Quarzofenversuche

    Hallo zusammen,


    der Quarzheizer von Kuhne ist sicherlich nicht der Lage einen Quarzofen zu ersetzen.


    Ich habe auch länger mit Eigenbauten experimentiert, habe aber am Ende einen 10MHz Quarzofen in einem bekannten Onlineshop, für kleines Geld gekauft und festgestellt, dass man so was nicht selbst bauen kann. Trotz allem Andy, rate ich zum weiter experimentieren. Viel Spass dabei..


    Herbert DF7DJ


    http://www.mydarc.de/df7dj

    73, Bert DF7DJ

    Hallo
    Herbert
    Die Frage ist immer, was man möchte. Oftmals hat man ein Gerät, bei dem man glücklich wäre, wenn es eine gute Zehnerpotenz stabiler läufen würde. Man benötigt nicht immer Genauigkeiten von 10^-9. Hier kommen die Selbstbaulösungen oder der Kuhne-Heizer zum Zuge. Nur sehr selten braucht man einen OXCO. Diese Werte kann man, nach meiner Einschätzung, nicht mit Selbstbaulösungen erreichen. Hier sind Spezialquarze notwendig.
    Auch der Kuhne-Heizer sollte mit einer Isolierung versehen werden, da er keine Zugluft verträgt - versteht sich eigentlich von selbst. Nach unseren Erfahrungen ist der genannte Heizer viel besser, als man der kleinen Leiterplatte zutrauen würde. Wie schon erwähnt ist hier die Verwendung des Keramiksubstrates das Geheimnis. Wer es dann immer noch etwas genauer möchte, der kann auch mit etwas Bastelei die Heiztemperatur auf den Umkehrpunkt legen. Diese Arbeit lohnt sich eigentlich nicht, da die Alterung der Feld-Wald-und-Wiesen-Quarze undefiniert verläuft.


    Andreas
    Dein Anliegen verstehe ich ;-))). Mein Beitrag sollte nur eine Ergänzung sein.
    Zu deinem Bild vom "Donnerstag, 29. März 2012, 18:22" fallen mir noch einige Verbesserungsmöglichkeit ein. Ich zähle sie einfach mal unsortiert und ohne Wertung auf:
    - Günstig ist es, wenn der Temperaturfühler sich zwischen Heizelement und Quarz befindet.
    - Günstig ist es, wenn das Heizblech wie ein "U" gebogen wird und sich der Quarz in der Mitte befindet.
    - Dein Temparaturfühler ist sehr groß und in einem Kunsstoffgehäuse. Bei Conrad gibt es Fühler in einem Mini-TO-92 Gehäuse. Durchmesser ca. 2mm. Der Fühler kann dann in einem kleinen Loch saugend (im Heizblech) verschwinden (Mit etwas Sekundenkleber verkleben). Die Wärmeleitung von Kunsstoff ist relativ schlecht. Auf diese Weise kann man die Hysterese und so Schwankungen verkleinern.


    Viel Spaß bei deinen Forschungen


    Grüße Jörn


    [EDIT] Der Fühler sollte sich immer sehr viel näher am Heizer befinden, als der Quarz.

    Herbert und Jörn,


    vielen Dank für die Ermunterung und die Anmerkungen.


    Ich habe meinen Aufbau ja bereits mehrfach als Schluderaufbau bezeichnet. Das hat keine optischen Gründe. Es ist gravierend, dass sich mein Aufbau in einer solch großen "Schachtel" befindet und da hilft das bisschen lose eingepackter Schaumstoff nur minimalst, dass sich die Wärme nicht munter innerhalb des großen Volumens (gemessen am zu heizenden Objekt) verbreiten kann. Das bin ich zu Beginn meiner Versuche sehr blauäugig angegangen. Aber erst sollte ja alles "mal spielen".


    @Jörn:
    In den vergangenen Tagen schrieb ich, dass ich die Position des Fühlers geändert habe (dazu das Bild im Anhang). Er ist jetzt hinter dem Quarz und dem Blech einfach mit "angetüddelt". Ein kleinerer Fühler gammelt in einer Schachtel bei mir seit längerer Zeit 'rum und wartet schon auf seine Verlötung. Der kommt aber erst dann zum Einsatz, wenn ich mir die Mühe mache, die komplette Platine auszubauen und auch mechanisch zu überarbeiten. Im Bild habe ich auch das unsinnig zu lange Blech angezeichnet. Es war seiner Zeit gerade greifbar. So ist das mit ersten Aufbauten - zu Versuchen reicht sowas immer, vor allem´, wenn man Nachts zu faul ist, noch Bleche zu sägen und zu bohren...


    Erwähnen möchte ich noch, dass ich während der Versuche permanent die Temperatur am Quarz messe (allerdings nur mit einem Schätzeisen mit 1 Grad kleinster Auflösung) und ein Amperemeter mir eine Aussage über die Regelung gibt (gut, dass ich ein altes Analoginstrument ohne notwendige Batterien nicht längst weggeworfen habe).


    vy 73
    Andy
    DK3JI

    Hallo werte Interessierte,


    von mir ein kurzer Zwischenbericht.
    Ich habe das Blech gekürzt und die Temperatur für den Quarz etwas verbessert (nun 50-51Grad C). Als Störeinfluss habe ich die arbeitende Heizregelung ausgemacht. Trotz getrennter Spannungsregler (die aber an 12V gemeinsam hängen) wirkt sich das in Frequenzabweichungen zwischen 0,1 und 0,05 Hz aus. Durch Einbau von RC Gliedern (vor dem Heizkrreis und dem eigentlichen Oszillator) war der Erfolg sichtbar.


    Das Kürzen des Blechs hat signifikant die Einlaufzeit verkürzt. So war die Isolation des Oszillators während des Einbaus des RC Glieds für gut 10 Minuten entfernt. Nach Deckelung und Inbetriebnahme war die Solltemperatur und Frequenz nach gut 4 Minuten wieder erreicht. Das brauchte vorher schon die 5fache Zeit. An diesen Stellen kann man seinen Ergeiz hineinlegen- wenn mans denn möchte...hi


    So wie der Oszillator nun arbeitet reicht er als sehr gute Zeitbasis für meinen 8 stelligen Zähler. Mit kleinen Einschränkungen taugt er sogar für einen 9 stelligen Zähler. Zumindest ist er preiswerter als fertige OCXO.


    vy 73
    Andy
    DK3JI

    AK

    Hallo Andy,
    herzlichen Glückwunsch zu deinen Ergebnissen. Vermutlich ist da nicht viel mehr rauszuholen. Trotzdem muss ich mich als Spielverderber zu Wort melden. Ich bezweifel stark, dass die Langzeitkonstanz (über Wochen und Monate oder ein Jahr) auch nur in die Nähe eines vernünftigen OCXOs kommt, wie er in guten Zählern mit 9 Stellen verbaut wird. Wir haben einfach nicht die Spezialquarze, die für bestimmte Parameter gezüchtet worden sind. Für deine Anwendungszwecke wird er aber bestimmt ausreichen und das ist die Hauptsache.


    Ich kann dir anbieten deinen Oszillator zu vermessen:
    Alle 20s ein Messwert über zwei Tage mit min. 10 Stellen Auflösung (nicht absolute Genauigkeit). Die Messwerte würde ich dir dann als riesiges TXT-File und einem Excel-File zukommen lassen. Jetzt wäre eine gute Gelegenheit, da mein Zähler sich über Wochen eingelaufen hat und so seine maximale Frequenzkonstanz aufweist ;-). Solltest du Interesse haben, melde dich bitte per Email und einem Foto vom gesamten Aufbau mit Angabe der notwendigen Energieversorgung und dem Oszillatorpegel.


    Grüße Jörn

    Hallo Jörn,


    vielen Dank für Deinen Vorschlag, den ich vermutlich demnächst annehmen werde(näheres dann per mail). Ich denke es ist mal an der Zeit, dass ein anderer OM mal gegenmisst...


    Vorab will ich aber noch eine zweite Versorgungsspannung NUR für den Oszillator anbauen und sehen wie stark sich das auswirkt.


    Ich müsste auch noch mal aktuellere Aufzeichnungen einstellen, denn die GROBSTRUKTURaufzeichnungen der Wasserfalllinien ist bei mir längst einer feineren Darstellung gewichen. Bsp. ist in den Abendstunden auch sehr schön zu erkennen, wenn sich bei der Synchronisation des IQDDS in Verbindung mit dem DCF77 Normal was tut. Diese kleinen Änderungen gehen bei meinen bisherigen Darstellungen völlig unter.


    Frequenzmessungen mache ich parallel mit einem 9 stelligen Zähler, der an DCF77 angebunden ist (Torzeiten bis zu 100s)- Driftmessungen erstreckten sich über 2 Tage (Daten im shack...)



    Bilder nachher aus dem shack


    vy 73
    Andy
    DK3Ji

    AK

    Hallo Andreas,
    vermutlich macht eine zweite unabhängige Messung wirklich Sinn. Ich vermute, dass wir uns aber in einer Region befinden, wo Fehler in der Fehlanpassung sich schon in einem Frequenzfehler bemerkbar machen und wir irgendwann nicht mehr wissen, wo die Fehler liegen. Mit der Anbindung deines Zählers an ein Zeitnormal kannst du doch alles schön vermessen.
    Ich kann bei rund 10MHz sicher die 1/100Hz auflösen. Bei der 1/1000Hz Stelle stelle ich schon Tagesschwankungen des Zähler-OCXOs fest. Naja - wir bewegen uns hier in der "Voodoo-Region", die vermutlich erst für die GHz-OMs interessant ist ;-))) Sehr schön lässt sich aber die Neugierde befriedigen - ohne weiteren Anwendungszweck, eine Spielerei eben .... (für mich).
    Ein Hinweis noch für die Mittleser: Diese Genauigkeit ist natürlich keine absolute Genauigkeit ;-))


    Momentan lasse ich den Zähler gegen einen Doppelofen-OCXO laufen. In zwei bis drei Stunden bekommst du eine Beispielmessung. Du kannst dann vielleicht besser abschätzen, ob du etwas damit anfangen kannst. Der OCXO hatte zwei Stunden Zeit sich vorher einzulaufen und liegt einfach so auf dem Schreibtisch und wird auch von einem leichten Luftzug erfasst (Fenster ist geöffnet).


    Grüße Jörn

    Hallo Jörn und alle Interessierten,


    David Allan aber auch W.Riley beschreiben in ihren Beiträgen, was alles Einfluß auf die Stabilität von Oszillatoren hat. Temperatur, Luftdruck, Feuchte und natürlich alle Felder, die auf den Oszillator irgendwie einwirken können. Selbst im Falle einer "perfekten Regelung" dem perfekten (SC) Quarz bleiben genügend Einflüsse, wenn es um Stabiltätskriterien jenseits 10E-10 geht.


    Aber soweit will ich meinen Anspruch an meinen Schluderaufbau ja gar nicht stellen. Er wird bei mir auch sicher nicht ein ganzes Jahr oder länger Platz und anderes Meßequipment in Anspruch nehmen. Vielmehr wollte ich durch eigenen Versuch probieren, was mit einfachen Mitteln im Aufbau erreichbar ist. Ich bin der Ansicht, wenn er also einen 8stelligen Zähler (oder anderes Mobiliar) frequenztechnisch im Zaum halten kann, so hat er das Ziel schon erreicht.


    Noch was am Rande... nachdem ich ja mittlerweile durch die Versuche gewohnt bin eine "fast" schnurgerade Wasserfalllinie auf dem PC zu sehen habe ich mich fast erschrocken, welche Richard Cimble Manieren mein damals aufgebauter VFO für den 20m RX hat. Himmel....wie konnte ich damit bloss so viel Hörvergnügen haben.... aber er funktionierte eben für seinen Zweck.


    Nachher mehr...
    @Jörn: bin gespannt auf Deine Messungen


    vy73
    Andy
    DK3JI

    AK

    Hallo Andy,
    ich habe jetzt über 150 Minuten alle 20s einen Messwert aufgeschrieben hihihi, äh aufschreiben lassen.
    Wie man sieht ist die Stabilität zufriedenstellend. Die Ausreißer sind entstanden, als ich an das Messkabel gekommen bin - also nicht beachten.
    Grüße Jörn

    Hallo allen OM,


    Danke Dir Jörn für Deine Messwerte.


    Ich habe eben meine Bildschirmaufnahmen(Denglish: screenshots :D ) mal ein wenig aufbereitet, damit die Dateien nicht zu groß sind.
    Bild 1: Test des Parallellaufs mit relativ großem Frequenzabstand beider Oszillatoren (der DDS war um 40Hz höher als der Quarzoszillator abgestimmt)
    Bild2: mein alter freilaufender Richard Cimble Oszillator
    Bild3:mein Oszillator mit ca. 0,4Hz Drift
    Bild4:Wasserfallspurenbild nach verbesserter thermischer Isolation und Verkleinerung des Bleches - man erkennt die unterschiedlichen Schwankungsbreiten der Spuren


    Nachher werde ich die Ub für den Oszillator noch aus einem anderen Netzteil speisen und dann sehen, wieviel das bringt. Ich muss noch herausfinden, ob mein Zähler auch eine Werteausgabe besitzt- GBIP habe ich zwar nirgendwo, aber eine weitere Buchse existiert noch an dem kürzlich erworbenen Surplusartikel...


    vy 73
    Andy
    DK3JI

    Hallo Bernd,
    da wirst du dich wohl noch einige Tage gedulden müssen... Ich muss gestehen, dass mir diese kleine Messung Spaß gemacht hat .


    @Andy
    Da sind wir gespannt auf die Ergebnisse. Wenn dein Zähler keinen Ausgang hat, musst du eben zwei Urlaubstage opfern und alle 100s einen Messwert aufnehmen Auf diese Weise könntest du deine Mittleser sehr glücklich machen.


    Grüße Jörn

    Hallo zusammen,


    ja, ja, die Messwertaufnahme... das dauert immer. Vorhin habe ich eine weitere Spannungsversorgung für den Oszillator verdrahtet. Dazu war das Umverdrahten in der Büchse notwendig. Dann wurde wieder Saft angelegt.


    Bild 1 und Bild2 zeigen das Einlaufverhalten der ersten Minuten.
    Danach habe ich (zwar nicht in gleichmäßigen Abständen-der Faulheit entsprechend) Messwerte in eine Tabelle aufgenommen. Der Verlauf ist im 3. PDF erkennbar.
    Der Zähler war DCF77 synchronisiert; Torzeit 20s;Ablesung durch mich... :D


    Morgen ergänze ich... die "Anlage" läuft munter weiter..


    vy73
    Andy
    DK3Ji

    Hallo Bernd,


    also in meinem Aufbau macht der von Dir gewünschte Zusatzanbau sicher mehr Probleme, als dass ich einen Nutzen daraus ziehen könnte. Mein damals eingebrachter Temperatursensor(Thermoelement), der an einem Messgerät ausserhalb saß, hat mit zu einer Drift beigetragen. Als ich ihn aus dem Aufbau verbannte, wurde es erkennbar besser, da der Draht nur noch quer über den Oszillator zu ziehen war. Wenn man solche Messungen machen will, muss man das beim Layoutentwurf berücksichtigen. Mir war wichtig, ob die Temperatur (+/-1 Grad) gehalten wird. Feiner habe ich nicht gemessen.


    Okay, Betriebsspannung konstant halten kann ich....nen Klimaschrank oder eine luxuriose Klimaanlage nenne ich nicht mein eigen.....


    Jetzt lasse ich meinen Aufbau erst mal länger in Betrieb und sehe dann weiter.


    vy 73
    Andy
    DK3JI

    AK

    Hallo allerseits,


    ich habe die Daten von Jörn's Ofen und meine bisher wenigen Daten vom Analyseprogramm "DJ6JB's Plotter" bearbeiten lassen.
    Interessant.. und sehr deutlich der Abstand meines Schluderaufbaus gegenüber dem Profiteil.


    Nun muss ich mit Jörn nur noch verabreden, wann ich ihm meine Büchse zum Langzeitmesstest schicken werde.


    vy 73
    Andy
    DK3JI

    Hallo Andy,
    an dem Programm hätte ich Interesse. Wegen deinem Ofen kannst du dich bei mir per Email melden.
    Grüße Jörn


    [EDIT] Habe das Programm im Internet gefunden: http://www.ulrich-bangert.de/html/downloads.html