Messgeräte
PeakTech 4025 mit OCXO nachrüsten
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Das Gerät brauchte immer sehr lange, ehe es eine annähernd stabile Frequenz hatte.
Daher hatte ich mich entschlossen, den normalen Quarzoszillator (20 MHz) durch einen OCXO zu ersetzen.
Eingesetzt habe ich den OCXO "ECOC-9775-20.000-DN-TR". Dieser ist relativ neu bei Mouser.de zu bekommen. Hier kostet er ca. 42 Euro.
ACHTUNG: Sicherheitsvorschriften beachten.
Netzstecker ziehen!
Die beiden Schrauben auf der Rückwand, und den seitlichen Griff entfernen
Dann lässt sich der rückseitige Deckel abnehmen, und das Blechgehäuse nach hinten wegziehen.
Der Quarzoszillator (20 MHz) ist markierte.
Diesen habe ich ausgelötet, und die 4 Kontakte durch einzelne Pins einer Buchsenleiste ersetzt.
Der verbaute 3.3 V Regler (LM1117M3) kann maximal 1.5 A liefern. Dies reicht vollkommen aus, für den Aufheizstrom von maximal 700 mA des OCXO.
Die muss er auch nur für maximal 1 Minute bereitstellen.
Die Außenbeschaltung des OCXO ist minimal.
Die Schaltung habe ich einfach auf einer Lochrasterplatine aufgebaut.
Vor dem löten des OCXO habe ich dessen Pins verzinnt. Damit konnte das SMD-Bauteil ich leicht durch die Durchkontakte verlöten.
Hier habe ich ebenfalls 4 einzelne Pins einer Buchsenleiste aufgebaut, um die Platine einfach auf das Mainboard stecken zu können.
Anschließend muss noch eine Kalibrierung des 4025 durchgeführt werden, da die Frequenz jetzt wesentlich genauer ist.
Die Kalibrierung ist im Handbuch im Kapitel "4.7. Parameterkalibrierung (1)" zu finden.
Hinweis: Die beschriebene Taste 【n】ist die Taste "WAVE" unter dem Display.
Die Aufwärmzeit beträgt maximal 3 Minuten.
Die Frequenz ist jetzt super stabil, und läuft nicht ewig weg wie mit dem alten Quarzoszillator.
Spannungsnormal
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Schaltplan
Daten des SpannungsNormals:
| Stufe | Spannung |
|---|---|
| 1 | 10,0000 V |
| 2 | 10,0000 V |
| 3 | 1,0008 V |
| 4 | 100,008 mV |
| 5 | 10,015 mV |
| 6 | 0V |
Kalibriert mit Fluke 8842A am 04.06.2006.
GPS Zeitnormal
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Daten des GPS-Zeitnormals:
- Eingang für aktive GPS-Antenne
- Ausgang für PPS
- Ausgang für 10kHz bzw. variable Frequenz (Teiler von 10kHz)
- Bedienung über 16 Tasten
- Display mit 128 x 64 Pixel
- Automatische Sommer/Winterzeitumstellung
Als GPS-Empfänger wurde das Modul "Jupiter 12" von Rockwell mit der Kennzeichnung "TU30-D140-221/231" eingesetzt. Der Mikrocontroller ATMEGA16/32 der Firma Atmel mit einem 7,3827MHz Quarz steuert den Empfänger, das Tastenfeld, das Grafikdisplay und den Frequenzausgang.
Der Frequenzausgang kann umgeschaltet werden zwischen 10kHz (direkt vom GPS-Empfänger) und max. 5kHz vom Mikrocontroller.
Die Frequenz von 10kHz vom GPS-Empfänger ist sehr genau.
Die anderen, vom Prozessor erzeugten Frequenzen (Teiler von 10kHz), haben einen Jitter (entsprechend der Interrupt-Routine). Die Frequenzstabilität ist trotzdem gewährleistet.
- Schaltbild
- Änderungen / Changelog
- V1.04 für ATMEGA16
- V1.05 für ATMEGA32
- V1.06 für ATMEGA32
Als Entwicklungsumgebung wurde das AVR-Studio4 und WinAVR-20100110 verwendet.
Als Debugger kam der AVR-JTAG-ICE (USB) von Olimex zum Einsatz.
Nach dem Einschalten des GPS-Zeitnormals dauert es weniger als 5 Minuten, bis die Sync-LED zeigt, dass das 10kHz-Signal synchronisiert wurde.
Es müssen dazu mindestens 4 Satelliten empfangen werden.
Aktive GPS-Antenne auf der Terasse, und die Durchführung ins Zimmer (zweites Kabel von unten). Die Gesamtlänge des Antennenkabels beträgt ca. 15m. Das GPS-Signal ist zwar erwartungsgemäs etwas schwächer, tut der Funktion aber überhaupt keinen Abbruch.
Menüs des Gerätes:
Bedienung
Taste "sec": Einstellung des Stunden-Offsets (UTC, +1h bis +4h)
Taste "Hz": Anzeige im Dezimalsystem oder als Bogenmaß
Anzeige
x verwendete von y möglichen Satelliten
Höhe und Koordinaten
Uhrzeit über GPS (mit automatischer Sommerzeitumstellung)
Bedienung
Taste "0-9": Frequenz eingeben (Punkt verfügbar)
Taste "sec": Eingegebene Zahl als Sekunden ausgeben
Taste "Hz": Eingegebene Zahl als Frequenz in Hz ausgeben
Taste "kHz": Eingegebene Zahl als Frequenz in kHz ausgeben
--> Die eingegebene Frequenz wird auf die nächstmögliche Zahl aufgerundet.
Bedienung
Keine
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Signalstärke der Satelliten und sie verwendet werden (Ziffern sind dann invertiert)
Bedienung
Keine
Anzeige
Version der ATMEGA Firmware und des verwendeten GPS-Receivers
Bedienung
Taste "sec": Einstellung des Stunden-Offsets (UTC, +1h bis +4h)
Anzeige
Uhrzeit über GPS (mit automatischer Sommerzeitumstellung)
Bug vom Jupiter TU30-D140
Seit dem 15. Februar 2015 wird über die serielle Schnittstelle ein falsches Datum gesendet. Das GPS-Modul hat ab diesem Datum einen Rechenfehler von 1024 Wochen. Dieser Fehler betrifft wohl nur das Datum.
CN3165 Frequenzzähler
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Daten des Frequenzzählers:
- Kanal A: DC bis 100MHz
- Kanal B: 50 Mhz bis 1GHz
Da der Messbereich nach dem Einschalten immer wegwanderte, habe ich die Temperatur im Inneren des Messgerätes gemessen. Diese schwankte zwischen 25°C (Einschalten) bis zu 40°C (> 30 Minuten). Als Referenz während der Messung wurde ein stablies 10kHz-Signal eines GPS-Empfängers benutzt.
ACHTUNG! Vor dem Eingriff in das Gerät immer erst den Netzstecker ziehen.
Der erste Ansatz war, Lüftungslöcher im oberen Gehäusedeckel zu bohren, um die Wärme des Trafos und der 5Volt-Regler besser ableiten zu können. Leider reichte die Luftkonvektion mittels der Löcher nicht aus.
Daher entschloss ich mich, den Trafo und die 5Volt-Regler durch ein Schaltnetzteil zu ersetzen.
Das Schaltnetzteil ist die schwarze Box oben rechts im Bild.
Dazu wurde der Trafo, sowie das Kühlblech mit den beiden 5Volt-Reglern entfernt und ein Stück der Platine abgeschnitten, damit das Schaltnetzteil genug Platz hat.
Das Netzteil liefert 5Volt mit max. 4A(benötigt werden ca. 500mA) und +-15Volt. Im originalen Zustand sind es keine +-15Volt, sondern ca. +-12Volt. Die recherchierten Bauteile in meinem Gerät vertragen aber alle +-15Volt. Bisher jetzt gibt es keine Probleme damit.
Zusätzlich wurde der interne Oszillator durch einen 10MHz TCXO ersetzt. Zu erkennen im oberen Bild in der Bildmitte.
Dazu muss das 10MHz-Signal des originalen Oszillators unterbrochen werden. Einfach Pin 11 vom SN74LS04 zur Platine durchtrennen und den Signalausgang des TCXO direkt an das IC löten. Pin14 an VCC des TCXO und Pin7 and GND des TXCO.
Der TCXO muss für 5Volt geeignet sein. Schaltung des internen Oszillators und Datenblatt des TCXO
Als Resultat erhält man einen guten temparaturstabilen Frequenzzähler. Meiner hat jetzt nur noch eine maximale Abweichung von 9x10-7 (direkt nach dem Einschalten). Nach einer Betriebsdauer von ca. 30 Minuten ist nur noch eine Abweichung von 1x10-7 zu messen.
Später habe ich den TCXO durch einen OCXO ersetzt. Es ist ein OCXO von ISOTEMP OCXO143-55.
Jetzt ist die Frequenzanzeige, bedingt durch die Genauigkeit des OCXO von 1x10-8, innerhalb von 3 Minuten stabil, und es wird keinerlei Abweichung mehr angezeigt. 
Anmerkung:
Beim Testen fiel mir ein Softwarebug des Frequenzzählers auf. Wenn ich eine Frequenz von genau 9.9999999kHz messen will, zeigt die Anzeige nicht 9.9999999kHz, sondern 99.999999kHz an. Dies scheint nur vorzukommen, wenn die Gatezeit dabei auf fast Maximum steht. Ist wohl ein Überlauf beim Zählen mit maximaler Auflösung.