Термостатированный кварцевый генератор своими руками

Генератор кварцевый термостатированный

Кварцевый генератор на 4 мГц с термостатированием

В статье рассматривается схема генератора высокой частоты на микросхеме жесткой логики К1533ЛА3. Поддержание температуры внутри термостата на необходимом уровне выполняется микроконтроллером PIC12F675 с записанной в него соответствующей программой. В качестве датчика температуры в схеме используется цифровой датчик DS18B20. Схема устройства приведена на рисунке 1.

%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 %D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9

Питается схема стабилизированным напряжением 12 вольт, микросхема стабилизатора напряжения на 12В на схеме не показана. Собственно генератор реализован на двух элементах 2И-НЕ DD1.1 и DD1.2 Кварцевый резонатор 4мГц включен в цепь положительной обратной связи, идущей с выхода 6 DD1.2 на входы 1 и 2 элемента DD1.1. Для точной подстройки частоты последовательно с кварцем включен триммер С1. Резисторы R1 и R2 выводят элементы микросхемы DD1.1 и DD1.2 из ключевого режима работы в линейный. Элемент DD1.4 микросхемы DD1 является буферным, он предотвращает влияние входа GP5 микроконтроллера DD2 на работу задающего генератора. Элемент DD1.3 – так же является буферным каскадом, предотвращающим влияние измерительного прибора при контроле частоты генератора. Микросхема К1433ЛА3, как и микроконтроллер с датчиком температуры DS18B20, питаются стабилизированным напряжением +5 вольт, снимаемым с вывода 1 микросхемы стабилизатора DA2 LM78L05. Резистор R4 является подтягивающим для входа данных микроконтроллера GP0.

В качестве нагревательных элементов в схеме термостата используются резисторы R5,R6,R7 и R8. Это резисторы МЛТ – 0,5, при использовании таких резисторов в качестве нагревательных элементов с них предварительно удаляется лакокрасочное покрытие. Я обычно для этих целей использую средство для снятия старой краски. Внешний вид устройства показан на фото ниже.

%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 %D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9 %D0%B2%D0%B8%D0%B4

Общая мощность нагревателя равна Р = U² / R = 144/107,5 ≈ 1,3Вт. В программу микроконтроллера заложена величина температуры термостатирования равная +40,0⁰ С. Гистерезис поддержания температуры равен 0,1 градуса. Таким образом, при +40,0⁰С нагреватели отключаются, а при +49,9⁰С – включаются. Если вам нужна будет другая температура, то ее значение можно поменять, записав в соответствующие регистры нужную вам величину. Например, 40,0⁰ в программе представлено числом 400. В шестнадцатеричном коде это число выглядит, как 0×0190. Для его записи потребуется два регистра, в старшем запишется 0×01, а в младшем – 0×90. Ниже показан скриншот окна программы К-150, где записано это число.

%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 %D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9 %D1%81%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%88%D0%BE%D1%82

Если нужно, чтобы термостат поддерживал температуру, например, пятьдесят градусов, то – 50,0⁰ — для программы – 500, в шестнадцатеричном коде это число выглядит, как 0х01F4. Значит, старший разряд мы не трогаем, а меняем число только в младшем разряде. Меняем 90 на F4. В программе IC-Prog все будет то же самое.

%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 %D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9 %D1%81%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%88%D0%BE%D1%82 Ic prog

Для тех, кто понимает в программировании, в архиве будет исходный текст программы. Файл Hex так же находится в папке проекта.

Все элементы схемы распаиваются на печатной плате, которая помещена в металлический корпус от старого ТВ тюнера какого-то телевизора.

%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%86%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9 %D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 %D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F %D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%82%D0%B0

Хотя я обычно для таких целей делаю корпуса из луженой жести. И гнется хорошо и паяется не плохо. В крышке корпуса предусмотрено два отверстия, одно для отвертки, над конденсатором С1 и второе для светодиода, хотя можно обойтись и без светодиода и без лишнего отверстия. Работа термостата прекрасно контролируется миллиамперметром. Готовое устройство помешается в коробку, сделанную из пенопласта. Я на этом и остановился, хотя для полноты и законченности конструкции необходим еще один корпус. Блокировочный конденсатор С2 находится под корпусом микросхемы DD1. Не забудьте его запаять первым, я забыл, и пришлось искать для него другое место. Для эксперимента пока пойдет и так. В общем, кварцевый термостатированный генератор есть, теперь на его основе надо будет сделать генератор эталонной частоты для поверки частотомеров и прочих приборов, в которых критерием является время. Но про это позже.

Источник

Высокостабильный кварцевый генератор

Как-то, в середине 90-ых, ко мне обратился земляк, работающий на “Севере”, с просьбой отремонтировать ГСС Г4-151. Уважив его просьбу, я взялся за эту работу.

Не могу судить в общем об этой конструкции ( у меня был один экземпляр ), но впечатления после проверки работы генератора остались только отрицательные. Острая реакция на изменение напряжения сетевого питания, довольно низкая стабильность частоты на выходе и побудили меня к некоторым изменениям в его конструкции.

Вопрос по повышению стабильности частоты (примерно на 3 порядка) был решён применением вместо “родного” опорного генератора другой схемы, на которой я и хочу остановиться. За основу схемы был взят прототип, опубликованный в журнале “ Приборы и техника эксперимента” за 1979-й год.

К сожалению, после трёх переездов много литературы не могу найти, приношу свои извинения за отсутствие точных данных об источниках информации. В качестве основного элемента стабилизации частоты я использовал резонатор- термостат ГК-180 от радиостанции “ Маяк” с частотой 2 МГц. Оригинальное схемное решение генератора и применение высококачественного резонатора
привели к результирующей стабильности, претендующей на (как минимум) девятый порядок.

К такому выводу я пришёл после его испытаний в сравнении с ОКГ частотомера Ч3-34. По паспортным данным, у последнего кратковременная стабильность после прогрева за 2 часа не хуже ±2х10E-8. Реальная картинка по фигурам Лиссажу, после совмещения частот, представляла собой неподвижную фигуру в паузе между моментами включения подогрева термостата в опорном генераторе Ч3-34. На основании этого я сделал вывод, что данный генератор по стабильности “ переплёвывает” ОКГ Ч3-34. Причём это при пассивном термостатировании схемы генератора и резонатора в небольшой коробке из твёрдого пенопласта. Для достижения указанных параметров желательно следовать следующим рекомендациям:

( Выбор термостабильной точки можно осуществить подбором резистора в цепи истока (R4) по минимуму изменения тока стока транзистора при его принудительном нагреве, или воспользоваться информацией по адресу: ftp://ftp.qrz.ru/pub/hamradio/calc/rz9ae-quartz.zip ). При этом удобно использовать отдельную измерительную схему, включающую в себя панельку под транзистор, контрольный цифровой вольтметр и резистор в цепи истока, представляющий собой комбинацию из постоянного сопротивления и многооборотного проволочного.

image001

Измерительная схема (R1 показано условно.)

Добившись требуемого, измерить напряжение на истоке и записать его значение. Напряжение на стоке транзистора при этом должно быть стабильным. (около 5V ).

3. Следующая мера направлена на компенсацию приращения тока стока полевого транзистора при изменении напряжения на стоке. Крутизна этого приращения имеет положительный знак Крутизна же приращения тока стока от изменения напряжения исток – затвор, в схеме с общим затвором имеет отрицательный знак. На этом и основан принцип компенсации. С хорошим блоком питания, может это лишнее. Но, как говорится, маслом каши не испортишь. И тогда, в измерительную схему, (после выполнения пункта 2 ) в цепь стока транзистора ставим дополнительный резистор 13 Ком и цифровой миллиамперметр ( из серии М8ХХ), запитав при этом схему от регулируемого стабилизированного источника номинальным напряжением = 12,0V.

Записываем показания прибора( это ток в термостабильной точке в статическом режиме Jst. ). Теперь увеличиваем напряжение питания до14,0V и записываем новое значение тока ( оно будет больше первого на несколько микроампер). Вновь установив питание = 12,0V, подключаем компенсирующий резистор между шиной питания и истоком транзистора. Это может быть комбинация из 200 ком постоянного сопротивления и 1?? переменного. Установив переменный резистор примерно в среднее положение, записываем новое значение тока при12,0V, оно будет несколько меньше тока Jst.

Снова повысим питание до14,0V и фиксируем изменение тока, (оно будет несколько меньше dJst). Манипулируя переменным резистором и попеременно меняя питание с 12 на 14 вольт, добиваемся полного отсутствия изменения тока стока при изменении напряжения питания. Последней стадией регулировки является установка режима транзистора в термостабильный, путём изменения сопротивления ( R1 в измерительной схеме) в цепи истока, до получения значения тока стока, равного первоначальному (Jst) без компенсирующего резистора. После отключения от схемы, измеряем сопротивления цифровым прибором и получаем рабочие номиналы резисторов R4, R5 в схеме генератора.

image002s

Для питания данного генератора необходим источник стабильного напряжения на 12-12,6 вольт с максимальным током нагрузки не более 200 мА. ГК-180 после выхода на рабочий режим, при комнатной температуре потребляет ток около 18 мА. То есть, в установившемся режиме, общий ток потребления генератора не превышает 30мА. Сфера применения этого изделия у радиолюбителей может быть самой разнообразной, главное достоинство же, как я считаю, в соотношении: цена затрат / качество.

Более быстрый и эффективный способ подобрать оптимальные режимы источника стабильного тока на полевом транзисторе

Идея использования милливольтметра переменного тока (осциллографа) в качестве индикатора, при компенсации зависимости тока стока от изменения напряжения питания, возникла на основе следующих рассуждений : При полной компенсации данной зависимости ток в цепи стока транзистора, в идеале величина постоянная, и не зависит от изменения напряжения питания. Значит, при изменении питания в некоторых пределах, (путём введения переменной составляющей с помощью трансформатора ), согласно представленной схеме, переменная составляющая на нагрузке (R1) будет иметь минимальное значение, или полностью отсутствовать.

В таком случае процесс подбора резистора в истоке, и компенсирующего резистора удобно выполнить на макете, по приведённой ниже схеме, в два этапа:

При разбалансировке повторить регулировки VR2 и VR1 повторно.
Критерии: Минимум показаний милливольтметра (осциллографа), и соответствие Uзи(ТСТ).

image003

Для избежания наводок, при поиске минимума, вольтметр от истока VT1 отключать! Добившись требуемого, отключить R2 и R3 от схемы, измерить суммарное сопротивление в каждой цепи и записать их значение. При установке в схему генератора эквивалентов резисторов R4, R5 предпочтительно применение сочетаний резисторов типа С2-29 и подобных. В остальном схема пояснений не требует.

В качестве примера приведу результаты эксперимента с произвольно попавшимся под руку транзистором КП 303В, параметры которого были определены по методике, указанной на http://www.qrz.ru/shareware/detail/93 : Были взяты резисторы с номиналами 1,5 к и 2,15к, и поочерёдно установлены в цепь истока; при напряжении на стоке +9в, падения напряжения на них составили соответственно 0,996 в и 1,075 в.

Согласно данным из таблицы расчёта, напряжение в термостабильной точке Uтст= 0,960955 в, при расчётном номинале резистора Rst = 1,29128k и токе Jst = 0,744187mA Ближайший к расчётному Rst я нашёл резистор 1,295k, падение на нём составило 0,961 в… Кстати!

Прирост Uзи от подключения компенсирующего резистора составил 15mV, и манипуляции с подгонкой Uзи под Uтст я проводить не стал, из-за отсутствия необходимости таковой… Этот эксперимент показал, что смысл в подключении и подборе компенсирующего резистора есть однозначно, а предлагаемый метод значительно упрощает эту процедуру. Очень наглядно это при использовании осциллографа.

Для распечатки, имеющим интерес радиолюбителям, прилагаю схемы в формате Splan5_0.

Источник

Тема: Кварцевый термостатированный генератор кустарного изготовления

Опции темы
Поиск по теме

Да, это я в курсе. В частотомере FC250 нет программной корректировки частоты опорника и она задана фиксированно, а подгоняется плавно под прошивку контроллера частотой опоры. Там если точно то где-то 3.999.750 (760) Гц. Я уже на эту тему долго общался с производителем девайса.
Поэтому лучше взять более высокочастотный кварц или монолитный генератор и разделить частоту до 4 МГц, так может получиться точнее и стабильность будет выше, так как при делении нестабильность тоже снижается пропорционально Кдел.

progress clear

progress clear

Это б/у, с лампой неизвестного состояния.

По поводу «любых» кварцев для термостатирования. Если честно, то нужны кварцы, которые предназначены для нагрева. Обычные кварцевые резонаторы не предназначены для термостатирования (это не значит, что вы не можете тратить время и деньги на это, но результат мог бы быть и лучше, если использовать специально предназначенные для этого материалы). Например, в Китае продаются кристаллы для термостатирования, стоит в поиске набрать warming tcxo и смотрим : http://www.aliexpress.com/wholesale. 20140316015453 как-то так.

progress clear

progress clear

progress clear

Как из термостата безболезненно удалить кварц (там нагревательная обмотка намотана) и поставить свой резонатор я пока не понимаю.
Существует в природе «Гиацинт-М-И» с частотой 4.915,2 МГц.
Выделить пятую гармонику и. без вмешательства в сам генератор получаем высокостабильные 24.576 МГц.
Вот только дорого за него там просят.

progress clear

С торца снимаешь фетровые накладки и тихонечко тянешь за жгут проводов. Да, жгут нужно отпаять от основной платы.
Если я правильно помню, то внутренние потроха (в сосуде Дюара) висят свободно, только за счет уплотнения из фетра (фетровый стакан).

progress clear

Да это я понял, и вытягивал полностью из стакана даже без отпайки жгута, но там кварц спрятан в мет. кожух, который сверху обмотан нихромовой проволокой. Это чё все разматывать?

progress clear

Блин тема аж 2010года. ё-моё.

Источник

Тема: Кварцевый термостатированный генератор кустарного изготовления

Опции темы
Поиск по теме

Это явно не температура. Обычный кварц без всяких термостатов на 30Мгц после часа прогрева обеспечивает стабильность не хуже 10Гц в сутки.Налицо глюк в самом генераторе. Может, сама микросхема или, скорее, какой-то конденсатор плавает. Да и вообще, обычная ёмкостная трёхточка на биполярном транзисторе на порядок лучше, чем генератор на логике. А ещё генераторы на логических элементах очень требовательны к питанию. Чем вообще схему-то питаете? Может, питание нестабильно?

progress clear

Сделайте на опорном от старого частотомера (здесь вы его приобретете без проблем),
на 10 или 5 МГц, и синтезируйте любую нужную выходную частоту. Удачи.

progress clear

Берется обычный НЧ транзистор в корпусе TO-220 типа КТ819 и припаивается фланцем прямо на металлический корпус кварца. И обычный терморезистор от процессора на 10 КОм лепится тоже на корпус кварца. Все это обматывается кусочком войлока или вставляется в войлочный кубик с прорезанной щелью. Цепь обратной связи по температуре настраивается на 60 градусов обычным китайским тестером по термопаре. Все. По крайне мере так было сделано в фирменном термостабилизированн ом буржуйском кварце за пару сотен баксов. Конечно все это безобразие было спрятанно в красивую металлическую запаянную коробочку, с красивыми выводами с проходными конденсаторами и SMA разъемом для ВЧ сигнала.

progress clear

Не, 60С в обычный кварц к сожалению не пойдёт.

progress clear

progress clear

А если использовать «Гиацинт-М» (есть такой в передатчике) и заменить в нём кварц с 5 МГц на 24.576 МГц то с какими сложностями придётся столкнуться?

progress clear

progress clear

Ну и ещё в конце. Как определить кварц по обозначению гармониковый или нет. Написано 24.576.000

Источник

Тема: Кварцевый термостатированный генератор кустарного изготовления

Опции темы
Поиск по теме

progress clear

По-моему, вы слишком усложняете вопрос. Во-первых, частота кварца 24.576 МГц абсолютно не редкость. Во-вторых, если кварц качественный, до достаточно примитивного термостата. Лично я использовал генераторные модули на нужную частоту (наподобие тех, что стоят на материнских платах) и термостат на базе DS1821 (http://arv.radioliga.com/content/view/67/44/). Все устройство устанавливается в корпус от разобранного бумажного конденсатора и заливается монтажной пеной. После прогрева термостата (минуты две) частота стоит на месте до 4 знака после запятой (контролировал частотомером Ч3-64). И генераторные модули и DS1821 приобретал на http://www.ebay.com

progress clear

progress clear

Продолжу тему так как вопрос всё ещё актуален.
Есть в продаже вот такой «Гиацинт-М» на частоту 4.915,2 МГц.
http://electronic-component.org/shop. desc/4-9152mhz
5-я его гармоника как раз выходит в 24.576 МГц
Скажите есть ли какие подводные камни в реализации этой идеи?

progress clear

im icq

Есть ОГ фирмы NDK NT5032SC 24,576MHz с нестабильностью +-2,5ppm.

Если актуально, вышлю.

progress clear

Конечно же актуально. Интересуют стоимость и фото.

progress clear

im icq

Добавлено через 15 минут(ы) :

Даташит на ОГ доступен в гугле, там все подробно.73!

progress clear

im icq

http://www.ndk.com/images/products/c. NSA3341C_e.pdf По этой ссылке даташит на генератор. Завтра буду на почте, отправлю заказным письмом,

http://www.ndk.com/images/products/c. NSA3341C_e.pdf по этой ссылке смотрите даташит на генератор. Адрес получил, завтра отправлю заказным письмом. Удачи!

progress clear

совсем недавно закончил термостат для своего частотомера. использовал схему из статьи журнала радио за 1981 год, которую упоминали на первой странице темы. она мне показалась более простой и удобной, в отличии от схем на компораторах и оу.
к сожалению, из более, чем 30 кварцев на 4мгц, имеющихся у меня, необходимой частотой обладал только один в усечённом корпусе. тем не менее, частота опорного генератора держится стабильно.
46c7ecca3572t
e0873545f6f5t
56c49c5c9936t

progress clear

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector