Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zeitabweichung eines Quarz berechnen


von Mr. Measurement (Gast)


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Hallo Leute,

ich hab eine Frage zu berechnung der Gangabweichung bei einem Quarz. 
Wenn ich z.B. einen 4 MHZ Quarz habe und dieser ± 30 ppm 
Frequenztoleranz aufweist mit was für einer Ungenauigkeit / Abweichung 
muss ich dann z.B. innerhalb eines Tages rechnen?

Also ich hab mal die unter 
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_-_Die_genaue_Sekunde_/_RTC#Echtzeituhr_mit_Uhrenquarz 
angegebene Formel nach fist umgestellt, dann komme ich auf eine 
Frequenzabweichung von ± 120 Hz, aber wie geht es dann weiter?

von Bernhard (Gast)


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(30/1e6)*24*60*60 = 2,592 Sekunden Abweichung pro Tag

von Uwe (Gast)


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Na maximal 30ppm von einem Tag mehr oder minimal 30ppm eines Tages 
weniger.
30ppm von 24 Stunden sind 30E-6*(24x60x60)=2,59s pro Tag mehr oder 
Weniger.
+-2,59 Sekunden pro Tag

von Arsenico (Gast)


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Wie oft musst Du teilen um auf eine Sekunde zu kommen ?

von Mr. Measurement (Gast)


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Ahh, ok alles klar. Dachte da müsste man nochmal die Frequenz des Quarz 
mit einfließen lassen, aber das wurde ja schon bei der Berechnung der 
120 Hz gemacht.

von Mr. Measurement (Gast)


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Das bedeutet eine Abweichung von 0,108s pro Minute bzw. 0,0018s pro 
Sekunde, gell?

von Karl H. (kbuchegg)


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Mr. Measurement schrieb:
> Das bedeutet eine Abweichung von 0,108s pro Minute bzw. 0,0018s pro
> Sekunde, gell?


Ähm.
Überschlägig im Kopf 'gerechnet'.

Wenn sich über einen ganzen Tag gesehen rund 2.5 Sekunden ansammeln, 
dann wird die Abweichung in einer Minute wohl nicht 0.1 Sekunden sein 
(also ein 25-tel). Denn ein Tag hat ein bischen mehr als 25 Minuten.

von Route_66 (Gast)


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Karl Heinz schrieb:
> Ähm.
> Überschlägig im Kopf 'gerechnet'.

Du bist ja auch schon aus der fünften Schulklasse raus, wo die 
Prozentrechnung dran war. Du kannst sowas!

von Karl H. (kbuchegg)


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Karl Heinz schrieb:
> Mr. Measurement schrieb:
>> Das bedeutet eine Abweichung von 0,108s pro Minute bzw. 0,0018s pro
>> Sekunde, gell?
>
>
> Ähm.
> Überschlägig im Kopf 'gerechnet'.
>
> Wenn sich über einen ganzen Tag gesehen rund 2.5 Sekunden ansammeln,
> dann wird die Abweichung in einer Minute wohl nicht 0.1 Sekunden sein
> (also ein 25-tel). Denn ein Tag hat ein bischen mehr als 25 Minuten.


In die andere Richtung 'überschlagen'.
Wenn du tatsächlich eine Abweichung von 0.1 Sekunden pro Minute hättest, 
dann wären das in einer Stunde 6 Sekunden. Denn 1 Stunde hat 60 Minuten 
und 60 mal 0.1 ergibt 6.

Eine Uhr die in einer Stunde um 6 Sekunden falsch geht, ist noch nicht 
einmal ein Schätzeisen. Dafür braucht man wahrlich keinen Quarz um die 
Genauigkeit hinzukriegen.


Du musst deine Berechnungen ein bischen besser kontrollieren, ob sie 
überhaupt plausibel sind! Nur weil auf deinem Taschenrechner rauskommt, 
dass die gemessene Geschwindigkeit eines Seifenkisten-Autos 348km/h 
beträgt, bedeutet das nicht, das das korrekt ist. Wenn die Zahlen so 
grob abweichen und keinen Sinn ergeben, dann ist es viel eher 
wahrscheinlich, dass du dich verrechnet hast oder zb in den 
Taschenrechner beim Eintippen einen Fehler gemacht hast. Wenigstens grob 
kann man die gängisten Berechnungen immer kontrollieren, ob wenigstens 
der Zahlenbereich so ungefähr hinkommt.

ppm bedeutet 'part per million'.
30 ppm bedeutet also: wenn ein System 1 Million schwingungen machen 
sollte, dann können es auch 30 mehr sein, oder 30 weniger (oder 
irgendwas dazwischen).
umgelegt auf dein Problem: wenn du mit dem System 1 Million Sekunden 
abzählen möchtest, dann können das auch 30 mehr oder weniger sein.
1 Minute sind aber nicht 1 Million Sekunden. 1 Minute sind nur 60 
Sekunden und das ist von den Größenordnungen her (1 Million zu 30) in 
einer ganz anderen Kategorie wie 60 zu 0.1 Das kommt noch nicht mal 
annähernd hin. Da brauch ich gar nicht rechnen, sondern erst mal nur die 
0-en zählen.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Karl Heinz schrieb:

> Eine Uhr die in einer Stunde um 6 Sekunden falsch geht, ist noch nicht
> einmal ein Schätzeisen.

Bei jedem anderen Messgerät würde man bei einer solchen Abweichung
aber von "recht hoher Genauigkeit" sprechen. :-)
Gruss
Harald

von Mr. Measurement (Gast)


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Mr. Measurement schrieb:
> Das bedeutet eine Abweichung von 0,108s pro Minute bzw. 0,0018s
> pro
> Sekunde, gell?

Mein Fehler sollte 0,108s pro Stunde bzw. 0,0018s pro Minute heißen.

von Wilhelm F. (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:

> Karl Heinz schrieb:
>
>> Eine Uhr die in einer Stunde um 6 Sekunden falsch geht, ist noch nicht
>> einmal ein Schätzeisen.
>
> Bei jedem anderen Messgerät würde man bei einer solchen Abweichung
> aber von "recht hoher Genauigkeit" sprechen. :-)
> Gruss
> Harald

Was hatten früher einfache Drehspulmultimeter? 1% Abweichung vom 
Skalenendwert. Das sind immerhin 10.000ppm. Messungen im unteren 
Drittel des Anzeigebereiches sollte man ganz bleiben lassen, dort kann 
der Fehler auch schon mal 10 oder 100% sein. Ich denke da z.B. auch an 
ein altes Multimeter ICE680R, welches für die 
Wechselspannungsmeßbereiche einfach nur Dioden zur Gleichrichtung drin 
hatte, allerdings Ge-Spitzendioden, die empfindlicher als Si-Dioden 
sind. Kein aktiver Präzisionsgleichrichter. Das juckte keinen. Die 
Geräte brauchten auch keine Batterie zum Betrieb. So allmählich wird mir 
klar, warum man sowas akzeptieren konnte. Ein unteres Drittel der 
Drehspulanzeige hatte ohnehin immer sehr großen Anzeigefehler. Selbst 
Digitalmultimeter haben heute mal 1% Fehler. In meiner Ausbildung wurde 
uns noch beigebracht, nur im oberen Drittel der Skala abzulesen, oder 
den Meßbereich entsprechend zu wechseln.

Aber keine Panik, es war schon immer genau genug, und mehr als 1% 
brauchte man nicht. Ob ein Spannungsstabilisator 5V nun 4,95V oder 5,05V 
anzeigte, oder die Netzspannung 227,5V oder 232,5V, interessierte so 
genau nicht.

Der Quarzfehler meiner DCF77-Uhr hat auch 690ppm. Der Quarz war wohl 
Ausschußware. Aber egal, DCF synchronisiert jede Minute, da ist es 
völlig egal. Ohne das DCF-Signal habe ich so was im Bereich 1 Minute 
Fehler am Tag. Dann wird im Display auch "nicht synchronisiert" 
angezeigt, und ich weiß Bescheid.

Wenn es mal genauer werden sollte, da habe ich das Projekt von Peter 
Dannegger im Hinterkopf. Er mißt mit dem sehr präzisen DCF-Signal die 
Abweichung eines Quarzes, und berechnet eine Korrektur.

Für Referenzmessungen habe ich hier bei mir zu Hause 2-3 
Präzisions-Quarzoszillatoren liegen, die im Bereich 1ppm liegen. Wenn 
auch aus Recyclingplatinen ausgelötet, die müssen auch mal etwas teurer 
gewesen sein. Damit kann man notfalls auch noch eine Frequenz 
vergleichen, wenn die Toleranz in einem Projekt auf jeden Fall 
schlechter als der Präzisionsoszillator sein soll.

von Werner M. (Gast)


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Wilhelm F. schrieb:
> ... Er mißt mit dem sehr präzisen DCF-Signal die
> Abweichung eines Quarzes, und berechnet eine Korrektur.

Das setzt allerdings voraus, das der Taktgeber kalibrierfähig ist und 
nicht mit der Frequenz wild in der Gegend rum eiert.
Die bei einem Quarz angegebene Toleranz bezieht sich nicht nur auf den 
"Schleiffehler", sondern enthält z.B. auch die Frequenzänderung mit der 
Temperatur im spezifizerten Arbeitsbereich. Das Kalibrieren mit der 
Methode von Pe.Da. funktioniert nur, wenn die Frequenz konstant daneben 
liegt oder wenn man nur an der mittleren Frequenz über hinreichend lange 
Zeiträume interessiert ist.

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