Ein kleines Beispiel einer diskreten Temperaturregelung mit PTC KTY81-122 und einem LM386 für einen Quarzofen. Im Sockel des Ofens befinden sich 3x12V 10W Glühlampen, welche mit maximal 5V betrieben werden. Der Sensor ist direkt über den Heizelementen (Glühlampen) angebracht. Im Innenraum des Ofens wurde der Quarz, seine Kondensatoren und ein Trimmer, welcher von außen drehbar ist, plaziert. Leider fehlt dem Ofen noch die äußere isolierende Hülle. Der LM386, eine NF-Leistungsverstärker mit OPV eignet sich vorzüglich zur Temperaturregelung. Hinweis: seine Eingangsspannung sollte 0,8V bei 5V Betriebsspannung nicht überschreiten, sonst kommt es zu seltsamen "Klemm-Effekten" im Eingans-Differenzverstärker. Wer möchte kann den PIN 1 und 8 (Gain) brücken, erhöht die Genauigkeit der Reglung. Im Versuchsaufbau, ohne Isolierung des Würfels, wurde eine die Temperatur auf 2K konstant gehalten. Bernhard
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Hallo, schön realisiert. Vor etlichen Jahren habe ich mal so einen Ofen für ein VCO-IC aufgebaut ohne diese Glühlampen, dafür mit sechs Darlingtons an den sechs Kupferseiten des Kastens. Geregelt wurde mittels PI-Regler mittels OPV und mit Hilfe von Präzisionswiderständen. Der REgler mußte sehr langsam sein, damit er nicht überschwingt. Es waren recht große Folien-Kondensator-Werte nötig. Dann hatte das Teil nach mehr als einer halben Stunde Einschwingzeit und bei ruhiger Luft die Temperatur so im Bereich hundertstel Grad genau gehalten. Ein Styroporkasten war natürlich außen herum. So ein integrierender Anteil wäre in Deinem Regler sicher nicht fehl am Platz. mfG
...was ist denn da jetzt das Besondere dran? Die Verwendung des NF Verstärkers? ..geht wohl auch so: http://romanblack.com/xoven.htm Gruß, Pille
Beitrag #6879114 wurde vom Autor gelöscht.
Die Gluehlampen sind Quatsch. Die sind dynamisch und nichtlinear. Sobald die Temperatur steigt, steigt auch der widestand.
2 °C? Bei Quarzöfen sind mK normal. < http://www.karlquist.com/oven.pdf > Kalquist war einer der alten Kämpen von HP in Santa Clara.
Gerhard H. schrieb: > 2 °C? Bei Quarzöfen sind mK normal. Auch die Öfen von Gaschromatographen zeigten bei Temperaturen bis über 200°C nur Schwankungen von Zehntel Graden. Die Aerographen von Varian konnten das damals sogar mit einem Thermoelement und einem Röhrenverstärker. Der Trick dabei war ein kleiner Übertrager "Magsense", der von der Röhrenschaltung mit einem (iirc) Sägezahn beaufschlagt wurde und mit den vom Thermoelement kommenden µV vormagnetisiert wurde. Dann noch kräftig verstärken und am Schluss 25A Thyristoren für die Heizung triggern ;-) Bernhard S. schrieb: > Im Sockel des Ofens befinden sich 3x12V 10W Glühlampen, Warum heizt du nicht mit dem Leistungstransistor?
Noch ne Anmerkung: Standard 0815 Quarze haben meist einen AT-Cut. Der Umkehrpunkt ( = Zone geringster Frequenzänderung mit der Temperatur) bei AT-Cut Quarzen ist typischerweise bei ~25°C so dass sie bei Raumtemperatur ihren geringsten Temperaturdrift haben. Betreibt man AT Quarze in einem Ofen weitab von diesem Umkehrpunkt, so gewinnt man zwar durch die Temperaturstabilität des Ofens, verliert aber gleichzeitig durch die grössere Steilheit des Quarz TK. an diesem Arbeitspunkt. Deshalb werden für Quarzöfen gerne SC-Cut Quarze genommen mit einem Umkehrpunkt (=Arbeitspunkt) von ~95°C. Siehe hierzu auch: Quarz Crystal Cookbook von Neubig & Briese, Kap 2. https://www.axtal.com/English/TechnicalNotes/QuarzkochbuchQuarzCrystalCookbook/ sowie der oben schon genannte Artikel von Karlquist.
Bei dieser Variante wurde ein pnp Transistor BDW84C als Heizelement, geschraubt auf einen Kühlkörper mit Sensor KTY81-22. Stromaufnahme: 1A...200mA (nach ca. 30 Minuten) Glühlampen sehen zwar schöner aus im Ofen, ist aber reglungstechnisch nicht ganz unproblematisch, da die Wärme erst das Medium Luft überwinden muss. Da der Sensor direkt mit dem Kühlkörper verbunden ist, läßt sich die Kühlkörpertemperatur gut nachregeln, ohne überschwingen.
Zwei Anmerkungen, nein drei: 1) Man sieht an den Temperaturkurven, dass der AT-Schnitt zwei Umkehrpunkte hat, 25° und 50°. Wenn man nicht grade militärische Anforderungen hat oder mit dem Gerät in die Tropen reist, kann man den Ofen bei 50°C betreiben. Das spart auch Energie. 2) Es ist natürlich Quatsch die ganze Schaltung in den Ofen zu setzen! Nur alles, was den Oszi selber ausmacht muss rein. Und den so klein, so winzig wie möglich auslegen! Also einen SMD-XO mit 7.5mm Länge maximal, mit einem Widerstand oder Transistor geheizt. Mit Isolation kleiner als 2cm³. Die Temperaturregelschaltung könnte schon wieder außerhalb des Ofens sein. 3) Bei diesen Größen kann man sogar einen Ofen im Ofen vorsehen, also einen inneren zB bei 50°C, einen äußeren bei 48°. Bei 5 mm Wandabstand zum inneren Ofen sind das dann aber schon 10cm³, die von außen isoliert werden müssen. Mit weiteren 10-15mm Abstand zum Außengehäuse in etwa ein Würfel mit 5cm Kantenlänge. Heutige OCXO (Bild) sind kaum größer als dein verbauter XO, oder nur halb so groß. Sind aber kein "Ofen im Ofen".
> Es ist natürlich Quatsch die ganze Schaltung in den Ofen zu setzen! Das sehe ich nicht ganz so, denn der AVR ATmega8 könnte durch Temperaturänderung ev. doch die Quarzfrequenz beeinflussen, der verbaute Festspannungsregler und alle anderen Komponenten im Ofen heizen schon mal mit, es muss also keine zusätzliche Energie für den Ofen aufgebracht werden. Greta würde sich sehr darüber freuen :-) Noch ein Argument, würde man nur den Quarz und dessen Kapazitäten im Ofen verbauen sind Anschlussleitungen zur Schwingschaltung erforderlich, z.B. geschirmte Kabel, das temperaturabhängige Dielektrikum dieser Kabel beinflußt natürlich die Oszillatorfrequenz, das ist kontraproduktiv.
Bernhard S. schrieb: > nur den Quarz und dessen Kapazitäten Nein, so natürlich nicht. Aber auf deinem Bild ist doch ein kompletter Quarzoszillator abgebildet, der intern auch eine Pufferschaltung und sicher nochmal Konstantspannungsquelle enthält - da beeinflusst außerhalb nichts mehr die Frequenz; zur Not eben nochmal einen Puffer dazwischenschalten, damit die Lastkapazität konstant bleibt. Diese Komponenten müssen in den Ofen. Und natürlich Heizelement und Temperaturfühler. Das von mir gezeigte IC hat das alles drin, braucht weniger als 1W im Dauerbetrieb, hat aber einen Quarz im SC-Cut. Bei 50° und der Größe bräuchte man noch weniger. Ich kann ja mal unsere CAQ Kleinquarzuhr von R&S aufmachen und mir den Ofen darin ansehen, das ist natürlich eine andere Größenordnung.
In den 90ern befasste ich mich auch mit dem Design von stabilen Quarzoszillatoren. Dafür hatte ich einen Bliley 5MHz SC Obertonquarz mit einem Q~4E6. Die Umkehrtemperatur war rund 85C. Ich verwendete einen in eingeblasenen expandierenden Schaumstoff doppelt umwandeten rechteckigen eingebetteten Kupferblock mit eingelassenen entfernbaren aufgeschraubten Deckeln. Für die innere Temperaturreglung verwendete ich einen NTC Fühler mit OPV und Transistorheizung. Der äußere Heizer verwendete einen einfachen Bi-Metall Thermostaten. Mit einem GL9540 Thermometer gemessen, betrug die Temperatur-Stabilität um +/- 0.01 Grad. Die Frequenzdrift pro Tag betrug rund 2.5E-11. Die Alterungrate per Jahr betrug um 1E-8. Klein war aber dieser Versuchsaufbau nicht wirklich; das kann man heutzutage besser. Mit der Zeit wurde die Alterungsrate etwas weniger. Die Oszillatorschaltung war nach Colpitts. Feinabgleich über Varicap Diode. Der Quarz reagierte sogar ganz leicht, aber trotzdem noch erfassbar auf die Schwerkraft wenn man die Anordnung um 90 Grad drehte. War ein interessantes Projekt.
Gerhard O. schrieb: > Der Quarz reagierte sogar ganz leicht, aber trotzdem noch erfassbar auf > die Schwerkraft wenn man die Anordnung um 90 Grad drehte. War ein > interessantes Projekt. Bis der TO aber so weit ist, habe ich eine ganze Brauerei "leergetrunken"
Gerhard O. schrieb: > Der Quarz reagierte ... noch erfassbar auf die Schwerkraft Das klingt sehr interessant, diesen Fakt werde ich experimentell versuchen zu prüfen und berichten. Hast Du schon von Deinem Exemplar konkrete Messwerte?
Bernhard S. schrieb: > Gerhard O. schrieb: > >> Der Quarz reagierte ... noch erfassbar auf die Schwerkraft > > Das klingt sehr interessant, diesen Fakt werde ich experimentell > versuchen zu prüfen und berichten. Ich verglich damals die Frequenz mit WWVB 60 kHz und verglich die tägliche Phase des Testoszillators. Allerdings brauchte dieser Vergleich immer mindestens 24Std. > > Hast Du schon von Deinem Exemplar konkrete Messwerte? Leider nicht mehr. Ich schenkte alles später einem Freund von mir und verlor es dann aus den Augen. Ob das Teil noch existiert weiß ich nicht da es schon dreissig Jahre her ist. Die Oszillator Schaltung war konzeptmässig ähnlich der des HP105A OCXO. Am Phasenvergleicherrecorder konnte man den Effekt gerade noch so erkennen. Es ist aber auch möglich, daß der Effekt durch das Erdmagnetfeld verursacht wurde weil in der Oszillatorschaltung eine Ziehspule aus Ferritmaterial war. Ich habe mich mit diesen Aspekt dann auch nicht weiter befasst. Ohne spezielle Investigation lässt sich das nicht ohne weiteres isolieren. Man müsste den Quarz drehbar anordnen damit sonst nichts verändert wird. Damals wurde ja alles zusammen neu-orientiert.
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