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Forum: HF, Funk und Felder Haltbarkeit von Quarzen


Autor: Silvia A. (silvia)
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Hallo
Ich hab 2 Fragen zur Haltbarkeit von Quarzen

1) Gibt es eine Definierte Lebenszeit wie bei Kondensatoren ? Oder kann 
ein Quarz praktisch unendlich lange Arbeiten ? Ich könnte mir 
vorstellen, das es durch die (Mechanischen) Schwingungen zu 
Materialermüdung kommt.

2) Mir ist vor ein Paar Jahren mal eine Schaltung auf den Boden 
gefallen, danach war der Quarz defekt, obwohl äußerlich keine 
Beschädigung sichtbar war. Ist das Normal ?

Autor: Ernestus Pastell (malzeit) Benutzerseite
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Silvia A. schrieb:
> 2) Mir ist vor ein Paar Jahren mal eine Schaltung auf den Boden
> gefallen, danach war der Quarz defekt, obwohl äußerlich keine
> Beschädigung sichtbar war. Ist das Normal ?

Quarze haben eine leichte und Reibungsarme Aufhängung. Beim Runterfallen 
wird wohl sich das Quarzplättchen gelöst haben. Ansonsten würde ich von 
einer sehr hohen Lebensdauer ausgehen.

Bei Elkos ist auch nur das aufgebrauchte Elektrolyt der begrenzende 
Faktor.

Autor: Carsten Sch. (dg3ycs)
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Hi,

Quarze sind mechanisch im Vergleich zu anderen Bauteilen sehr 
Empfindlich.
Gebrochene Quarzpättchen sind keine Seltenheit! Je größer die Bauform um 
so empfindlicher der Quarz... Von niedrigen zu hohen Frequenzen steigend 
(immer auf den Grundton bezogen) da die dicke der Quarzplättchen 
abnimmt.
Ich habe zum beispiel sehr oft Hand- Aber manchmal auch Mobilfunkgeräte 
aus dem BOS Bereich auf dem Tisch wo noch Schlag oder Sturz einer der 
Quarze aus dem Bereich der Frequenzaufbereitung (z.B. PLL 
Referenz)gebrochen ist.

Daher: Defekt nach Fall ist absolut normal! ZWar nicht jedes mal, aber 
relativ häufig!

Von der mechanischen Zerstörung abgesehen gibt es durch die betriebszeit 
eigendlich keine weitere Zerstörung.
Allerdings "altert" ein Quarz immer, was eine Verschiebung der Frequenz 
bedeutet. Zu Anfang ist die Alterung sehr groß, weshalb hochwertige 
Quarze eigendlich immer vorgealtert sind. (µC Quarze eher weniger, 
Referenzquarze und auch Funkquarze fast immer)
Aber selbst nach der Voralterung geht die alterung weiter aolange der 
Quarz exestiert, wenn auch mit abnehmender Geschwindigkeit. Dadurch wird 
der Irgendwann nicht mehr im vorgegebenen Bereich Resonant sein und auch 
durch Nachstimmung mittels veränderlicher Bürdekapazität (Trimmer, in 
der Schaltungstechnik für Präzisionsquarze üblich -> 
Abgleichmöglichkeit)
nicht mehr auf die Resonanzfrequenz zu bringen sein!
Wenn die Resonanzveränderung nicht hingenommern werden kann, dann ist 
der Austausch fällig!

Gruß
Carsten

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Bei guten Quarzen reden wir hier über mehrere hundert Jahre.....

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Man sollte den Quartz natuerlich unterhalb der maximalen Leistung 
betreiben. Ein Quarzhesteller sollte was zur Lebensdauer, ahem MTBF, 
sagen koennen.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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O.. oha Jetzt ! schrieb:
> Man sollte den Quartz natuerlich unterhalb der maximalen Leistung
>
> betreiben.

Richtig. Besonders fallen diesbezüglich die 
Quarzzerbröselungsschaltungen aus den 70ger Jahren mit 2 Stück SN7400 
Gattern auf. Mit HEF4011 bestückt waren sie schon etwas besser. Einen 
guten hochstabilen und rauscharmen Quarzoszillator zu bauen ist eine 
Kunst für sich. Es gab mal ein Buch . Es nannte sich Quarzkochbuch. Da 
ist vieles interessante beschrieben. Es geistert irgendwo zum Download 
im Netz herum.

Ralph Berres

Autor: MaWin (Gast)
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> Ist das Normal ?

Kommt zumindest öfters vor.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ralph Berres schrieb:
> Es gab mal ein Buch . Es nannte sich Quarzkochbuch. Da
> ist vieles interessante beschrieben. Es geistert irgendwo zum Download
> im Netz herum.
>
> Ralph Berres

Gibts immer noch im QSL-net, aber wesentlich schneller direkt bei der Fa 
von Bernd Neubig unter
http://www.axtal.com/index-deutsch.html
Technische Infos anklicken, da ist es dann gelistet.
Ganz unten auf der Site mit dem Buch ist der komplette Download.
Seine anderen Veröffentlichungen sind ebenfalls lesenswert.

Arno

Autor: Funkamateur (Gast)
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Hallo Silvia A.,
ein Quarz altert in den ersten 3 Wochen extrem, danach die folgenden 
20-22 Jahre kaum danach wieder so extrem das du ihn nicht mehr 
gebrauchen kannst. Wennn man den Quarz zur Stabilisierung sagen wir in 
einen Quarzofen betreibt bei 80 Grad damit er stabil läuft kommt es in 
den ersten 3 Wochen zu Abweichungen, danach steht er auf der Frequenz 
und arbeitet stabil, erst anch Jahren geht er wieder und ist dann 
wirklich tot. Gute Quarze sind von der Eifel in Daun. 
http://www.quarztechnik.com/ Die nutzen wir schon seit Jahrzehnten und 
die sind gut. Die sind dort sehr informativ. Wenn du da irgendwelche 
Fragen zu hast einfach anrufen und fragen.

Autor: EMU (Gast)
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Funkamateur schrieb:
> danach die folgenden
> 20-22 Jahre kaum danach wieder so extrem das du ihn nicht mehr
> gebrauchen kannst.

Das ist ja interessant, wo kommen denn diese scharfen Grenzen her ??
Durch welchen Mechanismus stirbt so ein Quarz dann ??

Funkamateur schrieb:
> danach steht er auf der Frequenz
> und arbeitet stabil, erst nach Jahren geht er wieder und ist dann
> wirklich tot.

Wie verhält es sich bei solchen Temperaturen mit den Jahren ?
Sind das dann weniger Jahre ??

Wäre schon toll wenn Du das einmal erklären könntest !

EMU

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Das hatte mich auch gewundert. Wie wäre die Angabe einer Quelle?
Muß mal nach meinen Funkgeräten sehen - die sind schon älter als 22 
Jahre, da geht wohl nix mehr ;-))))

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Funkamateur schrieb:
> ein Quarz altert in den ersten 3 Wochen extrem, danach die folgenden
>
> 20-22 Jahre kaum danach wieder so extrem das du ihn nicht mehr
> gebrauchen kannst.


Interessante Theorie. Das wuste ich auch noch nicht. Wo kann man das 
nachlesen?

Ralph Berres

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Das brauchen Quarze Millionen Jahre zum Wachsen. Werden gesaegt und 
geschliffen und werden nach grad mal 20 Jahre muerbe ... sowas ...

Autor: Carsten Sch. (dg3ycs)
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Hi,

Sauff Flaschenbier schrieb:
> Das brauchen Quarze Millionen Jahre zum Wachsen. Werden gesaegt und
> geschliffen und werden nach grad mal 20 Jahre muerbe ... sowas ...

also Million von Jahren wächst heute nichts mehr was dann als 
Schwingquarz beim normalen Endanwender Verwendung findet. Das heute 
gebräuchliche Rohmaterial dürfte Ausschließlich im Labor entstanden 
sein. Wachstumszeit so je nach Spezifikation meist 30 - 150 Tage...
Die Wahcstumsgeschwindigkeit hat aber einfluss auf die Spätere 
Langzeitstabilität des endproduktes, je langsamer gewachsen, um so 
hochwertiger! (Ob es aus diesem Grund evtl. doch noch eine 
Nischenanwendung für "echten Bergkristall" gibt, ob vieleicht durch 
diesen tatsächlich noch stabilere Normale herstellbar wären, das weiß 
ich nicht... Glaube nicht, will es aber nicht 100% ausschließen)

Die Alterung kurz nach der Herstellung habe ich ja oben schon 
angesprochen, die wird auch wohl kaum jemand bestreiten... Den 
Erstzeitraum geben einige mit drei Monaten an, andere -wie die Fa. QT 
Daun- gibt in ihren Specs ein Wert für das erste Jahr an. Danach dürfte 
man die Alterung erst einmal vernachlässigen...

Das ein Quarz nach 20Jahren plötzlich wieder stärker altert ist 
natürlich völliger Blödsinn. Auch wenn wir immer mehr zu einer 
Wegwerfgesellschaft werden deren Produkte immer kurzlebiger sind, so 
dürften sich in fast jedem Haushalt doch eine Menge Geräte finden die 
dautlich älter sind undtrotz zahlreicher Quarze immer noch 
funktionieren...
(TV Geräte, Fernseher, alte Computer, Radios, Radiowecker, hochwertige 
Plattenspieler, Uhren mit Quarzuhrwerk und vieles vieles Mehr.)
Auch bei den Taxiunternehmen aber auch vielen Sicherheitsbehörden sind 
Funkgeräte im Einsatz die deutlich älter als 20 Jahre sind. (mein 
Ältestes Funkgerät ist zum beispiel 47Jahre alst und läuft immer noch)

Woher diese Meinung kommt, keine Ahnung. Was bei solchen Geräten, aber 
zum beispiel auch in Quarzöfen, dann probleme macht sind eher die 
anderen Bauteile, die natürlcih auch altern. Ein Quarz alleine 
funktioniert natürlich nicht... Und der Rest der Schaltung altert 
teilweise deutlich stärker. Apropo Quarzofen: In einem Quarzofen 
herschen natürlich deutlich höhere Temperaturen die immer einiges über 
den höchsten zu erwartenden Umgebungstemperaturen liegen. Je höher die 
Temperatur, je rasanter die Alterung! Das muss man auch bedenken!

Ein anderer Effekt, der vieleicht in Einzelfällen den Eindruck der 
"Plötzlich wieder rasant alternden Quarze" erwecken könnte, dürfte 
darauf beruhen das teilweise die Quarze in einem Luftdicht 
verschlossenem Gehäuse mit Feuchtigkeitsfreier Schutzatmosphäre 
vertrieben werden. (Halt um die Alterung zu reduzieren)
Je nach Lager/Betriebsbedingungen kann es aber passieren das irgendwann 
von Luftdicht keine Rede mehr ist und Luftfeuchtigkeit eindringt, was 
dann die Alterung wieder stark beschleunigt...
Aber ob - und wann- dies passiert hängt von so vielen Faktoren ab, da 
kann man gar nichts auch nur ansatzweise angeben... Bei den meisten 
Geräten mit Quarzen in Schutzgasatmosphäre dürfte die Lebensdauer des 
Quarzes das kleinste Problem sein - Ausser das Gerät fällt auf den 
Boden!

Gruß
Carsten

Autor: Funkamateur (Gast)
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Hallo EMU, Jochen Fe.,
wir Funkamateure betreiben die Relaisfunkstellen in Deutschland und 
Europa und Weltweit auf hohen Standorten seit Jahren und Jahrzehnten. In 
Deutschland ist die Temperatur 80 Grad im Quarzofen. Die 
Aussentemperaturen auf dem Berg sind in Deutschland zwischen minus 20 
Grad und Plus 60 Grad. Thermometer hängt an der Wand am Standort. Die 
Relaisfunkstellen laufen 24 Stunden 7 Tage die Wochen, bis auf 
Blitzeinschläge und Stromausfälle. Ich werde die Kollegen in den warmen 
und kalten Klimazonen mal fragen wie sich dort die Temperaturen und 
Mechanismen auswirken. Also eine Quelle gibt es dafür nicht. Das ist 
Erfahrung und wenn das Relais nach 22 Jahren nicht mehr auf der Frequenz 
steht und alle übrigen Komponenten ausgetauscht sind bleibt nur noch der 
Quarz und wenn der Quarz rausgenommen und ein neuer reingesetzt ist und 
das Relais wieder klappt wofür brauche ich dann noch eine Quelle. Auch 
Funkamateure haben ein Portemonnaie und wir kaufen nur ein neues Bauteil 
wenn es wirklich über die Wupper geht. Ein Schwingquarz Paar kostet fast 
70 Euro und das reist ein grosses Loch in eine kleine Relaiskasse. Wir 
Funkamateure werfen grundsätzlich nichts weg. Wir haben einen Lötkolben 
und horten und messen und bewaren oder reparieren und zwar nur das was 
wirklich nötig ist. Ein Funkgerät in einem Auto hat natürlich nicht so 
grosse Temperaturschwankungen wie ein Auto auf einem hohen Berg welches 
einen Quarzofen auf 80 Grad betreibt. Wir haben übrigens ein Storno CQF 
für verschiedene Amateurfunkbänder. Die Stornogummis sind in 
regelmässigen Abständen immer erneuert worden. Das Relais ist an der 
Wand auf einem Betonboden fest montiert in einem Kirchturn und dort 
kommt keiner hin und das Relais läuft und läuft und läuft und wenn ihr 
mal die Relaisbetreiber fragt haben die meisten Älteren die schon lange 
ein Relais betreiben die gleichen Erfahrungen mit den Quarzen.

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Hallo "Funkamateur",
ich habe die Lizenz seit 1983. Seit noch mehr Jahren habe ich privat und 
beruflich mit HF zu tun. Auch unser Ortsverband betreibt 
Relaisfunkstellen, die erste seit nunmehr gut 20 Jahren (DB0PX), es sind 
noch 2 D-Star-Relais dazu gekommen. Davor war es der einzige 
RTTY-Repeater bundesweit.
Die Gretchenfrage wurde noch nicht beantwortet: Warum geht ein Quarz 
nach 20 nis 22 Jahren kaputt (oder driftet zu stark), welcher 
Mechanismus greift da. Die Vor-Alterung bei Quarzen und Quarzöfen kenne 
ich, laut Datenblatt so 2-4 Wochen. Temperatur im Ofen so um die 65 
Grad.
Also: Wie läßt sich diese Erkenntnis belegen, wo kann man es nachlesen?

Autor: Martin (Gast)
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Also, dass "Funkamateur" ein Funkamateur ist - glaube ich erst dann, 
wenn er sein Rufzeichen postet. Ist vielleicht ein Vorurteil von mir, 
aber Funkamateure treten einfach anders auf.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Martin schrieb:
> Also, dass "Funkamateur" ein Funkamateur ist - glaube ich erst dann,
> wenn er sein Rufzeichen postet. Ist vielleicht ein Vorurteil von mir,
> aber Funkamateure treten einfach anders auf.

Ich auch. ;-)

Autor: Ex Funkamateur (Gast)
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Zitat:
Also, dass "Funkamateur" ein Funkamateur ist - glaube ich erst dann,
wenn er sein Rufzeichen postet.

Das glaube ich auch! Gibt es denn überhaupt noch Funkamateure. Habe 
letztens mein Yaesu VX-3 mal wieder in Betrieb genommen und auf 2m war 
nur tote Hose (auf 70cm übrigens auch). Zugspitzrelais Fehlanzeige, 
Münchner Stadtrelais auch nix los. Mir scheint die Funkamateure sind 
inzwischen ausgestorben oder kommunizieren lieber über ihre Handies. Die 
guten alten Zeiten sind scheinbar vorbei. Schade!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Nun, zumindest die kurze Welle leidet keinen Mangel an aktiven OMs. ;)

Autor: Funkamateur (Gast)
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Hallo Jochen FE,Martin, Ex Funkamateur,
es kommt immer auf die Qualität der Bauteile und der Verarbeitung an. 
Ein Quarz in einem Glas Gehäuse, mit niedriger widerstandsbelastung, in 
Hoher Güte, mit wenig Schwankungen der Temperatur, in einem vom 
Quarzhersteller kompletten Gehäuse witterungsbeständig mit Quarzofen 
verhält sich nunmal etwas anders als ein Quarz der Mobil im Auto 
rumfährt. Wenn man die Bauteile etwas überdimensioniert halten sie 
länger.
Hallo Ex Funkamateur, wenn ein Relaisbetreiber vom Relais auf dem Berg, 
immer älter wird und in die Jahre kommt, kann er nicht mehr so wie du 
als junger Spunt hochkrakseln, mal eben defekte Komponenten austauschen, 
mit einer neuen Hüfte bzw. Knieoperation in sein Bergzeug steigen und 
mit allen Sack und Pack und Messgeräte hochklettern. Das kann man 
vielleicht im Sommer aber nicht im Winter und nur im Team über Jahre und 
Jahrzehnte. Im Winter wird gelötet und im Sommer renoviert. Im Kochbuch 
von den Quarzen steht schon sehr viel über Alterung drin. Auch waren 
Vorträge von den Funkamateruen in Dorsten und Weinheim dieses und 
letzten Jahres.  Vig,J.R.: Resonator Ageing, Proc. IEEE Ultrasonic 
Symposium (1977), S.848f. Auch hatte Henning Christof 
Weddig,DK5LV,Quarze, Quarzoszillatoren, unbekannte Wesen einen Beitrag 
und im Skript ein Bericht über Quarze wo all diese Dinge besprochen und 
man konnte während des Vortrages sogar fragen zur Alterung stellen. 
Wurden von einige auch gemacht. Übrigens müssen Funkamateure im 
Amateurfunk und nicht im Internet ihr Call posten.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Gerade wirds mir schlecht. Muß ich doch nun einen großen Teil meines 
technischen Wissens auf den Müll bringen. Funkamateur - You made my day!

Autor: Hans Mayer (hansilein)
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Großteil deines technischen Wissens = Quarze sterben nicht nach 22 
Jahren?

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Manche schon. ha ha.

Hier mal was klassisches:
www.umbc.edu/photonics/Menyuk/Phase-Noise/Vig-tutorial_8.5.2.2.pdf

Seite 98 und drumherum

Autor: df1as (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Manche schon. ha ha.
>
> Hier mal was klassisches:
> www.umbc.edu/photonics/Menyuk/Phase-Noise/Vig-tutorial_8.5.2.2.pdf
>
> Seite 98 und drumherum

Und was lesen wir dort: Die Alterung ist konvergent (log)!!!

Mehr zum Thema Ausfallursachen gibt's auf Seite 241:
Wear-out mechanism quartz: NONE

Autor: df1as (Gast)
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Sry, divergent - aber mit log-Characteristik kommen dann schon 
Jahrhunderte heraus, bis die Frequenz außerhalb des gewünschten 
Abstimmbereichs liegt. Jedenfalls ist kein Term erkennbar, der ein 
beschleunigtes Sterben wie bei der bekannten Badewannenkurve ergibt.

Beim gestorbenen Relais-TRX ist vielleicht die Höhenstrahlung 
verantwortlich. Total-dose liegt nach 22 J über dem Limit ...

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Nachdem das Quarz mal auf den Fliesenboden fiel, dann in einer viel zu 
starken Oszillatorschaltung eingebaut wurde, fiel es eben nach 22 Jahren 
aus...

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