Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche einen extrem langsamen Schwingquarz


von Sven J. (svenj)


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Moin,

In einer bestehenden Schaltung muss ein steinalter 100Hz Quarz ersetzt 
werden. Im Original ein Epson SG-10.

Leider finde ich Nichts, was auch nur in die Nähe kommt. Ich wollte 
zuerst einen relativ langsamen Quarz nehmen und den Takt teilen, passt 
aber nicht in den maximalen Bauraum von 8x11mm.

Hat jemand noch einen Tipp für sehr langsame Schwinger, muss kein Quarz 
sein, oder Logik in BGA Gehäusen? Diskreter Aufbau ist auf lange Zeit 
nicht stabil genug und meine aktuelle Lösung ist eigentlich Wahnsinn... 
6pin uC mit Miniquarz. Würde ich gerne vermeiden.

Schon mal Danke.

--
 SJ

von Wolfgang (Gast)


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Sven Johannes schrieb:
> In einer bestehenden Schaltung muss ein steinalter 100Hz Quarz ersetzt
> werden. Im Original ein Epson SG-10.

Die SG-10 ist kein 100Hz Quarz, sondern ein Quarzoszillator (32.768kHz, 
60kHz, 96kHz, 100 kHz oder 153.6kHz) mit nachgeschaltetem Teiler. Auf 
Grund der Schallgeschwindigkeit ist ein so kleiner 100Hz-Schwinger nicht 
realisierbar.

von 🍅🍅 🍅. (tomate)


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6.5536 Mhz Quarz nehmen und 2 in Serie geschaltete 74HC393 ripple 
counter druntermursen. Frei verdrahtet in SMD und nachher eigegossen, 
bekommt man das vermutlich gerade so auf 8x11mm hin.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Sven Johannes schrieb:
> In einer bestehenden Schaltung muss ein steinalter 100Hz Quarz ersetzt
> werden.

Ein 100Hz-Quarz wäre selbst als Biegeschwinger schon sehr groß und passt 
mit Sicherheit nicht in den Bauraum von 8*11 mm², es sei denn, dass er 
einen halben Meter hoch sein dürfte.

> Im Original ein Epson SG-10.

Den SG-10 gibt es mit Frequenzen von 10 khZ bis 153,6 kHz. Somit ist 
anzunehmen, dass es sich bei Deinem Bauteil um 100 kHz handelt. Außerdem 
ist der SG-10 kein Quarz, sondern ein Quarzsozillator mit 5V-Versorgung.

Da es in der Tat schwierig ist, einen fertigen Oszillator mit 100kHz zu 
finden, bietet es sich eher an, einen programmierbaren Quarzoszillator 
zu verwenden. Bei Digi-Key kann man z.B. die Bausteine von Silabs (SI502 
usw.) auch als Einzelstücke zu erträglichen Preisen (<< 5,- EUR) 
vorprogrammieren lassen.

Leider gibt es dort nur welche mit 3,3V-Versorgung. Da der Baustein 
selbst aber sehr klein ist, könnte man ihn sicherlich noch mit einem 
kleinen 3,3V-LDO, einem SN74AHCT1G125 als Pegelwandler und zwei 
Abblockkondensatoren ganz locker auf der Fläche von 8*11 mm² 
unterbringen.

: Bearbeitet durch User
von Peter II (Gast)


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wie genau muss der Quarz sein?

Man könnte auch ein Tiny mit internen Oszillator programmieren das er 
100Hz ausgibt. Wenn die Umgebungstemperatur recht konstant ist und auch 
die Versorgungsspannung bekommt man es auch recht genau hin.

von (prx) A. K. (prx)


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CD4060 mit Quarz in SMD müsste eigentlich passen.

von Nick (Gast)


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A. K. schrieb:
> CD4060 mit Quarz in SMD müsste eigentlich passen.

Wobei der 4060 in SMD (SOIC16) schon größer als 11mm ist !

Aber die gewünschten 100Hz sind sowieso Nonsens - vermutlich sind 100kHz 
oder so gemeint ;-)

von (prx) A. K. (prx)


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Andreas Schweigstill schrieb:
> Den SG-10 gibt es mit Frequenzen von 10 khZ bis 153,6 kHz. Somit ist
> anzunehmen, dass es sich bei Deinem Bauteil um 100 kHz handelt. Außerdem
> ist der SG-10 kein Quarz, sondern ein Quarzsozillator mit 5V-Versorgung.

Dem Datasheet gemäss konnte man den möglicherweise auch mit internem 
Teiler für 100Hz ordern.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Nick schrieb:
> Wobei der 4060 in SMD (SOIC16) schon größer als 11mm ist !

Circa 10mm x 8mm, sagt Fairchild.

Bei der Länge würde ein Feile wohl noch 1mm kürzen können und die Beine 
kann man wegbiegen/kürzen.

> Aber die gewünschten 100Hz sind sowieso Nonsens

Da bin ich nicht so sicher. Siehe Datasheet.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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A. K. schrieb:
> Dem Datasheet gemäss konnte man den möglicherweise auch mit internem
> Teiler für 100Hz ordern.

Oh, stimmt. In dem japanischen Datenblatt, das ich auf die Schnelle 
gefunden hatte, gibt es auch eine Tabelle, gemäß der die 96 
kHz-Quarzoszillator auch mit 100 Hz erhältlich gewesen sein könnte. 
Leider weisen meine Japanischkenntnisse doch ein paar Schwächen auf, um 
den zugehörigen Text zu verstehen...

von (prx) A. K. (prx)


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Andreas Schweigstill schrieb:
> Leider weisen meine Japanischkenntnisse doch ein paar Schwächen auf,

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/161038/EPSON/SG-10.html

von (prx) A. K. (prx)


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A. K. schrieb:
> Circa 10mm x 8mm, sagt Fairchild.

Oops, das war SOP. Bei SOIC sind es 10x6mm.

Ein Tiny25 in QFN hat 4x4mm, da gehts dann sogar ungestackt, mit Quarz.

Müsste man eigentlich mit SOIC freifliegend ganz gut hinbekommen, egal 
ob CD4060 oder Tiny25.

: Bearbeitet durch User
von Sven J. (svenj)


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Moin,

hui, das war ja fix.
Leider bestätigen sich meine Gedankengänge. Zuerst wollte ich auch nicht 
an 100Hz glauben, habe verzweifelt das "k" oder "M" gesucht. Spätestens 
das Sccope hat mich dann belehrt.

Der "echte" SG ist intern ein Quarz mit einem programmierbaren Teiler, 
soweit bin ich schon. Selbiger allerdings nur als Die => daher die 
kleine Bauform. Keiner der üblichen Verdächtigen fertigt soetwas und 
wenn, dann zu Bedingungen die nicht akzeptabel sind.

NXP hat einige Teile in VQFN/SOT762, mal sehen, ob man damit noch was 
anfangen kann. TSSOP war schon knapp. Gibt es eigentlich Zähler oder 
Konsorten in BGA Gehäusen?

Ansonsten wirds ein Tiny9 mit 3x2mm QOsz.

Basteln ist nicht möglich, das muss tatsächlich zu fertigen sein. Einige 
hundert werden dass schon.

--
 SJ

von Peter D. (peda)


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Sven Johannes schrieb:
> passt
> aber nicht in den maximalen Bauraum von 8x11mm.

Man könnte einen standard Quarz nehmen und einen ATtiny25 als Teiler 
programmieren.
Ich nehme gerne die HC3225/4 Serie 3,2*2,5mm².
Den ATtiny25 gibts in 4*4mm².

von Günter Lenz (Gast)


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Ich kann mich auch nicht vorstellen das es ein
100Hz Quarz gibt, das soll bestimmt 100kHz sein.
Aber wenn es 100Hz sein soll, dann geht das am besten
mit einer Stimmgabel, und damit einen Oszillator bauen.
Ansonsten einen Quarz mit höherer Frequenz verwenden,
und dann Frequenzteiler nachschalten.

von Wolfgang (Gast)


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Andreas Schweigstill schrieb:
> Somit ist anzunehmen, dass es sich bei Deinem Bauteil um 100 kHz handelt.

Warum sollte es den nicht mit einer Ausgangsfrequenz von 100Hz geben.

Im Datenblatt werden doch bei den Beispielen für die Ausgangsfrequenz 
nicht ohne Grund 10.000Hz, 50.000Hz, 100.000Hz, 1.000kHz, 4.800kHz , 
9.600kHz, 19.200kHz, 38.400kHz, 50.000kHz und 76.800kHz genanntr.

von Nick (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Im Datenblatt werden doch bei den Beispielen ...


In welchem Datenblatt ?

von (prx) A. K. (prx)


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von Fraudis Beitragus (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Ich kann mich auch nicht vorstellen das es ein
> 100Hz Quarz gibt, das soll bestimmt 100kHz sein.
> Aber wenn es 100Hz sein soll, dann geht das am besten
> mit einer Stimmgabel, und damit einen Oszillator bauen.
> Ansonsten einen Quarz mit höherer Frequenz verwenden,
> und dann Frequenzteiler nachschalten.

Könnte man die 100Hz auch nicht irgendwie über die Netzspannung 
gewinnen? Ich habe mal gehört, dass es Uhren gibt, die den Zeiger auch 
über die 50Hz-Schwingung aus dem Wechselstromnetz nutzen und daraus eine 
Sekunde berechnen.

von (prx) A. K. (prx)


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Fraudis Beitragus schrieb:
> Ich habe mal gehört, dass es Uhren gibt, die den Zeiger auch
> über die 50Hz-Schwingung aus dem Wechselstromnetz nutzen und daraus eine
> Sekunde berechnen.

Hat man früher gemacht. Mit Synchronmotor und mechanischem Rechenwerk.

von Peter D. (peda)


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Fraudis Beitragus schrieb:
> Könnte man die 100Hz auch nicht irgendwie über die Netzspannung
> gewinnen?

Wenn vorher ein Quarz drin war, mit Sicherheit nicht.
Ältere Videorekorder hatten das mal gemacht, der Erfolg war ein 
wandernder Schwebungsstreifen durch das Bild.

von Fraudis Beitragus (Gast)


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A. K. schrieb:
> Hat man früher gemacht. Mit Synchronmotor und mechanischem Rechenwerk.

Naja, ich dachte, dass man vlt. einfach hätte die Impulse zählen können 
durch eine Zählvorrichtung, wenn man den Wechselstrom mit 50Hz 
gleichrichtet, bekommt man ja eine Frequenz von 100Hz, also genau das, 
was der TE sucht - vielleicht hätte man ja da über einen Trigger o.ä. 
diese Impulse durch steigende oder flalende Flanken ermitteln können, 
wenn es keinen 100Hz-Schwingkreis gibt.

von Georg (Gast)


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Fraudis Beitragus schrieb:
> Naja, ich dachte

Solange sich der TO nicht dazu äussert, was die Schaltung denn so macht, 
ist das alles Spekulation. Zumindest müsste man die geforderte 
Genauigkeit wissen. Ein Prozessor ohne Quarz dürfte kaum reichen.

Georg

von Fraudis Beitragus (Gast)


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Georg schrieb:
> Zumindest müsste man die geforderte
> Genauigkeit wissen.

Also, die Genauigkeit des Stromnetzes und der Netzfrequenz ist schon 
ziemlich genau, denn kleinste Abweichungen bei der Netzfrequenz würden 
katastrophale Auswirkunen haben. Schon bei 50,3 Hz würden sehr viele 
Elektrogeräte durch zu hohe Spannungen kaputt gehen. Man hat ja nicht 
umsonst früher damit Uhrwerke angetrieben.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Fraudis Beitragus schrieb:
> Schon bei 50,3 Hz würden sehr viele
> Elektrogeräte durch zu hohe Spannungen kaputt gehen.

Ach?

Mir fallen nicht mehr viele Dinge ein, die direkt von der Netzfrequenz 
abhängen. Die meisten Geräte interessieren sich einen feuchten dafür, da 
sie die Netzspannung eh gleichrichten. Trafos interessieren sich auch 
nicht für ein paar mehr Hz. ASMs und sowas laufen geringfügig schneller. 
Die ganzen Haushalts- und Küchenapparate mit Universalmotoren 
interessieren sich ebenfalls nicht dafür.

von Fraudis Beitragus (Gast)


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Marian B. schrieb:
> Mir fallen nicht mehr viele Dinge ein, die direkt von der Netzfrequenz
> abhängen. Die meisten Geräte interessieren sich einen feuchten dafür, da
> sie die Netzspannung eh gleichrichten

Das Problem ist die Überspannung, die entstehen würde, wenn die 
Netzfrequenz steigen würde, weil die Spannungsamplituden dann höher 
werden. Empfindliche Elektronik würde kaputt gehen. Ein großer Motor 
vlt. nicht, der hält auch schon mal ein paar Volt Spannung mehr aus, 
aber vorallem die Digitaltechnik ist da sehr kritisch zu betrachten. Es 
mag also sein, dass sich die Geräte dafür nicht interessieren, weil die 
Überspannung durch die Netzstabilität nicht auftritt, weil vorher die 
Netze heruntergefahren würden, vorallem die 300kV-Netze.

von Sven J. (svenj)


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Moin,

ich habe diverse Geräte vor der Brust die seit 15Jahren produziert 
werden und mindestens noch mal solange gebaut werden sollen. Leider 
nicht in so grossen Stückzahlen, dass sich komplette Neuentwürfe lohnen 
würden. In den Anwendungen, in denen das Problem jetzt aufgefallen ist, 
werden mit dem Takt Statusmeldungen ausgelöst. 1% Genauigkeit reichen, 
die aber bitte auch noch in 20 Jahren...

Also muss ein Ersatz her, den ich statt eines SG-10 einbauen lassen 
kann. Kurz: ich muss das verdammte Ding nachbauen, ohne dass ich Zugriff 
auf einen Grossserienfertiger nehmen kann.

Netzspannung habe ich vermutlich im ganzen Gerät nicht verfügbar, schon 
gar nicht an den Pins des SG-10, aber die Frequenz könnte schon fast 
stabil genug sein. Bleibt das Problem der 60Hz Netze...

--
 SJ

von Schreiber (Gast)


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Sven Johannes schrieb:
> 1% Genauigkeit reichen,
> die aber bitte auch noch in 20 Jahren...

dann versuchs doch mit einem kleinen µC mit einem Quarz. Das ganze sind 
5 SMD-Bauteile die auf eine kleine Platine passen.

von Peter II (Gast)


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Fraudis Beitragus schrieb:
> Das Problem ist die Überspannung, die entstehen würde, wenn die
> Netzfrequenz steigen würde, weil die Spannungsamplituden dann höher
> werden. Empfindliche Elektronik würde kaputt gehen.

woher soll die hohe Spannung kommen wenn sich die Frequenz ändert?

In Europa beträgt die Netzspannung 230 V ±10 %

so empfinden können Geräte gar nicht sein, sie müssen eh damit rechnen 
das über 250V anliegen.

von Wolfgang (Gast)


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Fraudis Beitragus schrieb:
> Also, die Genauigkeit des Stromnetzes und der Netzfrequenz ist schon
> ziemlich genau, denn kleinste Abweichungen bei der Netzfrequenz würden
> katastrophale Auswirkunen haben. Schon bei 50,3 Hz würden sehr viele
> Elektrogeräte durch zu hohe Spannungen kaputt gehen.

Nun übertreib mal nicht.

Im europäischen Verbundnetz wird die Primärregelungleistung erst bei 
einer Frequenzabweichung von 0,2Hz voll eingesetzt. Das entspricht dem 
normalen Betrieb. Eine Abweichung von 0,3Hz wird dann wohl kaum zu 
katastrophalen Auswirkungen führen.
Frequenzabweichungen werden natürlich durch die übergeordneten 
Regelmechanismen allmählich wieder ausgeregelt, damit eine von der 
Netzfrequenz abgeleitet Zeit nicht mehr als 20s vom Sollwert abweicht.
http://www.netzfrequenzmessung.de/

von Fraudis Beitragus (Gast)


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Peter II schrieb:
> so empfinden können Geräte gar nicht sein, sie müssen eh damit rechnen
> das über 250V anliegen.

Wenn Du die Spannung zwischen zwei Phasen misst, dann kannst Du sogar 
Spannungen bis über 380 Volt messen. Bei Backöfen z.B. kann es 
gefährlich sein, wenn ein Heizstab zweiphasig angeschlossen wird, das 
eine Ende aber normalerweise an den Neutral-Leiter gehört. Dann fließt 
ein viel größerer Strom als ggf. gewünscht über den Heizdraht und er 
kann kaputt gehen, wenn er für diese Belastungen nicht dimensioniert 
ist. So einen Fall hat es mal bei einem Backofen sogar gegeben und der 
war danach so kaputt, dass er ausgetauscht werden musste. Ich hab z.B. 
an meinem Generator einen Spannungswächter dran. Dieser Spannungswächter 
misst die Spannung und hat einen Anschluss, mit dem ein Schütz verbunden 
ist, dass die Last zum öffentlichen Netz trennen kann, wenn sie zu groß 
wird. Die Schwelle hab ich schon bei 238 Volt eingestellt, weil das so 
in den TAB vom EVU gefordert wurde. Aber bisher ausgelöst hat das Teil 
noch nicht.

von X4U (Gast)


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Sven Johannes schrieb:
> Also muss ein Ersatz her, den ich statt eines SG-10 einbauen lassen
> kann.

ganz was feines und könnte sogar passen.
http://www.statek.com/products/pdf/10142.pdf

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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SG10 wird nicht mehr hergestellt, Datenblatt gibts noch hier:
http://www5.epsondevice.com/en/quartz/tech/discon/osc.html
nur 3 Anschlüsse, den kann man nicht selbst programmieren.

Es gab andere Oszillatoren mit integriertem Teiler im DIL-IC-Gehäuse, 
die hatten mehrere Ausgänge oder der Teiler war über Pins wählbar.

von Sven J. (svenj)


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Moin,

@X4U
DANKE! Das Ding ist ja ein 99% Treffer! Den Millimeter in der Breite 
bekomme ich auch noch in das Teil rein diskutiert.

@Christoph
Hast du evtl auch einen Tipp für etwas im nicht DIL Gehäuse? DIL wird 
wohl in jedem Fall zu groß sein.

--
 SJ

von MaWin (Gast)


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Fraudis Beitragus schrieb:
> Schon bei 50,3 Hz würden sehr viele Elektrogeräte durch zu hohe
> Spannungen kaputt gehen.

Autsch, mit Grundlagen der Elektrotechnik hast du es nicht so.

Kurzzeitige Schwankungen bis 50.3 interessieren kein Gerät, Uhren 
erwarten, dass danach ebensolange 49.6 kommen.

Kondensatornetzteile werden durch nicht mal 1% mehr Strom nicht 
beschädigt.

von Pumuckl (Gast)


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MaWin schrieb:
> Fraudis Beitragus schrieb:
>> Schon bei 50,3 Hz würden sehr viele Elektrogeräte durch zu hohe
>> Spannungen kaputt gehen.

Erkläre doch mal bitte wie die "hohe Spannung" bei der geringfügigen 
Frequenzerhöhung zustande kommen soll?

von Pumuckl (Gast)


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Uups - copy & paste Fehler!

Frage ist an Fraudis Beitragus gerichtet!

von Andreas D. (rackandboneman)


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Im schlimmsten Falle einen 1MHz oder 10MHz Oszillator nehmen und darauf 
ein paar 74HC90 o.ä. gestapelt kleben und handverdrahten....

von Route_66 H. (route_66)


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MaWin schrieb:
> Autsch, mit Grundlagen der Elektrotechnik hast du es nicht so.

Stimmt vollkommen. Siehe hier:

Fraudis Beitragus schrieb:
> Wenn Du die Spannung zwischen zwei Phasen misst, dann kannst Du sogar
> Spannungen bis über 380 Volt messen.

Bei mir ist zwischen zwei Phasen der Nennwert sogar 400 Volt!

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Andy D. schrieb:
> Im schlimmsten Falle einen 1MHz oder 10MHz Oszillator nehmen und darauf
> ein paar 74HC90 o.ä. gestapelt kleben und handverdrahten....

Hatten wir schon. Er dachte aber an 3-stellige Stückzahlen.

von Wolfgang (Gast)


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MaWin schrieb:
> Kurzzeitige Schwankungen bis 50.3 interessieren kein Gerät, Uhren
> erwarten, dass danach ebensolange 49.6 kommen.

Eine Kraftwerksleistung, die dem Verbundnetz derartige Frequenzeskapaden 
aufzwingen kann, wird wohl kein Betreiber vorhalten. Die Uhren sind 
zufrieden, wenn nach einer Frequenzspitze die Zeitkorrektur über einen 
wesentlich längeren Zeitraum erfolgt. Nicht ohne Grund gibt es das 
20s-Fenster.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Es gibt übrigens tatsächlich sehr niederfrequente Quarze, hier liegt ein 
Modell mit 1666,66 Hz aus einem Szintillationszähler-Timer Einschub der 
Weltfirma Siemens, etwa Baujahr 1965.
Die Abmaße des Teiles sind allerdings nicht wirklich SMD kompatibel, es 
ist ein Glaskolben mit Stahlhülle - etwa 10cm Länge, 3cm Durchmesser und 
Oktalfassung. Piepst aber schön mit einem 7404 als Oszillator...

: Bearbeitet durch User
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