10MHz OCXO Master Clock nabouw topic

De machine die ik wil gaan bouwen kan gewoon vingerfrezen gebruiken en is ook geschikt voor RVS bewerking.

Zo'n el cheapo Chinees geval is leuk om mee te beginnen en ervaring mee op te doen.
En die kan ik later ombouwen tot laser graveer/snij machine.

Tenslotte zijn mijn hobbies er om me bezig te houden niet om zaken zo economisch mogelijk te verwezenlijken dan kan ik misschien beter alles uitbesteden.
Of niets zelf maken en alles kant en klaar kopen.
Maar zoals ik het nu zie is honderden euro's uitgeven aan frees en graveerwerk zonde aangezien ik dit ook graag zelf wil kunnen doen en ik het dus beter uit kan geven aan machines.

En vooral zwaarder... gelukkig hoef ik hem niet vaak te verplaatsen en is meer gewicht in mijn ogen beter/stabieler.

Zelf vond ik het erg leuk en leerzaam om mijn eigen portaalfrees te bouwen.
Ik wilde het zeker niet ontmoedigen, maar omdat je over het kostenaspect begon wilde ik dit even vermelden.
Zo is het nu eenmaal met veel hobby's, ze kosten vaak veel geld maar geven je daarvoor voldoening terug.
Mijn spectrum analyser heb ik tot nu toe waarschijnlijk 10 maal echt gebruikt.
Omgerekend is dat 250 euro per meting geweest, maar heb nog nooit spijt gehad van de aanschaf.

Een zware machine zou ook mijn voorkeur hebben als je hem kwijt kunt.
Die zijn gemakkelijker stabiel te krijgen dan lichte constructies.

Effect van het kantelen van de Master Clock


Gister bij rbeckers nog wat gespeeld met de 10MHz Master Clock, en daarbij een interessant effect ontdekt:

Als je de OCXO kantelt, dan verloopt de frequentie!

- Door de Master Clock verticaal op z'n frontje te zetten gaat de OCXO +3,5 ppb harder lopen.
Zet je de MasterClock dan weer horizontaal, dan is de frequentie meteen weer nominaal.

- Zet je de MasterClock verticaal op z'n achterkant,dan gaat de OCXO -3,5ppb langzamer lopen. en wederom, terug naar horizontaal levert instant weer de nominale frequentie op.....

Op de zijkant kantelen maakt niet uit, de 10MHz blijft rotsvast staan.

Ik heb dat thuis nog eens precies gemeten, en op een rijtje gezet gezet:



Dat de nominale frequentie bij opeenvolgende metingen langzaam wat oploopt komt omdat de OCXO steeds langer aan staat. Als je terug bladert naar m'n driftcurven dan zie je dat normaal en nominaal is.

Overigens heb ik deze OCXO voor het laatst gejusteerd op 31-12-2015. Die drift van ongeveer 0,5ppb in 5 maanden is dus heel erg goed!


Met een beetje moeite kon ik een leuk plaatje van het effect maken:



Hier kijk je naar de verschil frequentie (beat signaal) tussen m'n GPSDO en de Masterclock. De tijdbasis is 50 seconden per divisie!
Aanvankelijk staat de Masterclock gewoon horizontaal Het duurt 163,9 sec voordat de beide signalen een volle 360° fase verschuiving hebben gemaakt. De verschilfrequentie is dus 1/163,9=0,0061Hz, of te wel 0,61ppb.

Na 1x die 360° verschuiving afgewacht te hebben, heb ik de Masterclock vertikaal op z'n frontje gezet.
Instant resultaat.......
Na zo'n 2 minuten heb ik de Masterclock weer horizontaal gezet. Op tijd om nog op de scoop te kunnen zien dat de OCXO meteen weer terug valt op z'n nominale snelheid!


Te controle heb ik ook aan een andere Oscilloquartz 8663 OCXO (sn. 16895) gemeten om te dubbelchecken. Zelfde resultaat.


Moraal van het verhaal: ijk je OCXO in de positie waarin je hem ook gaat gebruiken

Die 3,5ppb, parts per billion, is natuurlijk erg weinig. Je counter moet meer dan 9 digits hebben om het überhaupt te kunnen zien... En aangezien het niet logisch om je Masterclock tijdens gebruik te kantelen is het verschijnsel praktisch niet zo relevant.

En voor de mensen die zo dolgraag een foto willen maken van hun counter precies op 10000000000, maar waar die laatste !$#@&! digit nét een 9 of een 1 is, hier is de oplossing

groet, Gertjan.

Dus nu kun je ook ijken door middel van bierviltjes onder de pootjes?

Op 9 juni 2016 13:35:02 schreef RVL-Electronics:
Dus nu kun je ook ijken door middel van bierviltjes onder de pootjes?

Blijkbaar
links voor + en rechts voor -.
Scheelde weer een potmeter in het ontwerp

Op 9 juni 2016 13:07:51 schreef miedema:

Met een beetje moeite kon ik een leuk plaatje van het effect maken:

[afbeelding]

Mooi plaatje, daar heb ik de 1604 dus ook voor

Heeft Dave van de EEVBlog een video over gemaakt. Was een counter van HP geloof ik.

Dat heeft te maken met de invloed van het aardmagnetisch veld op de kristallen intern.

Dit effect heeft te maken met de wijze waarop de kristallen aangroeien. Ze groeien in een bepaalde richting sneller dan in de anderen twee richtingen. In de snel groeiden richtig zijn de invloeden van onzuiverheden kleiner. Wanneer je het kristal dan zo danig kan slijpen en in die richting gebruikt is de invloed van het aardmagnetisch veld kleiner dan in de andere richting waar de vervuiling slechter te controleren zijn.
Bron: docent fysica die ik ooit gehad heb.

Found it: https://www.youtube.com/watch?v=zILwgQhjC_Q

Ha flash2b,

Ik heb naar die video van Dave gekeken, en dat is toch een ander effect....
Dave heeft het over invloed door zwaartekracht, en de frequentie verandert dan ook onder elke kantelhoek, en 2x zo veel door omdraaien.
Bij mijn Masterclock (de Oscilloquartz 8663 OCXO dus eigenlijk) verandert de frequentie alleen als je hem op z'n front of achterkant zet. Kantelen op de zijkant heeft dus geen invloed, en op z'n kop leggen ook niet.

De frequentie op de counter van Dave verandert ook in de orde van 0,3ppb, een factor 10 kleiner dus dan wat ik hier zie. Het kan dus zijn dat het "Dave effect" er wel is, maar ondergesneeuwd ligt onder wat ik hier zie,

Ik heb geprobeerd een verschil door op z'n kop legen te meten, maar dat lukt niet. Ik zie geen meetbare verschillen, het verloop door veroudering overheerst....


@ RVL-Electronics
Die bierviltjes waren een grapje natuurlijk
Toch heb ik even getest, en als je heel kritisch kijkt (door op de scope de sinussen van referentie en OCXO heel dicht naast elkaar te zetten, en zo ver mogelijk uit te vergroten) dan kun je inderdaad door de OCXO beet te pakken, en kantelen de afstand tussen de signalen sturen.....

We hebben het dan wel over minimale correcties, en ik schat dat de minimale kantelhoek voor dat het wat doet zo'n 10° is.


@ wielklem
Inderdaad fijn van die Gould 1604 scope: tijdbasis tot 200seconde/div!
Toch gebeurt het soms, als ik m'n OCXO net gejusteerd heb, dat er dan op het scherm toch nog maar een half fase verloop staat. Die duurt dan dus 4000 seconde of zo....
Gelukkig is er ook nog een PC scoop met tranciënt recorder

groet, Gertjan.

Hi Gertjan,

Ik kan op het ogenblik nog niet inzien waarom jouw meting anders is dan die van David Jones...
De verschillen die er kunnen zijn van het op zijn front of op de zijkanten zetten volgens mij in de positie van het xtal in het meetapparaat.

Ook zal er een bepaalde gevoeligheid zijn in de verschillende materialen in de oscilator en de manier waarop het xtal is geslepen.

Gegroet,
Bram

Ha Blackdog

Ik denk dat wat ik zie meer te maken heeft met hoe het kristal geslepen is, en vooral hoe het opgehangen is. (dat was ook het idee van rbeckers)
Helaas heb ik hierover in de Oscilloquartz documentatie niets kunnen vinden....

Edit: Maar je kunt natuurlijk ook gelijk hebben. Mijn frontje zou dan de nieuwe onderkant zijn. Dat klopt ook met dat ik nu geen verschil zie met kantelen op de zijkant. (dan zijn zowel normaal als op de zijkant eigenlijk 90° gekantelt)

Om eerlijk te zijn was ik ook niet van plan om hier een diepgaande studie van te maken

Het is leuk om het effect te zien, en goed om te weten dat er is, maar praktisch maakt het niet uit. (Eventuele effecten verdwijnen al snel in driften door aging, retrace en temperatuur.

De GPSDO staat weer uit, en ik ben weer bezig met m'n huidige projectje (batterijvoeding voor de Hi-Z buffer)

Wel is het leuk dat je na inmiddels anderhalf jaar toch weer nieuwe eigenschappen kunt ontdekken.
Dat geldt overigens ook voor de veroudering, die dus nog steeds langzamer lijkt te gaan. Zou het dan toch een jaar duren voordat de stress van de bouw (en misschien testen en rondsjouwen) er echt helemaal uit is?

groet! Gertjan.

[Bericht gewijzigd door miedema op 9 juni 2016 18:46:18 (11%)]

Nu we het over verschuiven van frequenties hebben. Weet iemand of het voor een normaal kwartskristal normaal is om iets van 1PPM per graad C te doen?

(hmm. Als dat klopt, zou het dus kunnen dat jou experiment de temperatuur een milikelvin doet veranderen.... )

Hi Rew,

Op zich vind ik het geen gekke gedachte.

Maar omdat het effect zo snel optreed na het positie veranderen, denk ik dat dit maar een klein deel zou uitmaken.
Dit door de thermische massa van het geheel.

Ik weet wel, dat in ovens thermiek kan krijgen en daardoor temperatuur verschillen in de oven.
Volgens mij zijn het ook nog dubble ovens wat de 8663-XS betreft, helemaal zeker ben ik daar niet over.

Ik vind het wel intrigerend in ieder geval

@rew en @Blackdog

Dit is ooit al geprobeerd door HP in de jaren '60. De grote problemen waren om dit lineair te krijgen over een groter gebied.
Dit is een artikel uit HP journal over het principe en over model 2800A een die absolute temperatuur zou kunnen meten op een tienduizendste graad!

http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1965-03.pdf

Het waren speciale probes met een kristal in dat zo danig geslepen was dat het een lineaire tempco had. En dan een zeer accurate frequentieteller die de verandering in excitatie meette. Op ebay komen beide thermometers wel een voorbij maar meestal tegen een relatief dure prijs om eens mee te experimenteren. grin

[Bericht gewijzigd door Kridri op 9 juni 2016 20:40:06 (11%)]

P.S. varicap reageert op magnetisch veld!
Ooit ontdekt, bij afregeling zender vfo in de jaren 1969, door invloed van de luidspreker in de afdek kap van apparaat.

Gertjan, test eens met een magneetje in de buurt, wat je verplaatst....je hebt geweldige meet apparatuur ter beschikking!
Weten we gelijk of het geen kosmische straling/instraling GSM/ zwaartekracht is.
Moet er misschien een mu-metalen kast omheen???
Als dit niet helpt, moet je naar Jomanda!

Op 9 juni 2016 20:37:01 schreef Kridri:

Het waren speciale probes met een kristal in dat zo danig geslepen was dat het een lineaire tempco had. En dan een zeer accurate frequentieteller die de verandering in excitatie meette. Op ebay komen beide thermometers wel een voorbij maar meestal tegen een relatief dure prijs om eens mee te experimenteren. grin

Bedoel je de kristalsnede, die een parabolische tempco heeft met de top/dal bij 75° (of was het nu 85°?)?
Als je dan bij die temperatuur werkt, heb je een tempco, die theoretisch rond de 0 ligt.

Leuk en interessant verschijnsel.

Op 9 juni 2016 19:27:04 schreef blackdog:
Maar omdat het effect zo snel optreed na het positie veranderen, denk ik dat dit maar een klein deel zou uitmaken.
Dit door de thermische massa van het geheel.

Enerzijds, ja, ik denk dat je gelijk hebt. Anderzijds, waar in een berglandschap het een paar uur duurt voordat de thermiek op gang komt, het in een kamer een paar minuten duurt als ineens de zon gaat schijnen, kan het natuurlijk best in een paar seconden iets veranderen... in iets kleins als een TCXO.

Dat gezegd zijnde... Een kristal werkt op basis van een trilling in een ehh.... kristal. De materialen die hiervoor geschikt zijn hebben een effect waarbij mechanische stress ook een spanning opwekt. Hierdoor kunnen we elektronisch de trilling meten, maar ook deze weer elektrisch aanstoten zodat die niet uitsterft.

Maar in de basis blijft het een mechanische trilling, op basis van de veer-constante van het materiaal. Een veer-constante is het effect dat de kracht om iets in te duwen (of uit te rekken) in eerste benadering lineair is met de verplaatsing uit de middenstand. Bij materialen als een metalen veer werkt dat over een bepaald gebied maar trek je de veer te ver uit, gaat ie vervormen en keert nooit meer terug naar z'n originele stand. Dat soort secondaire effecten heb je altijd.

Zo ook in een kristal. Die veerconstante is waarschijnlijk niet EXACT constant. Als je een offset-kracht op het kristal uitoefent, dan verandert de veerconstante iets. Die offset-kracht is in dit geval dus de zwaarte kracht. En kennelijk verandert de veer-constante dan ordegrootte 1ppb. Voor directe metingen kan je heel redelijk zeggen dat de boel lineair is, maar als je differentieeel gaat meten, kan je ineens merken dat er toch een klein tweede-orde effect is wat mee gaat spelen.

Die offset kracht kan je waarschijnlijk ook elektrisch veroorzaken door een offset-spanning aan te brengen.

Conclusie van alle metingen;

Daarom zitten de pootjes van de clock ook aan de onderkant en niet aan de zijkant

Op 9 juni 2016 13:07:51 schreef miedema:
Als je de OCXO kantelt, dan verloopt de frequentie!

Leesvoer: https://www.google.nl/search?q=orientation%20sensitivity%20c...&rct=j

Het kristalplaatje is in zijn behuizing op een bepaalde manier opgehangen tussen zijn aansluit draadjes. Kantel je het kristal, dan veranderen de mechanische spanningen in het kristalplaatje. Met deze resoluties en gerefereerd aan een gps-gelockte standaard zul je dat wel kunnen zien.

Deze oscillator zal voor stationaire toepassingen bedoeld zijn, en niet voor gebruik in b.v. een helicopter.

Staat er ergens in de specs van de OCXO of er een AT cut of een SC cut kristal in zit?

[Bericht gewijzigd door joopv op 10 juni 2016 10:31:59 (23%)]

Op 9 juni 2016 23:09:40 schreef Tidak Ada:
[...]
Bedoel je de kristalsnede, die een parabolische tempco heeft met de top/dal bij 75° (of was het nu 85°?)?
Als je dan bij die temperatuur werkt, heb je een tempco, die theoretisch rond de 0 ligt.

Nee niet echt. De frequentie waarop een kristal oscilleert wordt beïnvloed door enkele factoren, de temperatuur is er één van. Dit verband tussen de temperatuur en de frequentie is een hogeregraadsfunctie (meestal wordt een derde orde gekozen als nauwkeurig model).

Deze functie bedraagt ergens rond de 80°, nul.
De afgeleide van de functie bedraagt ergens rond de 80° nul. (Thanks rew voor de correctie) Dit is punt waarop je het kristal het liefst als frequentiestandaard wilt gebruiken want op deze temperatuur is er "geen" frequentie drift ten gevolge van de temperatuur.

Het principe wat HP toepaste was omgekeerd laten we een kristal maken waarbij de derde- en tweedenmacht verwaarloosbaar is ten opzichte van de eerste macht (en we dus een lineair verband hebben tussen de temperatuur en de frequentie). Wanneer we dan het kristal ergens op aanbrengen en de verandering van frequentie meten met een counter kunnen we deze frequentieverandering herleiden tot de temperatuursverandering.

Wat dan ook mogelijk is om deze frequenties te herleiden tot absolute temperaturen en dus zo nauwkeurig absolute temperaturen te meten.

PS:
Aan deze meetmethode zijn wel een aantal nadelen verbonden. Het maken van kristallen die een lineair verband hebben tussen temperatuur en frequentie is echt niet gemakkelijk om dit op een grote schaal te doen en daarom zijn ze gestopt na de twee generaties.

Dat was best een grote lap tekst ik hoop dat het een beetje duidelijk is en ik niet te veel van de hak op de tak gesprongen ben. Als er vragen zijn zal ik mijn best doen om hierop te antwoorden. Ik ben wel geen specialist op het gebied van kristallen, ik heb er gewoon al veel overgelezen. D

En dat is dus een direct gevolg van het graviton.
Dit geldt overigens op alle piëzo elektrische verschijnselen.
Tektronix heeft een oscilloscoop ik weet even niet meer welke serie en deze heeft een anti gravity design.

De manier van bevestigen welke joopv aangeeft is de meest gebruikte en eigenlijk standaard ik heb nog wel gas gevulde kristallen 100kHz deze zijn zeer stabiel en lijken op een elektronenbuis op deze manier in de voet kan je door middel van schokdempers het kristal gedempt monteren maar onder de invloed van het graviton kom je niet uit.
En dat is maar goed ook ander zitten we met zijn alle tegen het plafond

Zelf gebruik ik af en toe als temperatuur meter de HP HP2804a maar ik loop te denken aan een mastech MS6514 omdat deze kan loggen.

Groet Henk.

Op 10 juni 2016 10:53:12 schreef electron920:
En dat is dus een direct gevolg van het graviton.
Dit geldt overigens op alle piëzo elektrische verschijnselen.
Tektronix heeft een oscilloscoop ik weet even niet meer welke serie en deze heeft een anti gravity design.

...

Zelf gebruik ik af en toe als temperatuur meter de HP HP2804a maar ik loop te denken aan een mastech MS6514 omdat deze kan loggen.

Groet Henk.

Hier is een pdfje met een deel van de invloedsfactoren op quartz kristalen en de verwachte grootte van de verandering erop.
http://leapsecond.com/hpan/an200-2.pdf

@Henk als je hem wegdoet? Ik ben geïnteresseerd:)

@ Kridri,

Staat genoteerd die application notes heb ik hier in gedrukt vorm.