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4.4. Quarzoszillator mit Quarzofen
Teilprojektbeschreibung
Der Quarzoszillator ist die zentrale Zeitbasis der gesamten Schaltung, das erzeugte
Taktsignal muss sehr hohe Genauigkeit aufweisen (-+5 PPM) damit das 50 Hz
Signal genau genug bestimmt werden kann. Da Schwingquarze einen
temperaturabhängigen Frequenzgang haben, musste die Temperatur am
Schwingquarz konstant gehalten werden. Dies erfolgt mit einem Quarzofen, der die
Temperatur am Quarz bei etwa 50°C konstant halten soll
Funktionsbeschreibung Ofen
Die Schaltung besteht im Groben aus einem Zeitgeber (NE555) und einem OPV der
die Regelung übernimmt. Der Zeitgeber schaltet ein Netzwerk aus Analogschaltern
(CD4066) jeweils so, dass die Schaltung 80% der Periodendauer einen Transistor
heizt und 20 % der Periodendauer genutzt werden um die Temperatur zu messen
und den Strom durch den Transistor so einzustellen, dass die voreingestellte
Temperatur erreicht wird. Diese Einteilung ist nötig, da bei dieser Schaltung auf
einen diskreten Temperatursensor verzichtet worden ist. Stattdessen, wird die
Basisspannung am Transistor gemessen. Dafür muss jedoch regelmäßig zwischen
Heizen und Messen umgeschaltet werden.
Aufbauanleitung
Der Quarzoszillator und der Heiztransistor müssen mit Hilfe eines Styroporgehäuses
gegen Wärmeverlust isoliert werden. Lötet man an die Stelle der Pins des
Quarzoszillators zuerst Lötnägel in die Platine. Anschließend legt man eine dünne
Scheibe Styropor oder eines anderen isolierenden Materials darauf, so dass es von
den Lötnägeln durchbohrt wird. Nun kann der Quarzofen auf den Lötnägeln
festgelötet werden.
Anschließend kann der Heiztransistor eingelötet werden. Dabei ist unbedingt daraus
zu achten, dass der Transistor mit der Kühlfahne nach oben hin eingelötet werden
muss. Anschließend biegt den Transistor so um, dass das Ende der Kühlfahne, dass
über das Gehäuse hinausragt, auf dem Quarzoszillator liegt. Zwischen der Kühlfahne
des Transistors und dem Quarzoszillator wird eine Glimmerscheibe zur elektrischen
Isolierung sowie etwas Wärmeleitpaste zur besseren thermischen Kopplung
angebracht.
Schließlich höhlt man eine Quader Styropor, so aus dass man ihn als Kappe auf den
Quarzoszillator samt Heiztransistor stecken kann.
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