www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Genauigkeit der Quarze temperaturabhängig?


Autor: Merk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin moin

ich versuche hier seit Tagen, eine genaue Sekunde mit einem ganz
bestimmten 8MHz Quarz zu kalibrieren. Habs auch geschaft, nach 1 Woche
Laufzeit keine nennenswerte Abweichung zu merken. Allerdings geht das
nur solange ich keinen anderen 8ter nehme. Das liegt wohl an der
Herstellungsungenauigkeit. Die variiert bei jedem Teil.

Und jetzt will ich das ganze aber in einer anders temperierten Umgebung
einsetzen. Ist dem Quarz das egal?

Autor: Bob (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dem Quarz: Ja

Hab mal mittels PWM eine Schrittmotor gesteuert.
Um zu prüfen, ob die Frequenz stabil ist, mal ne Ladung Kältespray
auf den Quarz abgefeuert. Am Oszi waren keine Veränderungen.

Autor: Frank (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nix da! Quarze sind ziemlich temperaturabhängig. Deshalb werden in
Messgeräten auch Quarzöfen eingesetzt um die Änderungen der
Umgebungstemperatur möglichst auszugleichen.

bye

Frank

Autor: Jansen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
richtig - quarze sind temeraturabhängig

die frequenzstabilität über der temperatur wird in ppm (parts per
million) angegeben. also im datenblatt gucken.

Autor: Fred (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So?
ein Beispiel:

Standardquarz im Gehäuse HC18/U
Frequenz: 8,0 MHz
Modus: Grundton
Cl: 32 pF
Rsmax: 35 Ohm
TK: +/- 30 ppm
Frequenztoleranz: +/- 30 ppm

ppm = Parts per million

Bei 8MHz sind das 240 HZ , das macht 0,003% Abweichung

Autor: johnny.m (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Genau. Die Abweichung, die man in einem Oszi-Bildschirm darstellen kann,
ist so gering, dass sie nicht auffällt. Aber da sind ja auch nur ein
paar Zyklen des Taktsignals drauf (mal das Beispiel Schrittmotor
aufgreifend). Wenn man den Motor mal nen Tag laufen lässt und die
Umdrehungen zählt, dann wird man recht schnell feststellen, dass er bei
anderen Temperaturen auch andere Drehzahlen macht. Und mit der Uhr ist
es halt das selbe. Eine Abweichung von 10ppm macht in einer Sekunde
grad mal 10µs aus, pro Tag ist das schon fast ne ganze Sekunde...

Autor: Heinz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn Quarze so empfindlich sein sollen, wie ist das dann bei
Armbanduhren gelöst worden?

Wenn du stabile Zeiten haben willst, nimm ein DCF Modul.

Autor: Jansen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Fred

"Frequenztoleranz: +/- 30 ppm" ist aber nicht die Abweichung in
Abhängigkeit von der Temperatur, sondern die grundsätzliche maximale
Abweichung die vom Hersteller bei einer bestimmten Temperatur
garantiert wird.

normalerweise gibt es zwei Angaben wie unten im beispiel.

Frequenztoleranz bei 25° = 50ppm
Frequenzstabilität vs. Temperatur = 30 ppm

macht dann in Summe eine maximale Abweichung von 80 ppm

Autor: Rolf (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Temperatur wird wohl mit "TK: +/- 30 ppm" gemeint sein.

Autor: johnny.m (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
TK ist aber der Temperaturkoeffizient. Der ist nur falsch angegeben (es
fehlt die Angabe, über welchen Temperaturbereich die +-30ppm gelten).
Und das ist genau das, was Du als 'Frequenzstabilität vs. Temperatur'
bezeichnest, aber auch bei Dir ohne Temperaturangabe...

Autor: Jansen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ups - sorry - habbisch übersehen :)

Autor: johnny.m (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach ja, 'TK: +/- 30ppm' macht natürlich überhaupt nicht viel Sinn. Der
TK hat ein eindeutiges Vorzeichen!

Autor: Jansen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@rolf
das übersehen meinte ich auf deinen beitrag bezogen


@johnny m.
ich hab hier z.b. nen datenblatt da ist der temperaturbereich des quarz
angegeben.sollte man ja auch eigentlich von ausgehen das dies angegeben
wird.

Autor: johnny.m (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja, wie gesagt, ohne die Angabe ist das Ganze wertlos...

Autor: tastendrücker (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Wenn Quarze so empfindlich sein sollen, wie ist das dann bei
> Armbanduhren gelöst worden?

Die Temperatur ändert bei Armanduhren wenig (solange am Arm getragen).
Bei häufigem Ab- und Anlegen geht sie schon ungenauer.

Autor: Jansen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach ja - und die Frequenz ändert sich übrigens auch mit dem Alter des
Quarz.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Bei 8MHz sind das 240 HZ , das macht 0,003% Abweichung

Jo, ziemlich viel also. Zum Vergleich:

Eine Woche hat 604800 Sekunden. 0,003% davon sind 18,144. Das wäre also
eine Abweichung von 18 Sekunden pro Woche.

Autor: Rolf (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein Atmel ist keine Uhr!

Wenn du eine genaue Uhr bauen willst, nimmn DCF.

Ausserdem, gegenüber einer normalen mechanischen Uhr ist das immer noch
aktzeptabel.

Meine jetzt nicht die kiloeuro Uhren.

Autor: Peter Dannegger (peda)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"Ein Atmel ist keine Uhr!"


Stimmt, aber man kann prima Uhren damit bauen !


Besser eine Minute pro Jahr ist durchaus drin, wenn man MHz-Quarze
(z.B. 11,0592MHz) verwendet und sie einmal abgleicht.

kHz-Quarze (z.B. 32,768kHz) sind aufgrund ihres anderen Aufbaus weniger
stabil und stärker temperaturabhängig.

Warum man sie trotzdem nimmt liegt daran, daß sie weniger Strom
brauchen und die Genauigkeit ausreichend ist.


Peter

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
um die temperatureinflüsse kleinzuhalten gibts mehrerrere Lösungswege,
aber alle natürlich teurer:

- besseren Quarz (was mit kleinerem tk und ähnlichen Schönheiten im
Datenblatt suchen)

- Temperaturkompensierte Quarzoszillatoren

- temperaturmessung per Sensor möglichst am Quarzgehäuseund daraus
"korrekturwert" ableiten, und dann z.B. im Programm mal ein paar
Warteschleifen drehen

- Temperaturstabilisierte Quarzoszillatoren (die sind in einem
thermostatischen "Ofen"), fertig oder als lowcostlösung einen
quarzheizer von db6nt/kuhne electronic auf den Quarz schrumpfen
(40°-Thermostat)

Mit diesen Methoden sind aber Effekte wie Quarzalterung (wenn
vorhersehbar: Im Programm einfach durch Zeitverschwender ausgleichen)
oder der frequenzoffset beim frischen Quarz totgeschlagen (Möglichkeit
hiergegen: Hausinternes "Normal" mit guter Frequenzstabilität und
Vergleich dessen gegen die zu korrigierende Quarzschaltung. Dann kannst
du die Frequenzdifferenz ermitteln und im Programm durch
Zeitverschwender kompensieren).

ganz edel sind natürlich:

- rubidiumnormale

- cäsiumnormale

- oder halt ankopplung an normalfrequenzen/taktnormale/zeitnormale:
Sendefrequenzen von Rundfunksendern, Zeilenfrequenz des ZDF, DCF77.
Dann kannst du sogar mit "Rückführbarkeit auf nationale Normale"
prahlen :-)

Hat das geholfen ?

Grüße,
Hendrik, DG3HDA

Autor: ppm-ler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein Tk von 30ppm ist schon eine bessere Ausführung.

Standard CPU-Quarze haben 50 oder gar 100ppm.

Autor: Benedikt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und wenn es ganz billig sein soll:
Steckdose !

Die 50Hz sind super langzeitstabil. Da kommt kein Quarz auch nur im
geringsten ran: Nach einem Jahr nichtmal 1 Minute Abweichung gegenüber
Funkuhr.

Autor: Fred (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Benedikt,

also die Idee ist ja ganz gut. Aber ich bin der Meinung, dass ein Quarz
doch wesentlich genauer geht.

Eine Minute Abweichung im Jahr, das sind:
1 Minute geteilt durch (365Tage*24Stunden pro Tag*60minuten pro
Stunde)

gleich

1/525600=1,9*10^-6=1903(OK, aufgerundet)ppm

Und das sind wohl deutlich über 30, 80 oder auch 100ppm, die ein Quarz
so mitbringt.
Gruß

Fred

Autor: Karl heinz Buchegger (kbucheg)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
1,9 * 10^-6  sind doch wohl eher 1,9 ppm

(Oder hab ich grad eine Denkblockade ?)

Autor: johnny.m (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Karl Heinz:
(Nein, hast Du nicht...)

Autor: Monni (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was ist eigentlich der Grund das Quarz-Armbanduhren so genau gehen? Ich
habe schon mehrere bessesn und keine ging mehr als 2 s pro Woche
falsch. Das kommt auf weniger als 3.5 ppm. Die meisten lagen bei einer
Sekunde, also etwa 1,6 ppm. Da sind doch kHz Quarze drinnen, wieso
gehen die trotzdem so genau?

Monni

Autor: Benedikt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Theoretisch sollte die Netzfrequenz Funkuhr genau sein. Die 1 Minute
Abweichung liegt an Störungen und einer schlechten Filterung meiner
Schaltung.
Mit etwas mehr Aufwand (z.B. ein Filter dass nur Impulse in der nähe
von 100Hz als gültig erkennt) geht es genauer.

Für Frequenzzähler o.ä. kann man die Netfrequenz aber nicht verwenden,
da diese eine Toleranz von etwa +/-30s pro Tag aufweist. Aber das
kompensiert sich über einen langen Zeitraum.

Autor: Winfried (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Könnte mir vorstellen, dass bei Armbanduhren irgendwie optimierte Quarze
eingesetzt werden. Vielleicht auch Temperaturkompensation, das wäre ja
kein großes Problem, sowas im Chip zu implementieren.

Autor: Fred (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tatsache,

habe mal wieder ppm und p(piko) verwechselt...dummer Fehler....
Gruß

Fred

Autor: Kritiker (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das mit der Netzfrequenz war nicht immer so. Als 1990 der europäische
Stromverbund neu aufgezogen wurde, genauer, als das autarke Netz von
West-Berlin an den Verbund angeschlossen wurde, war eine Zeitlang ein
Kraftwerk in Rumänien Taktmaster. Und das war, äh, sowjetische
Spitzentechnologie.
Dabei fiel die Netzfrequenz teilweise auf 49 Hz. Was alle bislang
problemlos laufenden Synchronuhren recht nutzlos machte.

Autor: Winfried (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
In der DDR konnte man keine West-Radiowecker nutzen. Die funktionierten
alle mit Netz-Synchronisation und damit gingen die am Tag 10-20 Minuten
falsch. Es gab damals sogar Bauanleitungen, wie man die Radiowecker auf
Quarz umbaut.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.