ich auf der einen Seite 22pf, auf der Anderen Seite 10pf plus Trimmer 1,5-15pf. Irgendwie hatte ich wohl im Moment den goldenen Dreh erwischt... Die Frequenz pendelt so um +/- 2 Stellen. Ich schiebs mal auf das Messgerätchen, obwohl ich das an einem DKD kalibrierten Agilent auf 10.000000 MHz justiert habe. Aber sei's drum. Wenn ich das jetzt temperaturstabil verpacke, reden wir hier über eine Gangabweichung von +/- 1,5 Sekunden / Jahr!!!!! Alterung des Quarzes mal außer Betracht gelassen. Hihi, Präzision fetzt :D
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Gruß Ingo
Hallo Ingo,
die Alterung wirst du schon in den Griff bekommen. Immer mal wieder
nachstellen, am Anfang öfter, später immer seltener. Das Hauptproblem
mit solchen Oszillatoren ist aber der Temperaturgang, da solltest du
noch testen.
Gruß, Guido
Hi Guido,
den Temperaturgang beobachte ich jetzt schon ein paar Tage. Ich habe den Oszillator im Betrieb und permanent den Zähler dran. Die Frequenz geht über den Tag gesehen so ca. um 3-4 Hz ins Minus vom Soll. Dazu habe ich mir überlegt, einfach den Quarz einzupacken und ihn ala Ofen zu heizen. Irgendwo gabs da vor Jahren mal einen Beitrag in einer Zeitschrift. Weiß nicht, obs Elektor oder ELV Journal war. Da wurde ein Alublock so gefräst, daß er passgenau den Quarz und einen 2N3055 aufnehmen konnte. Es ist vermutlich Overkill, aber ich habe immernoch im Hinterkopf, ein Frequenznormal zu bauen, mit dem wir auf Arbeit unsere Gangmessgeräte kalibrieren können. Der Messaufbau mit Generator und Zähler zur Beobachtung ist krampfig. Zumal die Messung kapazitiv mit einer Sonde (FET mit offenem Gate) an einer offenen BNC Buchse erfolgt. Die Gerätschaften interessieren sich nur für 32,768 KHz. Und 4,194304 MHz kriegt man schön runtergeteilt. Wenn man diese "Quarzbox dann im Dauerbetrieb laufen lässt, ist die Frequenz sicher recht stabil. Mir ist nämlich aufgefallen, daß das Einschwingen nach dem Wiedereinschalten doch recht lange dauert und man oft um ein Nachjustieren nicht rumkommt. Wenn der Oszillator aber einmal läuft und sauber justiert ist und man den Temperaturgang vernachlässigen kann, sind scheinbar 0,2ppm machbar. Ich habe den Oszillator jetzt momentan mit einer Abweichung von -0,095 ppm laufen.Excel rechnet mir dazu eine Gangabweichung / Jahr von -3 Sekunden aus. benötigen tue ich zum Justieren der Gangmessgeräte 0,1 - 0,2 sek/D. Es sieht brauchbar aus, weil ich 2 Potenzen besser liege. Könnte ne Alternative sein zum fummeligen Aufbau mit den ganzen Messmitteln. Vermutlich wäre es aber angezeigt, diese "Quarzbox" öfter als 1 mal im Jahr zu kalibrieren. Zumindest die erste Zeit. Hat irgendwer Informationen zum Altern von Quarzen. Habe gelesen, daß manche Hersteller ihre Quarze für einen Zeitraum X bei 80°C lagern. Das Altern sollte doch eigentlich im Ofenbetrieb auch zügiger laufen. Ist die Alterung eigentlich so zu sehen, daß sie irgendwann mal aufhört oder geringer wird? Exponentiell abnimmt sozusagen. Hach, man hat sich viel zu wenig mit diesen Bauteilen befasst....
Gruß Ingo
Hallo Ingo,
so etwas hatte ich auch mal geplant, Schaltung findest du in Elektor 1/1986. Es ist aber
recht fragwürdig ob man damit ein zufriedenstellendes Ergebnis hinbekommt und letztendlich
habe ich bei ebay günstig einen OCXO erstanden der richtig gut ist.
Die Alterung erfolgt in zwei Schritten: Zunächst baut der Quarz Stressschäden durch die
Produktion (Kontaktierung, Einfassen...) ab. Dies erfolgt i.W. im ersten Betriebsjahr und
bedingt ca. monatliches Nachstellen. Später macht sich die Kristallheilung bemerkbat, die
fast ewig weitergeht und jährlichen Abgleich erfordert.
Standardquarze sind für Ofenbetrieb nicht optimal, da ihr Temperaturgang recht steil ist. Da
muss die Temperatur sehr exakt eingehalten werden. Spezielle Ofenquarze sind hierfür besser
geeignet.
Um absolute Genauigkeit zu erreichen, musst du den Generator disziplinieren, z.B. gegen DCF77.
Um auf 0,2 ppm zu kommen, müssen zur Feststellung einer Abweichung 5 Millionen Schwingungen
ausgewertet werden. Das dauert bei DCF77 fast 100 Sekunden. Die Disziplinierung wird
daher sehr zeitaufwändig, im Grunde musss dann der Generator permanent durchlaufen.
Ich bin mal gespannt, was du hinbekommst.
Grüße, Guido
die Synchronisation mit der DCF77 Uhr ist das optimale für so ein Eichnormal. Das beobachten mit einem Zähler bringt wenig, wenn der nicht 2 Zehnerpotenzen besser ist wie der Quarz. Ein Quarzthermostat ist bei Eichnormalen gängige Praxis. Der Temperaturumkehrpunkt bei Quarzen liegt in der Regel bei 70 Grad. Auch bei 20 Grad Quarzen macht es Sinn, diese in einen Kalten Thermostaten zu stecken, um kurzzeitige Schwankungen der Zimmertemperatur abzufangen. Für ein eichnormal nimmt man immer mechanisch grosse Quarze, da diese stabiler wie ihre kleinen Brüder arbeiten. Wichtig ist auch, das die Ballaskapazitäten den Temperaturgang des Quarzes genau ausgleichen und die aktiven Bauteile möglichst locker angekoppelt sind, damit deren Einfluss gering ist.
Hallo,
habe mir überlegt, den ganzen Kram in ein kleines Gehäuse zu stricken. Einen kalten Ofen sozusagen. Ich denke, es macht nicht viel Sinn, einen 25°C Quarz auf 75°C hochzuheizen. Vermutlich driftet er dann soweit weg, daß ich ihn nicht auf Nominalfrequenz gezogen bekomme. Habe ne kleine Schaltung aus 4007 und 4024 zusammengerödelt. Mal sehen, wie stabil der Kram in Styropor ist. Ich muss nach Jahren der Abstinenz mal wieder meine Ätze anwerfen und ne Platte durchziehen. Ob ich das noch hinkriege? :D Die Schaltung ist simpel. Oszillator macht der 4007 zusammen mit etwas Randbeschaltung. Mit dem 4024 teile ich die 4.194304 MHz nur auf 32,768 KHz runter. Die Pegelwandlung übernimmt ein BS170. Charmanterweise habe ich die Quarzfrequenz gleich nochmal original mit raus gelegt. Das Ganze dann in ein altes 50x 50mm Ofengehäuse und vorher etwas mit Styropor verpacken. Mal sehen...
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Gruß vom Ingo, den's mal wieder gepackt hat, mit maximalem Aufwand Minimales zu erreichen :D
fein, fein :)
Ich gebe allerdings zu bedenken, mit Digitalchips auch wenn CMOS, schwing der Quarz aperiodisch und ist damit recht instabil. Der Quarz wird ganz einfach zu hart rückgekoppelt und liegt damit im "breiten" Bereich seiner "Durchlasskurve" . Bei hoher Genauigkeit ist es erstrebenswert, nur soviel zurückzukoppeln, das er gerade schwingt. Dann sitzt er fast auf der Spitze seiner Kurve und kann nicht weit weg. Also, einen FET als Verstärker, der den Quarz mit Sinus ansteuert, lose ankoppelt und dann mit nem Trigger begrenzen. Hochwertige Quarzschaltungen arbeiten nach dem Prinzip hochohmiger Sinusgenerator > Trennstufe/Impedanzwandler > Trigger > Ausgangsvertärker. Die Betriebspannung der ersten Stufe sollte stabilisiert und mit nF/pF "entrauscht" sein. Kommt immer drauf an, ob das Ding wie angenagelt stehen soll und ob der Aufwand das Ergebniss rechtfertigt.
Hi Gerd,
der 4007 ist doch ne reine Mosfetkiste. Habe überlegt, aufm Steckbrett mal was mit Russen J-Fet's (KP 103, 303 oder 350)zusammenzuhäkeln. Pierce oder Colpitts. Hätte auch noch SMY 51, 52 und 60 rumfliegen. Und die brauchts ja sonst für nüscht mehr. Ich und mein olles DDR Lager. Ich kann mich von dem Zeug einfach nicht trennen :D
Gruß Ingo
Hallo Ingo,
für das Steckbrett mal meine Lieblingsschaltung für sehr
stabilen Quarzbetrieb. Bis 10 MHz ist sie recht problemlos,
dimensionieren musst du halt nach Anwendung. Ev. erst
in LtSpce simulieren, aber das ist ja unsportlich. ;-)
Gruß, auch an Gerd H., Guido
@Guido,
deine Zeichnung (Typ) kommt mir doch bekannt vor--Kicad?--:D
Hallo,
habe jetzt einige Experimente mit den dicken Quarzen hinter mir. Eigenartigerweise schwang der mit dem 4007 aufgebauten Oszillator sehr unstabil. Wenn mir auch der Sinus besser gefallen hat (Oberwellentechnisch), habe ich nun ein TTL Konzept aufgebaut. Einfach den Quarz über 2 Nand Gatter (74S00), die jeweils 330 Ohm vom Eingang zum Ausgang haben, zwischen 1. und 2. Gatter 10 nf. Zum Quarz in Reihe eine Parallelschaltung aus 3,9pf und 1,5 - 16pf Trimmer und fertig. Die restliche 2 Gatter habe ich als Pufferstufen genommen. Meine Vermutung, die Quarze brauchen 18pf als Last. Zumindest in Serienresonanz ist das in etwa eingestellt. Die Frequenz steht wie eine 1. Weiter habe ich mir einen GAL gebrutzelt, der einen Teiler beinhaltet, den ich mittels Außenbeschaltung (7 Pins zum voreinstellen) von 2:1 auf 128:1 einstellen kann. Ich habe das Teilerverhältnis 100:1 gewählt, um auf 32,76800 KHz zu kommen. das funzt ganz gut. Jetzt gehts in die Langzeitprüfung. Dewrzeit habe ich 0,061 ppm Abweichung, was einen Gang von 1,925 s / Jahr ausmacht. Ich lasse die Schaltung jetzt durchlaufen und beobachte stündlich die Drift, welche sicher erst mal vom Quarz kommt, der sich einschwingen muss und natürlich von der Raumtemperatur. Beobachtet habe ich, daß die Frequenz bei Abkühlung zunimmt und bei Erwärmung abnimmt. Das gefällt mir ganz gut, weil der Keramik C als Ballast dem genau entgegenwirkt. Es wird als Temperaturkompensation noch nicht ausreichen. Mal sehen. Evtl. den Quarz bei höherer Temperatur voraltern, um die Alterung zu minimieren. Altern Quarze nicht auch durch bloses herumliegen? Die hier sind aus 1995... Achja, der Strom liegt erwartungsgemäß recht hoch. Das Moped saugt ganze 59 mA aus dem Netzteil....
Gruß Ingo
Hallo und Ho, Ho, Ho euch allen
habe den Oszillater nun seit einigen Tagen im Dauerbetrieb. Er wurde provisorisch in ein Metallgehäuse gelegt mit etwas Luft drumherum. Die Schwankungen betragen jetzt +/- 0,15 ppm über den Tag. Also 0,5Hz +/-. Finde ich schon recht OK. Das würde eine Gangabweichung von knapp 0,4 Sekunden im Monat ausmachen...
Gruß und schöne Feiertage
der Ingo
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