Hallo zusammen, ich habe kürzlich auf Ebay (ja, war vlt nicht die beste Idee) diese Uhrenquarze bestellt: https://www.ebay.de/itm/194796603606 Ich betreibe derzeit einen davon als asynchronen Timer an einem Atmega1284p und wollte fragen, welche Kondensatoren ich hier verwenden sollte. Laut Datenblatt des mikrocontrollers werden 6pF empfohlen, im Internet findet man aber auch andere Zahlen. Kann mir da jemand was empfehlen?
Lass sie zunächst offen und miss die Frequenz. Wenn die zu hoch ist, dann kannst du immer noch passende Kondensatoren einbauen.
am besten testen. bei den kleinen Kapazitäten sind die Last-C ungefär gleich groß deinen parasitären Kapazitäten. Beschaff dir halt ein Sortiment 3pF .. 18 pF und teste.
Ich sollte vlt erwähnen, dass ich kein oszilloskop habe, was Messungen ungleich schwieriger macht
David P. schrieb: > Ich sollte vlt erwähnen, dass ich kein oszilloskop habe, was > Messungen > ungleich schwieriger macht Oszi ist dafür eh nicht das richtige.
H. H. schrieb: > Oszi ist dafür eh nicht das richtige. Wie messe ich denn sonst eine solche Frequenz?
David P. schrieb: > Wie messe ich denn sonst eine solche Frequenz? Lass die µC-Uhr 24:00:00 Stunden abzählen und vergleiche sie mit einer genauen Uhr. Dann weißt du, ob der Quarz zu langsam oder zu schnell schwingt und kannst dich an den passenden Kondensatorwert rantasten. Den Wert merkst du dir dann fürs nächste Mal... Für den Anfang kannst du die "Messzeit" ja mal auf 3600 Sekunden verkürzen ;-)
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Dann werde ich das mal tun. Ich habe auch ein DCF77 Modul angeschlossen, bis jetzt war meine Lösung für die Ungenauigkeit die Uhr jede halbe Stunde zu synchronisieren, aber das finde ich recht unelegant, besonders da das synchronisieren über DCF77 deutlich mehr Strom braucht als der "normale" Betrieb
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Hi, bei diesen Quarzen gelten andere Bedingungen als für die HCUs z.B. Ich kenn nur diese Beschaltung. Quarz geht sonst unter Umständen kaputt. Beitrag "Re: Uhrenquarz für IR-Übertragung" ciao gustav
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Lothar M. schrieb: > Für den Anfang kannst du die "Messzeit" ja mal auf 3600 Sekunden > verkürzen ;-) Ich kann jetzt schon sagen, dass sie zu schnell läuft, allerdings natürlich noch nicht genau, wie viel zu schnell. Grob geschätzt ca 1sec pro Stunde.
H. H. schrieb: > Das wäre wirklich viel. Das stimmt. Das ist auch der Grund warum ich derzeit halbstündlich synchronisiere.
Der Kenner nimmt den Kapazitätswert, der vom Datenblatt oder einem Anwendungsbeispiel des Kontrollers empfohlen ist. Dann wird der Quarz in einem breiten Spannungs- und Temperaturbereich optimal schwingen. Eventuell hat er dann aber eine leichte Frequenzablage. Wenn der Quarz zu langsam ist: kleinere Cs, wenn zu schnell entsprechend anders. Besser als durch Änderung des C korrigiert man aber per Software, in dem man eine Schaltsekunde hinzufügt oder weglässt sobald sich der Fehler auf eine Sekunde angesammelt hat. Dazu gibt es einen thread "die genaue Uhrzeit" der erklärt wie man das macht.
Bei Ebay Steht: Belastungskapazität = 10 pF Shunt-Kapazität max. 1,3pF ±0,3pF
> Grob geschätzt ca 1sec pro Stunde.
Kann das sein, 280 ppm, trotz der vom ATmega1284P zugeschalteten 6&6 pF?
David P. schrieb: > Grob geschätzt ca 1sec pro Stunde. Wenn du die Messzeit für den Abgleich verkürzen und die Schätzung verfeinern willst, nimmst du ein GPS Empfängermodul mit 1PPS-Ausgang als Referenz und vergleichst per Logikanalysator mit einem Signal aus deinem µC.
Wolfgang schrieb: > nimmst du ein GPS Empfängermodul mit 1PPS-Ausgang als > Referenz und vergleichst per Logikanalysator mit einem Signal aus deinem > µC. Na, Du hast ja "gute" Ratschläge für David P. Er schrieb um 14Uhr54 H. H. schrieb: > Oszi ist dafür eh nicht das richtige. Wie messe ich denn sonst eine solche Frequenz?
Wolle G. schrieb: > Na, Du hast ja "gute" Ratschläge für David P. Deshalb der Tipp mit dem Logikanalysator. Die Preise sind in letzter Zeit zwar heftig gestiegen, aber für 10 ... 15€ hat man so ein Ding, was einem bei Digitalbasteleien viele Fragen beantwortet.
S. Landolt schrieb: > Kann das sein, 280 ppm, trotz der vom ATmega1284P zugeschalteten 6&6 pF? vielleicht sind es auch nur 0.75 Sekunden. Genaueres kann ich morgen gegen 16Uhr sagen, dann sind 24h um.
Landolt wunderte sich:
> Kann das sein, 280 ppm ...
Ja, könnte sein - gleich der erste TC-38-Quarz (übrigens: 20 ct das
Stück bei Reichelt) liegt ohne weitere Beschaltung um +180 ppm daneben,
an einem ATmega1284P-PU bei 5.0 V.
S. Landolt schrieb: > übrigens: 20 ct das Stück bei Reichelt Das habe ich auch gefunden, aber da der Ebay Artikel ohne Versandkosten war, war es trotzdem günstiger. Bei Reichelt hätte ich natürlich auch direkt ein passendes Datenblatt gehabt, was diesen ganzen Thread nicht nötig gemacht hätte.
Ich bin jetzt nach 3.5h bei ca 2.5 Sekunden. Nicht ganz eine Sekunde pro stunde aber doch deutlich mehr als ich möchte. Ich habe mal andere Kondensatoren bestellt und werde mal schauen, wie viel ich brauche
Karl B. schrieb: > bei diesen Quarzen gelten andere Bedingungen als für die HCUs z.B. Nicht wirklich. Jedenfalls nicht bei Betrieb der Quarze an dem genau dafür vorgesehenen Oszillator der Megas (also Quarz an TOSC angeschlossen). Da kannst du die Widerstände ganz sicher problemlos weglassen und die Kondensatoren werden allenfalls zum Kalibrieren benötigt und/oder für ziemlich exotische Uhrenquarze (die tatsächlich existieren, aber eher selten anzutreffen sind). Etwas anders sieht das aus, wenn man dem Uhrenquarz zur Generierung des Systemtakts (also Quarz an XTAL) verwendet. Manche Tinys haben eine passende Oszillatoreinstellung dafür. Dann gilt das oben zu dem zu TOSC gesagte. Andere Tinys (und die Megas generell) haben das nicht. Hier könnte "deine" Schaltung dann tatsächlich mal in vollem Umfang nützlich sein.
Wenn im Datenblatt des Quarzes steht, dass er 10pF Lastkapazität braucht, dann entspricht das 2 Kondensatoren mit je 20pF. Davon ziehst du jeweils 5pF Eingangskapazität des µC und 3pF für die Leitungen ab. Macht dann unterm Strich 2x 12pF. Danach misst du nochmal die Zeit.
Stefan ⛄ F. schrieb: > dann entspricht das 2 Kondensatoren mit je 20pF. Davon ziehst > du jeweils 5pF Eingangskapazität des µC und 3pF für die Leitungen ab. > > Macht dann unterm Strich 2x 12pF. Danke für die Zahlen. Wie genau kommst du auf die werde für Eigenkapazität des µC und der Leitungen?
Die Kondensatoren sind AC mäßig in Reihe zum Quarz geschaltet. 2x 20pF in Reihe haben zusammen 10 pF. 5pF ist die übliche Eingangs-Kapazität von Mikrocontroller-Pins. Die Leitungen zum Quarz haben üblicherweise 3-7 pF je nach Länge. Also: die geforderten 10pF verdoppeln (wegen der Reihenschaltung) und davon dann 5 + (3 bis 7) pF subtrahieren.
Stefan ⛄ F. schrieb: > 5pF ist die übliche Eingangs-Kapazität von Mikrocontroller-Pins. > Die Leitungen zum Quarz haben üblicherweise 3-7 pF je nach Länge. Ah, das wissen hat mir gefehlt. Ich war ein wenig verwundert, wo diese Zahlen herkommen.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Macht dann unterm Strich 2x 12pF. > > Danach misst du nochmal die Zeit. Und er wird feststellen, dass er immer noch erheblich zu schnell schwingt.
H. H. schrieb: > Und er wird feststellen, dass er immer noch erheblich zu schnell > schwingt. Kannst du mir auch begründen, warum das so ist?
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David P. schrieb: > H. H. schrieb: >> Und er wird feststellen, dass er immer noch erheblich zu schnell >> schwingt. > > Kannst du mir auch begründen, warum das so ist? Ich hatte auch mal so einen Fall (+300ppm), da waren dann 2x68pF nötig, AFAIR.
H. H. schrieb: > Und er wird feststellen, dass er immer noch erheblich zu schnell > schwingt. Und wenn er gescheit ist, ruiniert er nicht die Lötstellen der Leiterplatte durch ständiges Löten. Durch Herumtauschen trifft er die exakte Kapazität sowieso nicht. Schon 0,5 pF bringen da einen größeren Fehler als man mag und das kann schon ein zu dicker Lotklecks verursachen oder die durch das Löten des C verursachte Änderung des Kondensators. Gerade bei den programmierbaren ICs ist das "Trimmen" per Hardware ein Unsinn. Schon das ist eine Korrektur per Logik: Ich hab mal eine Auto-Quarzuhr geschlachtet. Da war auf der Platine mit einem 2-hoch 22Hz -Quarz (4,19MHz) der Teiler als 14-DIL ausgeführt. Mit 8 Zuleitungen konnte man die unteren Bits des Teilers umschalten indem man die Leiterbahnen mit einem Fräser durchtrennte und so die Teilerzahl des Teilers auf exakte 1Hz-Impulserzeugung brachte. Das LSB der Zuleitungen brachte da eine Korrektur um 4 ppm die höherstwertige Leitung um 1024 ppm Vielleicht weiß jemand noch die Bezeichnung des IC, m.W. hatte das sogar ein TDA...als Name
H. H. schrieb: > Ich hatte auch mal so einen Fall (+300ppm), da waren dann 2x68pF nötig, > AFAIR. Und das ist ein viel zu niedriger Lastwiderstand für den Ausgang des Oszillators bei den heutzutage winzigen MOSFETs. Da ist das Schwingen schon Glückssache
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c-hater schrieb: > Etwas anders sieht das aus, wenn man dem Uhrenquarz zur Generierung des > Systemtakts (also Quarz an XTAL) verwendet. Manche Tinys haben eine > passende Oszillatoreinstellung dafür. Dann gilt das oben zu dem zu TOSC > gesagte. > > Andere Tinys (und die Megas generell) haben das nicht. Hier könnte > "deine" Schaltung dann tatsächlich mal in vollem Umfang nützlich sein. "Megas" nicht? Also die 4er-Reihe, z.B. der hier diskutierte ATmega1284P, hat eine Einstellung für einen 32 KiHz-Quarz an XTAL1/2, ebenso die 8er, z.B. der (allseits beliebte) ATmega328P.
Peter R. schrieb: > H. H. schrieb: >> Ich hatte auch mal so einen Fall (+300ppm), da waren dann 2x68pF nötig, >> AFAIR. > > Und das ist ein viel zu niedriger Lastwiderstand für den Ausgang des > Oszillators bei den heutzutage winzigen MOSFETs. Da ist das Schwingen > schon Glückssache Zweifellos.
Peter R. schrieb: > H. H. schrieb: >> Und er wird feststellen, dass er immer noch erheblich zu schnell >> schwingt. > > Und wenn er gescheit ist, ruiniert er nicht die Lötstellen der > Leiterplatte durch ständiges Löten. > > Durch Herumtauschen trifft er die exakte Kapazität sowieso nicht. Schon > 0,5 pF bringen da einen größeren Fehler als man mag und das kann schon > ein zu dicker Lotklecks verursachen oder die durch das Löten des C > verursachte Änderung des Kondensators. Lackdraht ~0,5mm verzwirbeln. Hat so ~1-2pF pro Windung und ist "einstellbar".
Peter R. schrieb: > Durch Herumtauschen trifft er die exakte Kapazität sowieso nicht. Mit ein bisschen trial&error hatte ich mal die Uhr eines PC korrigiert, war mit dem Ergebnis eigentlich recht zufrieden. Nur wenige Sekunden Abweichung pro Monat, davor waren mehr als 5 Minuten. Heute haben wir Zeit-Server im Internet. Bei irgend einem AVR oder STM32 konnte man an den Pins extra große interne Kondensatoren per Software aktivieren, so dass (bei passendem Quarz) keine externen nötig sind.
So nach 24 stunden sind es 15 Sekunden, die die Uhr zu schnell läuft. Morgen kommen die Kondensatoren, die ich bestellt habe, dann schaue ich mal ob ich das ein wenig verbessert bekomme. Ergibt einen Fehler von ca 173ppm
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Eine reine Verständnisfrage: Warum ist es sinnvoller den Fehler in Software statt in Hardware zu korrigieren? Sowas in Software zu korrigieren klingt für mich eher nach einem Umweg, weil man es anders nicht lösen kann.
Nach dem dritten Umlöten des Kondensatorpärchens denken Sie vielleicht anders; und das letzte Dutzend ppm wird ohne Trimmkondensator schwierig. Allerdings sollte dieser Fehler von 175 ppm hardwaremäßig korrigiert werden, das liegt zu abseits vom Sollwert des Quarzes.
Die Korrektur per Hardware ändert die vom IC- Hersteller empfohlene Beschaltung des Kontrollers. Das kann die Schwingsicherheit des Oszillators beeinträchtigen wenn evtl. zu große oder zu kleine Kapazitäten notwendig werden. Bei andren Oszillatoren als von µCs kann es zur Überlastung des Quarzes führen. Die Korrektur per Software schont die Leiterplatte, erspart (wie oben) das Warten auf Lieferzeiten und schont die Portokasse.
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Ich habe jetzt mal 2 12pF Kondensatoren angebracht, mal sehen ob mich das grob in die Richtige Richtung bringt
Nach über 2 Stunden läuft die Uhr zwar immer noch vor, allerdings deutlich unter einer halben Sekunde. Ich probiere mal 13pF oder 14 pF, aber das ist schonmal deutlich besser.
Ich fand den Vorschlag mit verdrilltem Lackdraht zur Feinabstimmung klasse. Das wäre auch was für die Quick&Dirty Thread. Teo D. schrieb: > Lackdraht ~0,5mm verzwirbeln. Hat so ~1-2pF pro Windung und ist > "einstellbar".
dummschwaetzer schrieb: > mach doch den Rest in SW Jetzt will ich rausfinden, wie genau ich es hinbekomme. Den Rest in SW wäre sicherlich der bessere Weg. Besonders da ich ja eh ein DCF77 Modul angeschlossen habe.
> Jetzt will ich rausfinden, wie genau ich es hinbekomme.
Hat auch was für sich: ließe sich dann als Torsignal für einen einfachen
Frequenzzähler nutzen - nettes Anfängerprojekt.
Ist doch keine so gute Idee: lässt sich schließlich alles herausrechnen. Das kommt davon, wenn man seinen ersten Frequenzzähler noch mit TTL-Bausteinen aufgebaut hat.
Ich bin jetzt auf 15nF gegangen. Ist das noch sicher, oder riskiere ich hier schon, den Quarz oder Mikrocontroller zu beschädigen?
David P. schrieb: > Ich bin jetzt auf 15nF gegangen. Ist das noch sicher, oder > riskiere ich > hier schon, den Quarz oder Mikrocontroller zu beschädigen? Du bist noch weit von Limit weg. Und beschädigen kannst du ihn so eh nicht.
H. H. schrieb: > beschädigen kannst du ihn so eh nicht. Genau. Was wohl eher passieren kann ist, dass er beim Anlegen der Stromversorgung nicht zuverlässig anschwingt. Aber das wirst du schon merken, wenn es passiert. Bei < 30 pF erwarte ich keine Probleme.
Ah sehr gut. Es hatte hier glaube ich nur jemand geschrieben, dass falsche Werte den Quarz beschädigen können. Wie man vermutlich leicht merkt, kenne ich mich noch nicht so wirklich mit Elektronik aus. Ich komme eher aus der Software Richtung (Informatik studium). Vielen Dank für die Erklärungen, das hilft ganz ungemein
David P. schrieb: > Es hatte hier glaube ich nur jemand geschrieben, dass falsche Werte den > Quarz beschädigen können. "...In modernen Schaltungen z.B. bei den 32 kHz-Uhrenquarzen werden heutzutage CMOS-Gatter in Pierce-Schaltung verwendet (siehe 6.3.3)..." Der Kollektorschwingkreis muß eine niedrige Betriebsgüte haben und sollte mit einem Parallelwiderstand (ca. 1 kOhm) bedämpft werden. Die Betriebsspannung sollte nicht zu hoch (<<12 V) und die Ausgangsleistung sollte gedrosselt werden. Durch die hohe Spannungsverstärkung zwischen dem Emitter und Kollektor ist es empfehlenswert, daß die untere Kapazität CB ungefähr den 3- bis 10-fachen Wert von CA hat. Eine zu starke Rückkopplung (CB zu klein) kann den Quarz überlasten und zu irregulären Betriebsbedingungen führen..." Quelle: https://www.axtal.com/ ciao gustav
Beitrag #7003094 wurde vom Autor gelöscht.
> Ich fand den Vorschlag mit verdrilltem Lackdraht zur Feinabstimmung > klasse. Das wäre auch was für die Quick&Dirty Thread. Das ist Standard-alte-Leute-Wissen. Tektroniks hat das in seinen Oszis schon in den 70ern gemacht. Wuerde mich nicht wundern wenn das damals schon alt war. Macht natuerlich heute keiner bei Geraeten unter 10000Euro. Olaf
Karl B. schrieb: > CMOS-Gatter > Durch die hohe Spannungsverstärkung zwischen dem Emitter und Kollektor Ganz klare Sache, da lebt jemand in der fernen Vergangenheit,... David P. schrieb: > Atmega1284p ...und kennt sowas nicht.
Angehängte Dateien:
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Low_Freq_Quarz.jpg
39 KB
Hi,
hab gerade mit dem ATMega8515 mit dem Uhrenquarz rumexperimentiert.
Brauche keine Extrakondensatoren. Läuft auch so, bei passender
Fuse-Einstellung.
OT
{Nur kann man die nicht mehr verstellen, wenn ISP zu hoch. Mindestens 5
kHz sollen`s aber schon sein fürs Flashen.
Also dann ein Megahetztquarz rein und Fuses verstellen und
programmieren.}
/OT
Wenn überhaupt, geht es in diesem Thread um das Finetuning.
Vielleicht wäre ein vorheriges Aussotieren der Quarze nach geringsten
Streuungen besser als das Gefummel hinterher mit Trimmpotis etc.
Nur so ein Vorschlag.
Brauche mir über Extrakondensatoren wohl keine großen Gedanken machen,
wenn ich mir dieses Bild so anschaue. Von der Appnote ;-)
ciao
gustav
Ich habe gestern zwei mal 18pF verlötet. Ich bin jetzt nach 19 Stunden bei schätzungsweise etwas unter 0.1 Sekunden. Das ist denke ich genau genug, den Rest mache ich in Software. Vielen Dank für eure Hilfe
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