Hallo an alle,
im Zuge eines Wohnzimmeruhr-Projektes verwende ich einen generischen
Doppelofen-OCXO mit 10 Mhz "clipped sinewave"-Output. Das Problem:
Nachts ist das Fenster sperrangelweit offen, sprich es treten täglich
starke Temperaturdifferenzen auf. Dem wollte ich entgegensteuern, indem
der OCXO samt Basisplatine (Mitsamt Sinus zu TTL-Level Konverter)
mittels Thermostat und viel Steinwolle auf 35 °C temperiert wird. Der
Quarz selbst ist SC-geschliffen und wird bei ca. 60 °C intern betrieben.
Die Recherche hat jedoch erbracht, dass zusätzliche Wärmequellen zu
einem internen Überhitzen und folglich starken driften führen können
(Quelle: http://www.conwin.com/pdfs/AN2093.pdf). Jetzt die Frage: Warum
ist das so? Der Quarz wird laut Datenblatt im zulässigen
Temperaturfenster betrieben, wie sollte sich da der innere Ofen
überhitzen? Bevor ich den Thermostaten installiere, würde ich natürlich
gerne wissen, ob das Sinn macht oder ich die Situation
verschlimmbessere.
MfG,
ein stiller Mitleser
Ein Doppelofen SC-OCXO fuer eine Uhr, weil man zu faul ist die Uhr hin
und wieder zu stellen? Krass.
Ich bin in der Tat auch zu Faul meine Uhr zu stellen, und verwende daher
das Mobiltelephon, welches eine Atomuhr hintendran hat. Dafuer ist die
Uhrzeit gratis. Wenn ich mal von der gewuenschten Telephon
Funktionalitaet ausgehe.
Die Zeitumstellung ist von selbst.
Egal, du wird auch diese SC-OCXO mindestens Uhr zwei mal pro Jahr
stellen muessen. Die Zeitumstellung, und allenfalls Stromausfaelle.
Daher waere eine Funkuhr passender. Die muss man nur zwei Mal im Jahr
neu stellen.
Hallo,
nein ich bin kein Troll, aber Hobbybasteleien im Bereich der Elektronik
haben bei mir des Öfteren einen Hang zum Übertreiben - ist ja nur ein
Hobby, es soll ja Spaß machen. Das Stellen der Uhr erfolgt über GPS,
demnach ein GPSDO. Das heißt entweder 1) einen Einzelofen benutzen
(Müsste ich ja quasi nur umlöten) oder ginge auch 2) wirklich warten,
bis sich auf der Basisplatine das thermische Gleichgewicht eingestellt
hat, danach erst Quarz anschwingen lassen?
MfG,
ein stiller Mitleser
NurEineIdee schrieb:> Hallo an alle,>> Der Quarz selbst ist SC-geschliffen und wird bei ca. 60 °C intern> betrieben.>
Nö, die 60° sind der äussere Ofen, der innere hat 92,5°. OCXOS sind
üblicherweise von -20 bis 70° Umgebungstemperatur spezifiziert. Es gibt
auch welche mit erweitertem Temperaturbereich, mit eingeengtem sind mir
keine bekannt und auch kein SC Schnitt mit Umkehrpunkt bei 60°.
Auch in deinem verlinkten PDF gehen die Temperaturen bis fast 90°. Siehe
Bild.
Es ist schon nicht einfach mit den zwei Regelungen und da willst du noch
eine dritte hinzufügen ?.
Der "schlechteste" von den 3 Oszillatoren im Bild hat für den Bereich wo
du ihn betreibst (0..40°) eine Abweichungg der Drift von ca 0,01 ppm und
das willst du verbessern ?.
Georg A. schrieb:> Warum nicht einfach den OCXO so völlig unelektronisch nur in Steinwolle> packen?
Glasswolle würde ich direkt nicht nehmen. Aber ein Gehäuse mit viel
Masse das thermisch träge ist aussen herum. Das dämpft schnelle
Schwankungen der Temperatur den Rest macht die vorhandene Regelung.
NurEineIdee schrieb:> Nachts ist das Fenster sperrangelweit offen, sprich> es treten täglich starke Temperaturdifferenzen auf.
Und Du WEISST bereits aufgrund von Messungen, dass
sich das negativ auf die Stabilität auswirkt?
Andernfalls ist das hier...
> Dem wollte ich entgegensteuern, indem der OCXO samt> Basisplatine (Mitsamt Sinus zu TTL-Level Konverter)> mittels Thermostat und viel Steinwolle auf 35 °C> temperiert wird.
...nämlich das Lösen von Problemen, die sich überhaupt
nicht stellen -- und das ist selten erfolgreich.
Wenn du GPS hast benoetigst du den OCXO nicht mehr, denn das GPS bringt
ja schon die Zeit. Atomgenau.
Ein GPSDO hat die beiden immer in sync. Falls das GPS ausfallen sollte,
nennt sich das dann Failover. Dann benoetigst du nur einen Stratum 3
Clock. Was nicht so schwierig ist. Ich koennt zB den
https://www.digikey.com/product-detail/en/taitien/TTCATLJANF-10.000000/1664-1187-ND/6126994
empfehlen, der kann fuer 15$ gleich Stratum 3. Sofern mit einem
langsamen PLL richtig angesteuert. Also noch einen Stratum 3 PLL
controller wie den AD9548.
NurEineIdee schrieb:> im Zuge eines Wohnzimmeruhr-Projektes verwende ich einen generischen> Doppelofen-OCXO mit 10 Mhz "clipped sinewave"-Output. Das Problem:> Nachts ist das Fenster sperrangelweit offen, sprich es treten täglich> starke Temperaturdifferenzen auf.
Aha. Und du glaubst daß das ein Problem sein könnte? Statt blind zu
glauben, solltest du vielleicht lieber versuchen, zu wissen. Du
könntest ja z.B. messen, wie sich die Umgebungstemperatur auf die
Frequenz deines DOCXO auswirkt. Oder als allerersten Schritt wenigstens
mal ins Datenblatt schauen.
Aber nachdem man in Innenräumen die Temperatur nur seltenst unter 5°C
fallen läßt (dann springt die Frostschutz-Automatik eines Thermostat-
Ventils an) sind deine "starken Temperaturdifferenzen" wohl eher gar
nicht so stark. Sehr wahrscheinlich ist das also gar kein Problem,
sondern nur ein "Problem".
> Dem wollte ich entgegensteuern, indem> der OCXO samt Basisplatine (Mitsamt Sinus zu TTL-Level Konverter)> mittels Thermostat und viel Steinwolle auf 35 °C temperiert wird.
Du willst also einen dritten Ofen um den zweiten Ofen bauen, der dann
wiederum den innersten Ofen mit dem Quarz enthält? Blöde Idee.
> Die Recherche hat jedoch erbracht, dass zusätzliche Wärmequellen zu> einem internen Überhitzen und folglich starken driften führen können> Warum ist das so?
Weil es eine Obergrenze der (Umgenungs)temperatur gibt, bei der du den
OCXO betreiben kannst. Bei höherer Temperatur versagt die interne
Regelung. Sie kann ja nur heizen, nicht kühlen und ein bißchen extra
Leistungsaufnahme und folglich Heizung ist auch immer vorhanden.
Was du natürlich machen kannst (und die Hersteller empfehlen das auch
ausdrücklich) ist den OCXO thermisch von der Umgebung zu isolieren. Die
Pins also nicht an eine riesige Massefläche löten. Und das Gehäuse
nicht das (wohl gar metallische) Gerätegehäuse berühren lassen.
Wahrscheinlich reicht schon das Gehäuse deiner Uhr mitsamt der
enthaltenen Luft als Isolation.
> Der Quarz wird laut Datenblatt im zulässigen> Temperaturfenster betrieben
Ja. Aber eben ohne zusätzliche externe Heizung. Wenn es außen zu warm
ist, steigt auch die Innentemperatur. Und irgendwann ist der Quarz dann
halt nicht mehr im zulässigen Fenster.
Es geht dabei nicht mal so sehr darum, daß der Quarz kaputt geht. Aber
er altert dann halt sehr viel schneller. Für die übliche Anwendung
dieser Frequenznormale ist das ähnlich fatal wie kaputt.
Für eine Uhr ist das alles aber vollkommen albern. Hol dir die Zeit per
Funk. DCF77 oder GPS. Je nachdem wo die Uhr funktionieren soll. DCF77
schenkt dir sogar die Sommerzeitumschaltung mit. Die automatische
Zeitumschaltung ist mir sehr viel wichtiger als die Ganggenauigkeit.
Danke für alle Antworten!
das PDF bezieht sich leider auf einen anderen Quarz, das "Prachtstück",
welches ich mein eigen nennen darf, muss ich erst eingehend auf seine
Eigenschaften hin überprüfen, da das Datenblatt lediglich 2 Seiten
umfasst und wichtige Informationen fehlen. Ich hätte den Frequenzdrift
vom Quarz jetzt im Thermoschrank gemessen, aber eure Antworten
suggerieren ja schon, das ein dritter Regelkreis hier Blödsinn wäre.
Dann lasse ich den Thermostaten weg und bemühe mich um eine saubere
Versorgungsspannung und optimale Auskopplung, den Rest muss ein passives
thermisches Design (Zugluftabschirmung, etc.) lösen.
Das Problem mit dem GPS bisher ist der wahnsinnig schlechte Empfang
durch zwei Betondecken, hier muss ich evtl. mit einer externen, aktiven
Antenne nachhelfen (Was auch doof aussieht). Danke auch für den Link!
MfG,
ein stiller Mitleser
NurEineIdee schrieb:> Es handelt sich um einen Epson Toyocom TCO-6920N.
Das Datenblatt ist doch gar nicht so schlecht.
Tempco ±5E-10 garantiert von -30 .. +70°C - warum sollte es da Probleme
bei deinem Temperaturbereich von vielleicht +5 .. +30°C geben?
Die Heizung hat auch ordentlich Bumms. Bei 12V bis 1A - das sind 12W
Heizleistung. Wenn da noch ein Gehäuse drum herum ist, heizt der die
Luft im Inneren im Nu ordentlich auf. Das wäre mein erster Test: einen
Temperaturfühler mit ins Gehäuse und schauen, wie weit die Temperatur da
drinnen überhaupt fällt.
Danke Axel,
das wäre ein guter Test, Thermoelement mit Kapton an das Gehäuse und
einfach mal ein paar Tage mitloggen. Wie gesagt - ich verzichte lieber
auf die dritte Heizung und überlasse dem Quarz das Regeln (y). Im PDF
sind ja gute Beispiele für Board-Layouts mit speziellen Cutouts und
Plastik-Hutzen über dem OCXO.
MfG,
ein stiller Mitleser
Das GPS laesst man sinnvollerweise extern laufen. Also das GPS modul in
eine Plastikbuechse, vor's Fenster, und die Daten und allenfalls den 1Hz
Clock per Kabel ins Gebaeude rein.
