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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik können quarze korrumpieren ??


Autor: fksystems (Gast)
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Ich habe mir so ne schaltung mit ATtiny11 und nem 4 MHz quarz gebaut.

da der ATtiny11 nur mit so einem spezial-modus programmiert werden
kann, erfordert das, daß wärend des programmierens, da wo mein quarz
dran ist, das takt-signal zum programmieren gesendet wird.

auch habe ich statt dem 22pF kondensator an dieser stelle, wo man auch
sonst den externen takt eines oszillators einspeisen würde, einen 0-40
pF Drehkondensator eingebaut.

jetzt habe ich das ding als uhr laufen lassen und geguckt, ob es genau
ging.

es ging immer 3-5 sec in 12 stunden vor, egal wie ich den
drehkondensator einstellte.

am ende hat sich herausgestellt, daß das quarz offenbar nicht in
ordnung war. ich hatte noch ein anderes anderer kleinerer bauform und
habe dieses reingemacht. seitdem geht die uhr wesentlich weniger vor
(nur noch vielleicht 0,5 - 1 sec am tag)

jetzt die frage:
könne quarze, wenn man sie mit einer frequenz, die nicht der
vorgegebenen frequenz entspricht und stark von dieser abweicht,
betreibt, irgendwie innendrin kaputtgehen oder brechen?

..oder könnte das quarz durch den sehr breit einstellbaren
drehkondensator kaputt gegangen sein?

können quarze überhaupt durch elektrische fehlbehandlung kaputt gehen
oder könnte ich nur ein fehlerhaftes quarz erwischt haben?

was meint ihr dazu?

Autor: Malte Bayer (Gast)
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:-)
1) Quarze laufen entweder mit der vorgesehenen Frequenz oder gar nicht
2) Der Drehkondensator bringt dir keine Taktveränderung, er bewirkt
allerhöchstens ein "nichtschwingen" des Quarzes, wenn er zu niedrig
oder zu hoch eingestellt ist :)
3) ist mir nicht bekannt, ob man einen Quarz mit falschen
Kondensatorwerten schrotten kann (denke eher nicht).

Wenn deine "Uhr" falsch geht musst du entweder dein Programm
korrigieren oder einen anderen Quarz mit einer anderen Frequenz
benutzen.

Autor: Khani (Gast)
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Also, wenn man sich mal das Funktionsprinzip eines Quarzes anschaut
(piezoelektrischer Schwinger), dann sieht man : Die größte
(mechanische) Belastung des Quarzes liegt im Resonanzpunkt, also im
Normbetrieb. Sollte man aber mit einer sehr hohen Gleichspannung
drangehen, dann könnte ich mir vorstellen, dass es den Quarz zerhaut.
Da muss man dann aber schon einiges spendieren, denke ich.

MfG, Khani

Autor: fksystems (Gast)
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>> 2) Der Drehkondensator bringt dir keine Taktveränderung, er bewirkt
allerhöchstens ein "nichtschwingen" des Quarzes, wenn er zu niedrig
oder zu hoch eingestellt ist :)

für was findet man dann schonmal in sehr teueren uhren
drehkondensatoren zum nachregeln, mit welchen man die uhren dann
schonmal teilweise sehr genau eingestellt kriegt..


>> Wenn deine "Uhr" falsch geht musst du entweder dein Programm
korrigieren oder einen anderen Quarz mit einer anderen Frequenz
benutzen.

ich habe ja geschrieben, daß die uhr mit einem anderen quarz völlig
gleicher frequenzangabe (fast) genau läuft..
also kann es kein programm-problem sein.


..aber wenn das so, wie ihr geschrieben habt, so ist, daß ein quarz
davon nicht kaputtgehen kann, dann nehme ich mal an, daß ich schon ein
fehlerhaftes erwischt habe.

dann müßte das andere ja ohne probleme laufen.

Autor: slaby (Gast)
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Hallo
Selbstverständlich kann man ein Quarz zerstören.
Wenn du mehr als 1 mA strom durch so ein fliessen lässt.
Mit kondensatoren , falschen Frequenzen nicht.
Es gibt Generatoren mit denen man die Frequenz eines Quarzes ziehen
kann (plus minus 3 bis 5 % von der Mitte). Leider habe ich die
Schaldbilder nicht mehr (im Ausland).
Versuch zu Googeln.
Allerdings muß der mikroprozessor immer die gleiche Zyklen durchlaufen,
also keine Aufgaben mehr wenn du wirklich auf eine sekunde pro Monat
kommen willst , und die Temperatur muß
ziemlich konstant gehalten werden.
Aha , normalle Quarze können gut und gerne eine Abweichung von
der angegebenen Freqenz von + - 3% aufweisen , aber auch 5% ist nicht
ungewähnlich (also deine Quarze waren super genau).
Einzige möglichkeit mit Quarzen: Quarzoffen (Ebay-billig) mit eine viel
höherer Frequenz die man auf 4 MHz teilt.
edi

Autor: Jörg Wunsch (Gast)
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Die Prozentangaben scheinen mir alle einen Tick zu hoch gegriffen.

Gerade Funkamateure haben in der Vergangenheit gern einen VXO für
einfache Aufbauten benutzt, und diese hatte schon immer das Problem,
daß man kaum mehr als 1 % Frequenzvariation erreichen kann ohne daß
der Generator so instabil wird, daß man ihn nicht mehr als
quarzgesteuert bezeichnen kann (eher aber noch weniger als 1 %).  Man
kann damit einen Telegrafiesender für 7 MHz bauen (das Telegrafieband
geht dort von 7000 bis 7035 kHz, also 0,5 % Variation), aber viel mehr
nicht.

Auch die Auslieferungstoleranzen von Quarzen bewegen sich eher im
Bereich von einigen 1E-5 (10 ppm), also ein 4 MHz Quarz hat dann
vielleicht 100 Hz Abweichung.  Klingt wenig, aber 1E-5 wäre knapp eine
Sekunde pro Tag, das ist für eine ordentliche Uhr schon zu viel.

Mit einem Thermostaten (,Quarzofen') sollte man dann schon auf 1E-6
kommen können.  Alternativ: TCXO, der müßte das auch hergeben.

Autor: Thomas K (Gast)
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irgendwie erinnert mich das an diesen thread:
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-79096.html

Autor: Kurt Späinghaus (Gast)
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Hi,

Die Schwingfrequenz ist von der Art der Schaltung und auch von den
verwendeten Kapazitäten abhängig. Ich habe mir selbst Uhren mit dem MC
gebaut und sehr lange mit den Kapazitäten spielen müssen damit die Uhr
mal relativ genau lief. Bei Reichelt wird zu den Quarzen die nötige
Lastkapazität mit angegeben. Dies ist wichtig wenn es schon genau seien
soll.

Ich empfehle dir das Buch "Das Quarz Kochbuch" aus dem
Franzisverlag.

MFG
K.Spainghaus

Autor: ohnename (Gast)
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Autor: Profi (Gast)
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Ich habe mal einen 32,768 KHz Quarz (kleine Röhre) geschrottet, und zwar
mit einem einfachen 10V-Sinusgenerator an der einen Seite und einer
Oszi-Spitze an der anderen. Als ich in die Nähe der Resonanz kam, stieg
die Spannung am Oszi, und zwar über 10 Volt (Resonanzüberhöhung
(Serienschwingkreis)), und in der Resonanz ist die Spannung sehr stark
angestiegen, der Strom wohl auch, und plötzlich war Schluss, gar keine
Spannung mehr.
Zuerst wusste ich gar nicht, was los war (Wackler oder was..), aber
dann dachte ich es mir schon...

Ich öffnete das Gehäuse und es kamen mehrere Brösel zum Vorschein.

Autor: Ratber (Gast)
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Irgendwie reden einige aneinander vorbei.

Grundsätzlich kann man einen Quarz mit einem Kondensator etwas
"ziehen".

Natürlich wird das mit einem Nachteil erkauft aber darauf komme ich
später.

Was die Frequenzstabilität und die Abweichungen betrifft sollte man
bitteschön etwas trennen.

Die Tolleranz ist die Serienstreuung der Tatsächlichen Frequenz.
dh. bei 1% kann es also sein das ein 1 Mhz Quarz "real" Frequenzen
von 990 bis 1010 Khz haben kann.

Die Frequenzstabilität dagegen gibt an wie weit diese Frequenz im
Betrieb schwanken kann.
Das wird dann beeinflußt durch Temperatur,Spannung,Strom,Mechanische
Abnutzung (Kein Witz,alles was sich bewegt verschleißt)  und sonstigre
Einflüsse.
ua. auch die Kapazitäten an den Anschlüssen.

Von Hause aus hat der Quarz ja selber eine Kapazität.
Da er ja immer mit der Schaltung zusammen einen Schwingkreis bildet
spielen deren Kapazitäten auch eine Rolle.


Soweit noch verständlich ?


Gut,dann zum nächsten Punkt und zum oben angesprochenen Nachteil.

Wenn ich mit einem Trimmer die Frequenz etwas ziehe dann bringe ich ein
weiteres Element ins spiel was für Abweichung sorgen kann denn ein
Trimmer ist auch Temperaturabhängig und als Kapazität auch noch
besonders gegen El. Felder.

Wenn du also unbedingt einen relativ genauen Generator haben willst
dann wäre es sicher besser ihn gleich in einen TCXO zu verwandeln.

Dafür bekommt der Quarz sammt "Ziehkondensator" in eine Termisch und
Elektrisch geschirmte Kammer und wird mittels eines Heizwiderstandes
auf eine möglichst konstante Temperatur gebracht.
So sind die meisten Einflüsse weitgehends ausgeschaltet.


Ob sich der Aufwand auch wirklich lohnt muß allerdings jeder selber
entscheiden.

Ich nutze für Uhren fertige Quarzgeneratoren.
Die sind ausreichend genau für den Zweck und ansonsten gebe ich eh
meist nen DCf-Empfänger dazu,dann kann ich mir den Zirkus schenken.

Autor: Rufus T. Firefly (Gast)
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Einen Quarz kann man mechanisch beeinflussen. Lässt man das Teil
beispielsweise auf einen harten Untergrund fallen, besteht durchaus die
Chance, daß die Frequenz sich verändert.

Autor: Axel (Gast)
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Serienresonanz / Parallelresonanz ?
Ich mein ja nur...
Gruß
Axel

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Die Billigquarze für MCs sind dazu gedacht, um z.B. die UART-Baudrate
genau genug einstellen zu können.

D.h. sie sind zwar hochkonstant, aber entsprechen eben nicht immer
genau der Nennfrequenz.

Für eine genaue Uhrenanwendung ist daher ein Abgleich nötig, z.B. über
eine Korrekturwert, den man im EEPROM speichert.

Oder Du nimmst Referenzquarze (1MHz, 10MHz), die sind dann aber richtig
teuer.


Peter

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