generator wzorcowy ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->HOBBYUsprawnieniaz większą liczbą cyfr (np. 12800000,a nie 12800) są na ogół bardziej sta-bilne. Zmiany starzeniowe często-tliwości generatora można zmniej-szyć, podając układ sztucznemuwystarzaniu przez okresowe na-grzewanie generatora i chłodzeniego w lodówce. W profesjonalnychtermostatach stosuje się kwarcegłównie o cięciu SC pracujące nadrganiach ponadpodstawowych(w naszym wypadku prawie za-wsze kwarce o cięciu AT). Gene-ratory kwarcowe termostatowa-ne do zastosowań profesjonalnychumieszczone są w temperaturze,w której rezonator charakteryzujesię najmniejszą zmianą częstotliwo-ści w funkcji temperatury. Dobrejklasy generator termostatowanykosztuje od 1000 zł wzwyż.Opisany poniżej układ jest podwzględem elektronicznym bardzoprosty w wykonaniu i uruchomie-niu, wymaga jednak trochę pracmechanicznych. Sam generatorkwarcowy jest konstrukcją typowądla tego typu układów, tym nie-mniej parę szczegółów jest wartychuwagi. W układzie nie stosowanotrymera do regulacji częstotliwościkwarcu lecz diody pojemnościo-we. Wadą popularnych trymerówjest kiepska stabilność termicznai czasowa. Tranzystor generatorajest typem o niskiej ft(np. BF240).Wszystkie kondensatory sprzęgają-ce w układzie sprzężenia zwrotne-go generatora są kondensatoramistyrofleksowymi (duża dobroć i wy-soka stabilność termiczna). Punktpracy generatora ustawiamy rezy-storem Ra (rys.1),tak by sygnałna źródle tranzystora BF245 miałamplitudę 20-50mV. Zastosowa-ne wartości rezystorów polaryzacjibazy, wartość opornika kolektoro-wego i emiterowego nie są pomył-ką, a wynikają z ustawienia opty-malnego punktu pracy generatoraz punktu widzenia stabilności dłu-goterminowej.Generator wzorcowy częstościomierzaDobry wzorzecPrezentowany opis dotyczy modelu zaprojektowanego i wykonanegoprzez autora. Układ jest na tyle uniwersalny, że może z powodzeniem byćwykorzystany w posiadanych miernikach częstotliwości.Wzorzec MTIRafał OrodzińskiSQ4AVSe-mail: sq4avs@wp.plW wielu częstościomierzach fa-brycznych nawet z rozdzielczością8 cyfr generator wzorcowy wyko-nany jest z bramki logicznej i rezo-natora kwarcowego. Taki generatorma stabilność długoterminową rzę-du 10 ppm, czyli 10-5(1 ppm – 10-6).Oznacza to w praktyce, że tylko 5cyfr jest cyframi znaczącymi (po-kazującymi rzeczywisty wynik po-miaru) a dalsze są przypadkowei zależą głównie od temperaturypomiaru (głównym czynnikiemdecydującym o stabilności genera-tora kwarcowego jest temperaturarezonatora kwarcowego). Znacznielepsze pod względem stabilno -ści od generatorów na bramkachlogicznych są generatory tranzy-storowe, w których zastosowanokompensację termiczną rezonatora(tzw. generatory termokompenso-wane). Stabilność długoterminowageneratorów termokompensowa-nych jest rzędu 1 ppm (10-6). Naj-lepszą stabilność mają generatorytermostatowane tzn. takie, w któ-rych generator pracuje w stałejtemperaturze. Posiadany przez au-tora profesjonalny wzorzec firmyMTI ma stabilność dzienną 5*10-11,a roczną 3*10-8.Opisany w artykule generatortermostatowany ma stabilność rocz-ną około 8*10-8. W układzie użytowysokostabilnego kwarcu 10MHzw szklanej obudowie. W przypad-ku użycia popularnego i łatwo do-stępnego rezonatora kwarcowego12,8MHz nieoptymalizowanegopod względem stabilności tempera-turowej stabilność długoterminowageneratora jest rzędu 10-7. Wybie-rając kwarc do generatora, należyużyć rezonatora, którego obudowanie jest łączona przez lutowanie(starsze wykonania). RezonatoryRys. 1.50Świat RadioMaj 2006Rys. 2.Niezależność częstotliwości wyj-ściowej od napięcia zasilania zapew-nia zastosowanie stabilizowanegonapięcia zasilania 12V. Częstotliwośćwyjściową ustawia się za pomocąpotencjometru wieloobrotowegoprzestrajającego diody pojemnościo-we. Ewentualną korekcję częstotli-wości dokonuje się tak dobierającwartość kondensatora Ca (rys. 1)by dla napięcia około 7-8V otrzy-mać częstotliwość dokładnie równą10MHz. Ustawienie częstotliwościoscylatora wykonujemy po wyłą-czeniu diody sygnalizującej załą-czenie grzałki termostatu (ustabili-zowaniu temperatury termostatu).W układzie modelowym zmianatemperatury generatora o 30 stopniCelsjusza powodowała obniżenieczęstotliwości o 170Hz (na 10MHz).Nie należy stosować mniejszychnapięć przestrajających oscylator zewzględu na mniej liniową charak-terystykę przestrajania generatorai większą wrażliwość na zmiany na-pięcia przestrajającego w dolnymzakresie charakterystyki napięcie--częstotliwość (rysunek2).Układstabilizujący temperaturę wykonanyjest na wzmacniaczu operacyjnym741. Wzmocnienie układu ograni-czone jest rezystorami 150Ω i 220kΩ.Regulację temperatury wykonuje siępotencjometrem wieloobrotowym10kΩ. Tak wykonany układ regulato-ra temperatury wykazuje lepszą sta-bilność temperatury niż regulatorytypu włącz-wyłącz. Jako przesuwniknapięcia dla tranzystora BDX 53 za-stosowano czerwoną diodę świecą-cą, która płynnie obrazuje zmianytemperatury w punkcie wyłączeniatermostatu (ustawionej tempera-tury). Dioda LED D świeci w chwi-li załączenia grzałki. Elementamigrzejnymi są tranzystor BDX 53 i 2rezystory 6Ω. Rezystor 6Ω wykona-no w postaci 3 zwojów drutu oporo-wego z rezystora typu RAT (wartośćrezystora 24Ω). Rezystory grzejne sąpołączone równolegle (wypadkowarezystancja grzałki wynosi 3Ω). Abywydostać drut oporowy z rezystora,jego obudowę należy delikatnie zbićmłotkiem. Zaletą drutu oporowegoz rezystora typu RAT jest łatwośćlutowania. Stop oporowy stosowanyw spiralach grzejnych np. żelazkanie daje się lutować.Układ generatora umiejscowionyjest w zaślepce miedzianej o średni-cy 28 mm od instalacji centralnegoogrzewania. Zastosowanie zaślepkimiedzianej (kubka) jako obudowygeneratora zapewnia równomier-ny rozkład temperatury w całymgeneratorze. Kubek miedziany jestuziemiony. Tranzystor BDX 53 od-dzielony jest od zaślepki miedzianejpodkładką izolacyjną posmarowa-ną pastą termoprzewodzącą. Połą-czenie elektryczne wewnątrz kubkamiedzianego należy wykonać za po-mocą przewodu miedzianego, uży-wając lutownicy dużej mocy. Autorużył lutownicy oporowej o mocy80W. W pierwszej kolejności należyprzylutować wszystkie przewodywewnątrz zaślepki (miedź dobrzeodprowadza ciepło i elementy elek-troniczne zbytnio nagrzewałybysię, gdyby zostały zamontowanew pierwszej kolejności). Rezonatorkwarcowy, diody pojemnościowei termistor przyklejone są za pomo-cą kleju termoprzewodzącego dospodu kubka (ponieważ część kle-jów termoprzewodzących przewo-dzi jednocześnie prąd, należy uni-kać zabrudzenia klejem wyprowa-dzeń elementów rezonatora i diodpojemnościowych). Zewnętrznaczęść kubka owinięta jest folią te-flonową po posmarowaniu jej pastątermoprzewodzącą i przyklejonado powierzchni kubka klejem Po-xipol. Uzwojenie jest nawinięte nazewnętrznej warstwie folii teflo-nowej i ustabilizowane za pomocąkleju. Takie umocowanie uzwojeńrezystorów grzejnych zapobiegazwarciu zwojów przez miedzianąobudowę generatora. TranzystorBDX 53 przymocowany jest do górykubka za pomocą podkładki izola-cyjnej i pasty przewodzącej ciepło.Płytka generatora zamocowana jestw kubku miedzianym za pomocątulejki dystansowej, która stanowijednocześnie nakrętkę dociskającątranzystor BDX53. Do oczyszczeniapłytki generatora z resztek kalafoniinależy użyć spirytusu (aceton nisz-czy kondensatory styrofleksowe).Układ generatora po zaizolowaniuMocowanie kwarcugąbką umożliwiał osiągnięcie tem-peratury 80°C. W układzie gene-ratora ze względu na ograniczonąilość miejsca użyto dużo elemen-tów w technologii SMD. Dociekliwimogą zbadać w jakiej temperaturzeich rezonator ma najlepszą stabil-ność termiczną (zwykle około 50-Mocowanie BDX53-70°C), jednak wymaga to posiada-nia dobrej klasy wzorca częstotli-wości. Zamawiając wysokostabilnykwarc do termostatu np. w OMIG--u, należy określić temperaturęw jakiej generator ma pracować.Opisany układ stabilizacji tem-peratury może być z powodzeniemzastosowany także do innych typówgeneratora łącznie z generatoramina pasma mikrofalowe. Cały układzamknięto w małej puszce po herba-cie. Poprawę stabilności nawet o rządwielkości można uzyskać wzbudzająckwarc na drganiach ponadpodstawo-wych (overtonowych). Pobór prąduprzez układ przy napięciu zasilania12V wynosi około 0,35A. W przypad-ku użycia rezonatora 12,8MHz domodernizacji kitu AVT3003 należytak dobrać wartość kondensatoraCa, by dla napięcia przestrajającegogenerator 7-8V uzyskać pełną zgod-ność odczytu częstotliwości z często-tliwością zewnętrznego wzorca (np.synchronizowanego przez GPS lubWarszawę I), na który ustawiamynasz miernik.Rafał Orodziński SQ4AVSRys. 3. Odchyłka częstotliwości VXO od częstotliwości znamionowejw funkcji napięciaŚwiat RadioMaj 200651 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

radiodx.htw.pl