Hallo ich bin neu hier :) Ich versuche mir zur Zeit eine Digitaluhr aus TTL-Bausteinen (74HCT...) zu basteln. Die Schaltung ist inzwischen mit gschem fertig entworfen und die ICs mit pcb so einigermaßen sortiert. Der Uhrenquarz ist an einem CD74HCT4060E von TI. Ein Bild der Schaltung ist beigefügt. Mein Problem ist, dass der Quarz grundsätzlich zu schnell ist, egal was ich als Kapazitäten C1 und C2 wähle (also im pF-Bereich). Am Ausgang Q4 zeigt mir xoscope 2053Hz an. Eigentlich müssten es ja 2048Hz sein. Das sind zwar nur 5Hz zu viel, würde aber nach 24Stunden eine Zeitdifferenz von 3 1/2 Minuten bedeuten. Und so was ist für mich keine Quarzuhr... die soll schon richtig gehen! Jetzt bin ich mir allerdings unsicher ob es auch einfach an meinem Billigbreadboard liegen könnte. Macht es überhaupt Sinn so eine Schaltung auf dem Breadboard zu testen? Man kann nämlich sogar den Widerstand Rs entfernen ohne dass der Quarz aufhört zu schwingen! Er bleibt bei seiner Frequenz. Auch wenn ich das Käbelchen von C1 zu Pin11 auf dem Breadboard eine Reihe nebendran reinstecke stört das den Quarz nicht. Wenn man dann zwei Reihen weiter geht wird er instabil. Und auch wenn ich 100pF in Reihe schalte schwingt der Quarz auf seinen 2053Hz! Eigentlich müsste man doch dadurch die Frequenz ziehen können? Gleichzeitig weiß ich nicht wie zuverlässig xoscope (ein Soundkartenoszi für Linux) ist?! Bei kleiner Zeitskalierung zeigt es zu große Frequenzen an. Wenn ich weiter 'rauszoome' sinkt die Frequenz auf die 2053Hz. Den Quarz habe ich von CSD-Electronics. Bei Reichelt habe ich den Quarz auch gefunden und glücklicherweise auch ein Datenblatt (Artikel-Nr: 0,032768-L6) Gruß Georg
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Quarzschaltung.png
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@ Georg H. (gorg) >Der Uhrenquarz ist an einem CD74HCT4060E von TI. Ein Bild der Schaltung >ist beigefügt. Geht so sicher nicht, Reset muss HIGH sein. >zeigt mir xoscope 2053Hz an. > Eigentlich müssten es ja 2048Hz sein. >Das sind zwar nur 5Hz zu viel, Nur? Das sind 2440ppm, das ist meilenweit weg von deiner Sollfrequenz. Typische Fehler liegen bei 100ppm und weniger. >Widerstand Rs entfernen ohne dass der Quarz aufhört zu schwingen! Er >bleibt bei seiner Frequenz. Und wird massiv überfahren. Keine gute Idee! >Und auch wenn ich 100pF in Reihe schalte schwingt der Quarz auf seinen >2053Hz! Eigentlich müsste man doch dadurch die Frequenz ziehen können? Aber nicht it einem C in Reihe, sondern mit einem Trimmer parallel zu einer Lastkapazität. >Gleichzeitig weiß ich nicht wie zuverlässig xoscope (ein Soundkartenoszi >für Linux) ist?! Oh Gott! Vergiss es! Das ist eine Schätzung, keine Messung! FMG Falk
2000ppm sind 0,2 Prozent Abweichung. Für das Messgerät, das Du verwendest, sogar ein sehr guter Wert. Die Abweichung, die selbst von einem falsch beschalteten Quarz verursacht wird, ist etwa ein zwanzigstel davon. Deine Messung zeigt keine falsche Quarzfrequenz sondern nur den Messfehler Deiner Messeinrichtung. Sei also erst einmal mit diesem Wert zufrieden. Wenn Deine Uhr erst einmal läuft, kannst Du ja nach einem Tag oder so den Gangfehler durch Vergleich mit Videotext-Zeit ermitteln. Bei einem Steckbrettaufbau sind die Kapazitäten am Quarz ziemlicher Zufall. Den Sollwert von z.B. 12pF, mit etwa 1/10pF Toleranz wird man dabei praktisch nie haben. Auf einem soliden Aufbau (Leiterplatte) kann man mit einem Trimmer die Frequenz genau einstellen. Besser macht man es dann aber mit kleinen Korrekturen per Software (siehe Stichwort "genaue Uhrzeit")
In Datenblatt des CD4060 von National Semiconductor ist auf Seite 4 eine Beispielschaltung mit dem Chip und einem Uhrenquarz. Diese Schaltung dort hat nur 330k als Rs. (Rs ist abhängig vom Quarz, aber vielleicht ein Hinweis...) Datenblatt gibts bei Alldatasheet. Gruß, Jörg
Gut dass ich das jetzt mit xoscope weiß. Ich hatte das schon geahnt,
aber meißtens ist man ja selber der Bug und sollte nicht immer gleich
alles auf die Messgeräte/Bauteile schieben ;) Deshalb habe ich der
Messung wohl zu sehr vertraut.
@Falk Brunner (falk)
Das Bild ist leider ein wenig missverständlich. Ich habs beim hochladen
übersehen. Der CD74HCT4060 TI hat kein active Low für den Reset. Ich war
beim entwerfen nur zu faul ein neues Symbol zu erstellen und hab das
dann in gschem vermeintlich falsch beschaltet...
Mit Rs entfernen habe ich gemeint dass ich den Widerstand einfach aus
dem Steckbrett rausnehme ohne eine andere elektrische Verbindung
einzusetzen. Der Quarz läuft dann aber trotzdem weiter. Ich vermute mal
dass dann das Breadboard der Widerstand mit einigen MegaOhm ist ;)
>>Aber nicht it einem C in Reihe, sondern mit einem Trimmer parallel zu
einer Lastkapazität.
Ein Trimmer parallel zur Lastkapazität ist ja quasi selber ein Teil der
Lastkapazität oder?! Aber gut... darüber zieht man den Quarz wohl auch.
Ich habe aber auch gelesen dass man mit einer Kapazität in Reihe die
Frequenz ziehen kann. Kann dir sogar sagen wo ;)
Analoge Schaltungen, Kapitel 18 Signalgeneratoren, Manfred Seifart,
5.Auflage, Berlin 1996, Verlag Techik Berlin)
Die Frequenz soll sich nach diesem Buch mitändern, wobei C_r die dynamische Kapazität und C_s die Kapazität in Reihe ist. (Ich will hier nicht rechthaben... nur so zur Info) @ JoergL (Gast) 330K habe ich mal ausprobiert. War zu viel Power für den Quarz. Der wurde, soweit man sich dann in diesem Rahmen auf xoscope verlassen kann, recht instabil. @ Peter R. (pnu) / Alle Gut dann werde ich mir den Spaß jetzt löten. Habe mir ausgerechnet dass ich am besten für C1 15pF einsetze und für C2 ein 30pF-Trimmer. Und werde das das ganze dann beizeiten anpassen... Ist es schlecht wenn ich eine Lochrasterplatine verwenden. Gibt es da große Streukapazitäten? Die Uhr ist mein Anfängerprojekt und eine Platine ätzen will ich jetzt eigentlich nicht gleich und kann ich auch gar nicht... (naja löten ist auch noch nicht so meine stärke ;) ) Vielen Dank euch allen! Gruß Georg
Lochraster geht auch. Wenn man da darauf achtet, dass die Kapazität bringenden Zuleitungen zum Quarz und den C's möglichst kurz bleiben, ist es schon in Ordnung. Die Verbindungsleitungen haben keine Beweglichkeit wie beim Steckbrett, da bleibt die Lastkapazität des Quarzes konstant. Versuche möglichst den Trimmer wegzulassen. Besser ist es, zwar mit ihm abzugleichen, ihn dann aber durch einen Festkondensator mit passendem Wert zu ersetzen. Den Feinabgleich der Uhr macht man dann sowieso per Software.
Lochraster geht auch. Wenn man da darauf achtet, dass die die Kapazität bringenden Zuleitungen zum Quarz und den C's möglichst kurz bleiben, ist es schon in Ordnung. Die Verbindungsleitungen haben keine Beweglichkeit wie beim Steckbrett, da bleibt die Lastkapazität des Quarzes konstant. Versuche möglichst den Trimmer wegzulassen. Besser ist es, zwar mit ihm abzugleichen, ihn dann aber durch einen Festkondensator mit passendem Wert zu ersetzen. Den Feinabgleich der Uhr macht man dann sowieso per Software.
Wenn ich keine Eichmöglichkeit hätte, würde ich die Uhr mit DCF77 vergleichen (wobei nicht jedes Impulsdiagramm sauber ankommt).
@ Peter R. (pnu) Wie meinst du das mit Software abgleichen? An der Uhr ist kein Mikrocontroller beteiligt. Das sind nur TTL Bausteine. ANDs, NANDs, ORs, Zähler, Latches, BCD-Dezimal Decoder, BCD-7Segment Decoder und schöne rote gemultiplexte 7-Segmentanzeigen die ne menge Strom fressen und hell leuchten :) @ oszi40 (Gast) Huiui also so viel Aufwand will ich jetzt nicht gleich betreiben. Die soll endlich mal fertig werden und nicht gleich noch zu einer Funkuhr werden ;) Ich will dann nämlich mit Mikrokontrollern anfangen und keine verrückten TTL-Projekte mehr starten ;) Macht aber Spaß! Gruß Georg
Georg H. schrieb: > Ich versuche mir zur Zeit eine Digitaluhr aus TTL-Bausteinen (74HCT...) > zu basteln. Die Schaltung ist inzwischen mit gschem fertig entworfen und > die ICs mit pcb so einigermaßen sortiert. > > Der Uhrenquarz ist an einem CD74HCT4060E von TI. Für solche Schaltungen ist es am besten, man nimmt einen fertigen Quarzgenerator aus einer Analoguhr. Solche Uhren bekommt man inzwischen ab 1 EUR und es kommen gleich Sekundenimpulse raus. Bevor man die Uhr zerlegt, lässt man sie zuerst einige Tage laufen, um die Ge- nauigkeit zu prüfen. Falls schlecht kann man sie ja umtauschen. (Achtung, wenn man von Samstag auf Sonntag testet, darf man die Ungengenauigkeit von einer Stunde nicht der Uhr anlasten. :-) ) Gruss Harald
Die einfachste Art eine Uhr zu justieren ist derzeit TV, besonders Videotext. Dass Die Uhr ohne Kontroller arbeitet, hatte ich vergessen, man hat ja den ersten Beitrag des threads nur am Anfang vor augen. Da bleibt für den Feinabgleich eben doch nur der Trimmer.
Peter R. schrieb: > Die einfachste Art eine Uhr zu justieren ist derzeit TV, besonders > Videotext. Das war vielleicht früher so, als das Fernsehen noch analog arbeitete. Da konnte man die Zeilenfrequenz sogar zur Kalibrierung von Frequenzzählern verwenden. Seit Fernseh- übertragungen aber immer mehr digital arbeiten, gibt es auch immer wieder nicht kalkulierbare Verzögerungen im Sekundenbereich. Falls es noch Zeitzeichen im Radio gibt (habe ich lange nicht gehört) dürfte das genauer sein. Gruss Harald
Was die Zeilenfrequenz angeht, gebe ich Dir recht. Bei Videotext dürfte der Fehler bestenfalls im Zehntelsekundenbereich sein, wenn man nicht einen Tag ein per Satellit kommendes, am anderen Tag ein terrestrisch kommendes Signal verwendet. Da sollte man schon beim Signal EINES Kanals bleiben.
Also für den Zeitabgleich kann ich ja fürs erste auch eine Funkuhr nehmen und ein zwei Tage später schauen, wie die Abweichung ist. So extrem anspruchsvoll bin ich dann auch nicht... ;) Und ehrlich gesagt musste ich jetzt erstmal google bemühen um etwas über das Signal der Zeilenfrequenz zu erfahren und wie ich an dieses Signal rankommen soll wär ja auch erst wieder ne riesen Sache... Und um den Trimmer am Quarz richtig einzustellen werde ich mich mal in der Uni an ein Oszilloskop setzen und schauen was das so misst, oder ist auch das zu ungenau. Ich hoffe mal dass die im kHz-Bereich nicht allzu große Messungenauigkeiten haben. Wir haben da eigentlich recht schicke Digitaloszis... Gruß Georg
In einem Uni-Labor sollte es auch Frequenznormale geben und damit recht genaue Zähler. Mit dem Oskar schaut man sich die Signalform an. Für den Abgleich mit Oskar geht dann aber: http://de.wikipedia.org/wiki/Lissajous-Figur avr
Georg H. schrieb: > Ich will dann nämlich mit Mikrokontrollern anfangen und keine verrückten > TTL-Projekte mehr starten ;) Dann schau dich auch mal in der FPGA- und CPLD-Ecke um. Steckbrett und Logikgatter auf einem Chip. Das ganze entweder als Schaltplan, oder viel gebräuchlicher in einer Hardware-Beschreibungssprache(HDL) geschrieben. mfg mf
Für schnelle Kontrolle: präzise Frequenz von 32768Hz oder ganzzahliges Vielfaches oder z.B. 1MHz herstellen und im Zweistrahlbetrieb eines Scope mit z.B. 1024Hz aus dem HC4060 vergleichen. 1024 an Kanal A und Trigg. an Kanal B die präzise Vergleichsfrequenz. Bei Frequenzfehler wandert das Bild von Kanal B seitwärts, bei exakter Frequenz gibt es ein "stehendes" Bild. Die Frequenzmessung per Zeilenfrequenz ging/(geht bei manchen Sendern noch) folgendermaßen: Video-Signal auf Kanal A des Scope. Triggerung des Scope durch den Zeilenimpuls des Videosignals, der hat exakt 1MHz div 64 = 15625Hz Auf Kanal B sieht man dann ein Sinussignal (das nicht teilerfremd zur Zeilenfrequenz ist) als stehendes Bild. Leider geht das nicht mehr bei Bildern, die im Übertragungsweg digital übertragen wurden. Da "stolpert" das Zeilensignal und das Signal in Kanal B hat scheinbar eine gewaltigen Jitter.
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