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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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Temperaturkompensation von Schwingkreisen
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14.05.22 16:06
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

14.05.22 16:06
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

Temperaturkompensation von Schwingkreisen

Moin,
beginnen möchte ich diesen Beitrag mit einem Verweis auf den Artikel
"Schwingungskreise für Kurzwellen mit kleiner Temperaturabhängikeit" von einem gewissen
Dr. L. Rohde aus der "CQ-MB" von 1934/ Heft 12
(Suchbegriff: CQMB3412.pdf)

Ein weiterer Artikel findet sich in den Heften 16 bis 19 der "Funk-Technik" von 1954.
Erich Roske : "Temperaturkompensierung von Oszillatoren am Beispiel eines Steuersenders"

Etwas später hat Dr. L. Rohde sich nach dem Motto: "Wenn schon, denn schon" einen Kurzwellen-Empfänger gebaut:

Wichtiger Bestandteil ist ein hochgenauer "Steueroszillator", zusammen mit einem Quarzoszillator frequenzbestimmend.
Sieht eher nach Präzisions-Messgerät aus als nach Radio:

Links die Einstellschrauben vom Drehko, sie entsprechen den verbiegbaren Platten eines Radio-Drehkos.
Mitte die Schwingkreis-Keramik Kondensatoren, sie wurden im Meßfeld ausgemessen.
Rechts die Keramik Spule. Es wurde zunächst eine Silberschicht formschlüssig mit dem Keramik-Körper
aufgebracht und später die Windungen gefräßt, dadurch bestimmt der Ausdehnungs-Koeffizient der Keramik
das Temperaturverhalten der Spule.
Darunter die Hülle für die Trocken-Patrone. Das Ganze in einem sehr massiven und dichtem Gehäuse.

----

Keramik-Kondensatoren mit bestimmtem Temperatur-Koeffizienten wird man heutzutage wohl nicht mehr
finden, man kann sich bisweilen aber helfen:

Für ein Röhren-Audion habe ich zwei Spulen auf recht großem Ferrit-Kern für SAQ (17,2 kHz) gewickelt.
Sie sollen als festabgestimmter Bandfilter (Steckspule) geschaltet werden, ohne Drehkos.
Bei Erwärmung mittels Fön auf "Anfaßgrenze" (etwa 65°C) ergab sich eine Frequenz-Erniedrigung von
150 Hz.

Viel zu viel, die 6dB-Bandbreite nur eines einzelnen Kreises beträgt lediglich 280 Hz.
Die verwendeten FKP und MKP- Folien-Kondensatoren haben zwar entgegengesetzten TK, sind aber so
temperaturstabil, dass sie trotz hoher Kapazität von etwa 1400pF nicht genügend ausgleichend
wirken.
Ein versuchsweise eingeschalteter 760pF "X2-Keramik-Kondensator" mit seinem "grottenschlechten"
Temperaturverhalten verringerte auf Anhieb die Abweichung auf 20 Hz.

Der Luftspalt der beiden Ferrit-Hälften wurde übrigens durch Abschleifen mit Schmirgelpapier
verringert, bis die Zielfrequenz von 17,4 kHz erreicht war. (Ausgangsfrequenz etwa 38 kHz).

Im Bau ist ein Audion mit 3xCF3 auf VE-chassis. Für SAQ steckbares Bandfilter nach dem Prinzip von Otto Limann.
(Funkschau 1959 / Heft 8 : "Ein neuer Wechselstrom Bandfilter 2-Kreiser")

Gruß
Jens

Zuletzt bearbeitet am 15.05.22 11:46

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EK07D2-Steueroszillator_3,4MHz_6,4 MHz__800px.jpg EK07D2-Steueroszillator_3,4MHz_6,4 MHz__800px.jpg (5x)

Mime-Type: image/jpeg, 76 kB

SAQ-Bandfilterspule-TK-Kompensation_Aufbau_2022-05-14.jpg SAQ-Bandfilterspule-TK-Kompensation_Aufbau_2022-05-14.jpg (4x)

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regency gefällt der Beitrag.
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14.05.22 20:04
HB9 

WGF-Premiumnutzer

14.05.22 20:04
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Temperaturkompensation von Schwingkreisen

Hallo zusammen,

wenn man es wirklich temperaturstabil halten will, gibt es heute immer noch passende Bauteile, welche praktisch keinen Temperaturgang haben. Für Spulen eignen sich hervorragend die Kernmaterialien M33 (bis ein paar MHz) sowie K1 (KW) von Epcos und als Kondensatoren neben Luft-Drehkos die C0G-Keramiktypen (oder nach älterer Bezeichnung NP0). So hatte ich z.B. einen Oszillator auf 470kHz gebaut, der auf wenige Hz stabil ist (bedingt natürlich auch einen mechanisch stabilen Aufbau). C0G-Kondensatoren gibt es von 1pF bis mehrere nF, da sollte es also keine Probleme geben. Bei den üblichen Versandhändlern ist es aber teilweise schwierig herauszufinden, welche Typen von Keramikkondensatoren da angeboten werden. Ein Indiz für C0G ist eine Toleranz von 5% oder besser.

Gruss HB9

15.05.22 09:54
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

15.05.22 09:54
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Re: Temperaturkompensation von Schwingkreisen

Hallo zusammen,

die Versorgungslage bei elektronischen Bauelementen ist momentan sehr angespannt, auch bei passiven Bauelementen. Auf 2W/Metallfilmwiderstände habe ich 6 Monate gewartet. Über Preise wird oftmals nicht mehr verhandelt, nur über Stückzahlen und Kalenderwoche. Mir ist ein mittelständiges Unternehmen aus meiner Region bekannt, wo die Warenempfänger die Komponenten für die Bestückungsautomaten beisteuern müssen. Da diese Unternehmen grösser sind, ist ihre Marktstellung entsprechend - sie haben die Bauteile! Das ist so, als wenn wir einen Tag vorher für ein Brot Mehl zum Bäcker bringen. Aber vielleicht ist das im Herbst ja auch Wirklichkeit.

Der technischen Seite kann ich nur zustimmen: Frequenzstabilität auf 17,2 kHz und eine Dekade höher ist wirklich einfach. Aber ich bevorzuge FT50-43 Ring- oder Schalenkerne. Der FT140-43 hat z.B. einen AL-Wert von immerhin 885.


Gruss
Walter

Zuletzt bearbeitet am 15.05.22 10:08

15.05.22 11:21
regency 

WGF-Premiumnutzer

15.05.22 11:21
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: Temperaturkompensation von Schwingkreisen

Hallo zusammen,
das mit der Versorgungslage, den Lieferzeiten, der Reduktion der Sortimente macht mir auch Sorgen. Allerdings war es in der Frage der Messtechnik früher in der DDR auch oft nicht einfach, und es musste oft improvisiert werden. (Die Ergebnisse waren dabei durchaus international wettbewerbsfähig und oft ehrlicher, als das mit teuren Import-Geräten, deren Innenleben nicht klar war, möglich gewesen wäre.)

Für eine Stromstabilisierung auf 1/100.000 für ein NMR-Spektrometer brauchte es z.B. eines Referenznormals von 5 Ohm (realisiert durch spezielle gewickelte Drähte) und einer extrem geringen Temperaturdrift der Eingangsstufe des Operationsverstärkers. Dafür kam ein tschechicher IC mit Doppeltransistor auf einem Kristall mit integrierter Temperaturstabilisierung (ca. 50 Grad intern) zum Einsatz.

Die Hinweise von HB9 sind für mich wichtig, da ich gezielter bei den Spulen und Kondenatoren suchen kann.

Der Vorrat an Keramik Kondensatoren ist bei mir noch gegeben. Hier kann ich die Temperaturabhängikeit jedoch nicht einschätzen, nur durch ein gezieltes Erwärmen und Prüfen der Drift des Oszillators. Kann jemand seine Einschätzung zu den Teilen geben (siehe Bild)?

Für meine Eigenbau-Theremine (Prinzip des Schwebungssummers) werden hochstabile Oszillatoren (um 300-500 kHz) benötigt, da deren Differenz Basis für die Tonhöhe ist. Um mit der Handkapazität den Tonfrequenzbereich im Abstand bis etwa 60 cm durchfahren zu können, sind zur Abstimmung UKW Luft-Drehkos als Parallelkapitität und Spulen mit mehreren mH Induktivität erforderlich. Die Änderung von wenigen zehntel Pikofarad in der Gesamt-Kreis-Kapazität verstimmt bereits das Instrument, besonders bei den tiefen Tönen.

Bei den Spulen sind Luft-Kreuzwickelspulen am geeignetsten. Die haben zwar bei den hohen L und R nur Güten um die 50-60, dafür ist die Temperaturabhängigkeit praktisch nicht vorhanden.

Die Verwendung von Keramikfiltern für den Referenzoszillator hat sich bewährt. Ich glaube, der Temperaturkoeffizienz für C liegt bei 1/10.000/K, schau aber nochmal in die Datenblätter.

Entscheidend für die Stabilität ist natürlich der Oszillator selbst. Hier ist nach meiner praktischen Erfahrung der Klapp-Oszillator der mit dem geringsten Einfluss der Gesamtschaltung auf die Frequenz des Oszillators. Selbst die Spannungsversorgung kann um 10 Prozent variieren, das macht dem Klapp wenig aus.

Soweit meine Erkenntnisse. Es handelt sich dabei jedoch nicht um "Temperatur-Kompensation", sondern um möglichst geringen Temperatureinfluss.

Viele Grüße,
Jan (regency)

Zuletzt bearbeitet am 15.05.22 20:18

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0_IMG_20220515_113539.jpg 0_IMG_20220515_113539.jpg (13x)

Mime-Type: image/jpeg, 325 kB

15.05.22 11:38
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

15.05.22 11:38
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

Re: Temperaturkompensation von Schwingkreisen

Moin allerseits,

Zitieren:
Frequenzstabilität auf 17,2 kHz und eine Dekade höher ist wirklich einfach. Aber ich bevorzuge FT50-43 Ring- oder Schalenkerne

Man kann das noch weit höher treiben, für den SAQ-Überlagerungston-Oszillator hatte ich hier mal eine Abweichung von 0,004 Hz
erzielt:
https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...0&page=4#32
Auch hier "gängige" Bauteile.
Spule:
"Auseinanderbegackene" Ferrit-Trafos, wie sie in jedem Schaltnetzteil zu finden sind bzw. bei den einschlägigen
Versendern angeboten werden.
Kondensatoren:
Folienkondensatoren oder Keramik, die meisten haben aber negativen TK, man muß etwas probieren, um einen Typ zu
finden, bei dem sich die Frequenz des Schwingkreises bei Erwärmung verringert.

Das "Problem" ist natürlich, dass die heutige Technik die Fertigung von Keramik-Kondensatoren mit abgestuftem TK
unnötigt macht.

Die Temperaturabhängigkeit von Kondensatoren ist übrigens nicht linear.
Bei dem Ersatz eines defekten 100 kHz-Quarzes eines Eichoszillators (KW-Empfänger) wurde durch unterschiedliche
Kondensatoren im angeschlossenen LC-parallel-Schwingkreises diese Kurve erreicht:


Die Temperaturkurve des nun eingesetzten Narva-Glas-Quarzes ("nach unten geöffnete Hyperbel") wurde
nach unten hin "eingedellt".

Wenn man seine Bastelkiste durchforstet und einige Kondensatoren temperaturmäßig heraussucht,
ließe sich sicherlich ein annähernd waagerechter Verlauf der Kurve erreichen.
(Für den Bau eines hochkonstanten Quarzoszillators für eine Röhrenuhr oder dergleichen).

In der Funkschau von 1957/Heft 20 sind übrigens die damals gängigen Keramik-Typen mit ihrer "neuen"
Farb-Kennzeichnung aufgelistet und beschrieben.
Gruß
Jens

Zuletzt bearbeitet am 15.05.22 12:29

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Temperaturkurve_100kHz-Eichoszillator-korr.JPG Temperaturkurve_100kHz-Eichoszillator-korr.JPG (3x)

Mime-Type: image/jpeg, 33 kB

15.05.22 18:32
HB9 

WGF-Premiumnutzer

15.05.22 18:32
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Temperaturkompensation von Schwingkreisen

Hallo Jan,

regency:
Der Vorrat an Keramik Kondensatoren ist bei mir noch gegeben. Hier kann ich die Temperaturabhängikeit jedoch nicht einschätzen, nur durch ein gezieltes Erwärmen und Prüfen der Drift des Oszillators. Kann jemand seine Einschätzung zu den Teilen geben (siehe Bild)?

Die Keramikkondensatoren mit dem schwarzen oberen Rand sind C0G-Typen, also temperaturstabil, die mit den anderen Farben (z.B. Gelb) haben ebenfalls einen definierten Temperaturkoeffizient, aber eben nicht Null. Ich kenne die Werte aber nicht, diese Typen sind auch kaum mehr erhältlich. Bei den Folienkondensatoren hängt der TK hauptsächlich vom Material des Dielektrikums ab und steht normalerweise im Datenblatt.

Gruss HB9

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