HP 10MHz OCXO aansturing

LetterHenk

Golden Member

Ik heb hier een (bejaarde) OCXO van HP waar ik graag wat mee wil experimenteren.
Enige tijd geleden vroeg ik hier wat voor ding het is. Verder dan dat het HP part 05325-60012 als "10 MHZ CRYSTAL ASSY" in de catalogus stond ben ik toen niet gekomen.
De aansluitingen van het kristal zijn inmiddels wel duidelijk. Echter met wat voor spanning/stroom/schakeling de oven gestuurd moet worden kom ik niet achter.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-01.jpg
Kennelijk door Klixon geassembleerd.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-02.jpg

Nu kwam ik er door google nog eens om te keren achter, dat deze OCXO onderdeel was van de HP-5325A/B nixie counter. Dus in het manual van dit apparaat zou het circuit mbt tot de oven en de kristaloscillator moeten staan. Het servicemanual van de counter is digitaal te vinden, oa bij Keysight en hier. Het punt is alleen dat de (scan) kwaliteit van dit document zo waardeloos is dat ik geen chocola van de schema's kan maken. Component symbolen gaan nog net, maar nr's en waarden zijn zo goed als onleesbaar.
Waarom zet je het op deze manier online? vraag ik ik mij dan af. Het is service van de zaak, i know, maar op deze manier heb je er toch erg weinig aan.
Weet iemand misschien een leesbare variant, of anders een leesbaar sm van een ander HP apparaat waar een dergelijk OCXO in gebruikt wordt? Of anders op welke manier de oven gevoed/gestuurd moet worden? Een datasheet van het ding zou ook geweldig zijn.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-03.jpg

Het kristal, een zgn HC-35/U (TO-39 achtige) behuizing, zit in een eoa heater elementje (paarse en witte draad) geplakt.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-04.jpg
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-05.jpg

Action expresses priorities LH
LetterHenk

Golden Member

Hmzz, dat loopt niet echt storm. Dan maar empirisch aan de slag :)
Alhoewel ik mij nog steeds aanbevolen houd voor een leesbaar schema waar een dergelijk OCXO in gebruik is.

Eerst gezocht naar een schema voor een kristaloscillator, via een draadje op CO vond ik deze:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/quartz-oscillator-schematic.gif

Ambachtelijk gemaakte 'HF' print, met de Dremel gaat dit toch wel best. Beetje vaste hand is wel nodig en niet doen in je lab.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-67.jpg

Bestukt en in actie met in het midden een mooie 18pF trimmer van de CO stand in Rosmalen.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-688.jpg
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-10.jpg

Hij doet het, met een kleine wijziging, ik kreeg met 22p parallel aan de trimmer zowel met een 4MHz kristal als de HP onvoldoende trimbereik om op frequentie te komen. Ik heb deze vervangen met 10p en nu gaat het wel. Fraai hoor al die nullen :) De eerlijkheid gebiedt te zeggen dat de laatste digit zo nu en dat op 1 springt. Ik weet niet of en hoe lang het duurt tot dat die ook stabiel is. En of dat uberhaupt haalbaar is met dit schema. De ligt-zo-op-tafel meet setup zal ook niet bijdragen aan de stabiliteit.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-06.jpg

Dit is het beeld op de scoop met de tijdbasis op 200ns. Ik heb geen referentie dus weet niet zo goed hoe ik dit moet duiden. Het lijkt me geen 'mooi' signaal, maar daar kan ik mij in vergissen.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-68.jpg

Dan het verwarmingselementje. Ik dacht er eerst maar eens voorzichtig spanning op zetten en kijken of wat er gaat lopen niet te gek is. Bij 5V ± 78mA, dat valt mee. Een K-koppel met een stukje tape vastgezet en eens kijken wat er gebeurt. Na een minuut of 10 zit het redelijk stabiel op 35°C Met 6.5V wordt het ± 85mA en dik 40°C
Overzicht van de meetopstelling, dit is met 8V over het element bij een stroom van ± 90mA, 47°C Hier ben ik maar gestopt, 40 a 50 graden als oventemperatuur is voor een kristal niet ongewoon begrijp ik en ik wil de boel (voorlopig) graag heel houden.
Het element heeft duidelijk een PTC karakteristiek:

code:

DMM         61.1 Ohm 20C
5.0V  78mA  64.1 Ohm 35C
6.5V  85mA  76.5 Ohm 41C 
8.0V  90mA  88.9 Ohm 47C

Ik vraag mij toch af hoe dit element (is het dat wel?) in een closed loop op temperatuur gehouden wordt. Er zit verder geen NTC oid in de OCOX behuizing verwerkt. Dus zowel verwarmen als het meten van de temperatuur zal met dit ding moeten gebeuren. Misschien een stroombron en dan de spanningsval over het element meten?
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-08.jpg

Action expresses priorities LH

Ha LetterHenk,

Lekker bezig :) ik heb nog even het schema bestudeerd je heather werkt op +/- 12V wordt verder niet geregeld.
Je heb dus vijf draden +12V massa -12V en twee voor het kristal.
De weerstand gemeten tussen de heather draden incl. Rt1 is 60....80Ω .
Dus niet actief geregeld alleen de Rt1 is denk ik genoeg :?

Maar je eigen oscillator is ook niet verkeerd met een dual FET volgens mij zat dat ding in de elektuur teller ergens in de jaren 80 moet ik hier ook nog ergens hebben.
Het plaatje op de scope dat kan wel waarom niet je probe heedt een kromme impedantie en je uitgang ook.
Bij een oscillator gaat het niet om de golfvorm maar om de stabiliteit de AM---PM conversie.
De ene keer is een sinus gewenst de andere keer een blokgolf.
Wil je een goede oscillator ontwerpen of is het een leer momentje?

De oscillator welke ik heb ontworpen.. al heel wat jaren terug is een kristal in een balansbrug.
Je kunt dan een goede temperatuur stabiliteit bereiken 10-11°C is mogelijk exclusief het kristal.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
LetterHenk

Golden Member

Hoi Henk,

Bedankt voor de info. Begrijp ik nu goed dat je een manual hebt waarin je dit hebt opgezocht? Een fotootje van het bewuste deel van het schema zou ik ook al heel blij mee zijn.
Begrijp ik nou goed dat je +12V en -12V op de heater bedoelt? Dat wordt knap heet dan gezien mijn eerdere metingen.
Als Rt1 inderdaad het element is in het schema, dan kloppen de waarden in ieder geval met wat ik heb gemeten.

Het is voor mij een leermomentje, zoals bijna alle elektronica waar ik me mee bezig houd :)

Action expresses priorities LH

Ha LetterHenk,

Nee schema heb ik niet anders had je allang een kopie gehad ;)
Ik heb het schema bekeken en de service teksten er bij gezocht kan jij ook doen verder heb ik maar een half woord nodig.
Die Rt1 temperatuur weerstand staat in serie met de heather die begrenst de stroom in voldoende mate.
Wat ik ook niet weet wat voor type verwarming gebruikt wordt misschien daarom de + en - :?

Helder het is een los staand experiment ik dacht even ga jij nu ook de time nuts toer op :) _o_
Ga je verder nog iets met de oscillator doen?

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
LetterHenk

Golden Member

Hoi Henk,

Dat deel had ik idd zelf ook op kunnen zoeken, daar heb je een punt. De beschrijving is wel erg summier. “De oven doet het op 24V, zie fig. 8-10”
Wat dan dit plaatje moet zijn:

Hier kan ik niet veel van maken. Het lijkt op eoa stroombron configuratie aan de linkerkant, maar verder kom ik niet. En, 24 Volt erop maarliefst dus :o

Nu heb ik de boel 1 uur geleden op 12V gezet. De temperatuur is stabiel en schommelt tussen de 51.7°C en 51.8°C
Er loopt nu 71mA de weerstand is opgelopen tot 169Ω
0.85 watt aan het stoken dus.
Op de counter wiebelt de laatste digit niet meer. De resolutie van de counter is nu 10Hz, daar zit het dus onder. Niet verkeerd als je het mij vraagt.

Helder het is een los staand experiment ik dacht even ga jij nu ook de time nuts toer op :) _o_
Ga je verder nog iets met de oscillator doen?

:) Ik vind dat allemaal wel heel interessant, maar heb er niet echt de meetspullen voor.
Wat de oscillator betreft. Ik zie in het schema dat R5 >=560Ω moet zijn. Dat lees ik als een experimentele waarde. Waar zou dat voor zijn?

Action expresses priorities LH
flash2b

Special Member

Volgens mij is deze module geen OCXO want het bevat namelijk geen Oscillator.

Wat ik uit het schema kan filteren is dat er geen aansturing van de kristal verwarming plaatsvindt, dus dat het samen met de andere onderdelen in die counter wel een OCXO vormt, maar zonder actieve temperatuur regeling. Geen idee of dat altijd nodig is om 'officieel' een OCXO genoemd te mogen worden.

PS.
Mooie K-type temperatuur meter :)

Ha flash2b,

Een kort uitleg wat ik er nog van weet :/ een OCXO is een kristal op een hogere temperatuur als je kan verwachten van de omgeving zeg tussen de 70...80°C .
Het kristal verpak je in een dekentje bij de kachel :P
Bij dit type wordt niets geregeld en alleen het kristal verwarmd AT/SC cut.
Bij een TCXO is de kristal oscillator opgebouwd als een VCXO de kristal oscillator wordt door temperatuur meting gestuurd.
Deze temperatuur meting dient in de directe omgeving bij het kristal te gebeuren.
Om deze reden zal praktisch gezien de elektronica voor dit model in dezelfde behuizing als het kristal zitten.

Dus in een OCXO wordt het kristal niet gestuurd en in een TCXO wordt het kristal door temperatuur meting gestuurd.

@LetterHenk,

Netjes die temperatuur ja kijk als dat kristal in de omgeving van warme elektronica zit zal de temperatuur misschien hoger moeten zijn.
Nu bij jou op tafel kan het lager zijn.
Gebruik je nu het kristal op je oscillator 10 Hz stabiel is gewoon goed te noemen :P

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
LetterHenk

Golden Member

Op 7 mei 2019 20:45:09 schreef flash2b:
Volgens mij is deze module geen OCXO want het bevat namelijk geen Oscillator.

Ze noemen het zelf alleen maar Crystal Oven (Assembly), ik denk dat je gelijk hebt.
Er is bovendien maar bar weinig 'controlled' aan :)

PS.
Mooie K-type temperatuur meter :)

Dat was een goede tip, ik heb er al veel plezier aan gehad.

@electron920
Duidelijk. Dan ga ik eens kijken wat er gebeurd als ik de spanning verder opvoer. En experimenteren met de oscillator.
Bedankt voor de hulp :)

Action expresses priorities LH
Sine

Moderator

Zit er geen thermostaat in de heater?

Ik heb zo'n ding gehad waar gewoon een mechanische thermostaat in zat, en een heater op 110V :o

LetterHenk

Golden Member

Hoi Sine,
Dat zou natuurlijk kunnen, alhoewel de ruimte daarvoor nogal beperkt is.
Veel meer dan een bi-metaaltje oid kan het dan toch niet zijn.

Morgen eerst kijken of het zaakje heel blijft bij 24V en hoe warm het dan wordt. Blijkbaar zijn dat de bedrijfsomstandigheden volgens HP dus het zou goed moeten gaan...

Nu eerst een tukkie :O

Action expresses priorities LH
blackdog

Golden Member

Hi,

Zover ik weet, is dit een echt oventje met een thermostaat er in!
Ergens op het internet heb ik ooit eens daar info over gezien.
Had kan zijn dat het over dat zelfde oventje ging maar dan voor een spannings referentie, maar zeker weet ik dat niet meer.

Wat ik in handen heb gehad van een mechanisch oventje was de beste rond 0,05ΩC, geen idee natuurlijk wat de wat langere termijn stabiliteit was...

Gegroet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Ha LetterHenk,

Nog even mee gelezen, @Sine hier wordt als thermostaat alleen de Rt van de verwarming gebruikt ik denk dat het voldoende is.
Vergeet niet dat er geen behoefte is om de temperatuur te veranderen.
Er zijn uiteraard modellen waarbij de frequentie geregeld wordt maar waarbij ook een oven gebruikt wordt dit noemen we een VCOCXO misschien bedoeld @blackdog zo'n model.

Het model waar @LeterHenk mee stoeit is een OCXO deze is altijd passief hetgeen betekend dat de gekozen temperatuur ver boven de verwachte omgeving temperatuur moet uitstijgen om een thermisch evenwicht te creëren.
Het ontwerp is als volgt de buitenring is je verwarming en thermostaat ontworpen door KLIXON en werkt op +12V en -12V deze vertegenwoordig een temperatuur weerstand Rt welke bij kamer temperatuur 60....80Ω hoe de karakteristiek verloopt weet ik ook niet maar er zal bij een temperatuur tussen de 70...80°C een evenwicht zijn.
Maar deze regeling heeft alleen betrekking op de kachel en niet direct op de frequentie.

Dus ziet jou draad tabel er denk ik als volgt uit:
1- kristal= oranje, geel,zwart= massa.
2- verwarming + thermostaat= wit/violet +12V, violet -12V.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
LetterHenk

Golden Member

Op de site van hparchive.com vond ik deze "Bench Brief" met daarin een stukje over kristaloscillators en als onderdeel daarvan de kristaloven.
http://hparchive.com/Bench_Briefs/HP-Bench-Briefs-1973-07-08.pdf
Er staan meer van deze interne bulletins op de site, leuk leesvoer. Blijkbaar jarenlang uitgebracht voor technisch personeel van HP.

In het artikel wordt oa de thermostaat gestuurde oven beschreven. 'Mijn' oventje met-zonder sturing helaas niet. Wel wordt er een typical oventemperatuur van 65°C genoemd.
Leuk om wat mee te rekenen, laat ik eens een hypothese formuleren voor de test van vanavond.

Door de verstookte vermogens van mijn eerdere metingen te delen met de bereikte temperaturen minus 20°C kom ik voor de heater op een thermische weerstand (heet dat zo?) van 38°C/W

Stel, de oven moet op 65°C komen, dan moet er 45°C opgewarmt worden.
Daar is dan 45/38 ≈ 1.18 watt voor nodig.
Bij de voorgestelde bedrijfsspanning van 24V betekent dat:
Een stroom van 1.18/24 ≈ 50mA en dat de weerstand is opgelopen tot ± 480Ω

Ik ben benieuwd of er wat van overeind blijft, ik laat mijn bevindingen wel weer weten :)

Action expresses priorities LH

Ha LetterHenk,

Ja interessant en misschien als de oven op temperatuur komt dat er toch iets schakelt.
Kijk als er een is die thermische schakelaars kan maken dan is het Klixon wel dat moet je dan kunnen horen.
Maar ik denk dat de Rt de stroom dusdanig kan begrenzen dat de oven rond de 70...80°C blijft.
Ik wacht af succes :P

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
LetterHenk

Golden Member

Het experiment is uitgevoerd.
De spanning in een paar stappen, safety first, naar 24V gedraaid. Na een uurtje is dit het beeld:

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-691.jpg

Dik 60°C bij 40mA, niet helemaal volgens verwachting, maar er ook niet heel erg naast. Tweede koppel aangesloten om op de metalen behuizing van het kristal te plakken voor een beter beeld. Dat geeft ook meteen een hogere temperatuur.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/hp-ocxo-05325-60012-690.jpg

Maar ik denk dat de Rt de stroom dusdanig kan begrenzen dat de oven rond de 70...80°C blijft.

Nou Henk, Je hebt het bij het rechte eind :) Alhoewel de temperatuur wat lager is. Nou weet ik niet of het contact van het thermokoppel een beetje betrouwbaar is in absolute zin. Misschien gaat dat als alles weer verpakt zit in het oventje toch nog richting de 70°C

Action expresses priorities LH

Ha LetterHenk,

Duidelijke test maar hoe staat je frequentie klopt dat ook nog een beetje?
Mooie temp. meter trouwens zit daar ook usb op.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
LetterHenk

Golden Member

Hoi Henk,

Bij de hoge temperatuur van 60°C heb ik de laatste digit 15 minuten nauwgezet in de gaten gehouden. Deze is in die tijd niet meer versprongen. Dat gebeurde bij de lagere temperaturen wel meerdere malen binnen die tijd.
Ik kan wel concluderen dat de stabiliteit aanmerkelijk hoger ligt op de hoogste temperatuur. Wat op zich logisch is, anders stopten ze kristallen immers niet in een oventje :)

De temperatuurmeter TASI TA8112 is heel handig, echter geen USB, geen logging, geen hoge resolutie. Daar staat tegenover dat het geen duur ding is, nog geen twee tientjes op banggood bijv. Ik merk wel dat het heel belangrijk is dat het thermokoppel goed contact maakt en dat dat niet altijd even eenvoudig is. Soms werkt een wasknijper als er ruimte voor is. Zoals nu een stukje tape kan ook, maar dat kan weer snel los gaan zonder dat je erg in hebt.

Action expresses priorities LH
RAAF12

Golden Member

Mooi dingetje, maar die is momenteel niet leverbaar daarom heb ik deze besteld https://nl.banggood.com/PEAKMETER-PM6501-Professtional-LCD-Display-K-T… Die lijkt gelijkwaardig te zijn. Kan ik mooi mijn CO 2016 voeding eens checken die 7A levert met twee TIP142!
ps. Welke Banggood K-type thermokoppel heb jij erbij gekocht?

Ha LetterHenk,

Hartstikke goed leuk experiment en snel een oscillator (de elektronica) gebouwd :P
Ja die oven.... dat scheelt een slok op een borrel is alweer beter als de TCXO die laatste wordt wel het meeste gebruikt.
In elke mobiel apparaat zitten er wel je kunt moeilijk met een oven in je GSM lopen :D
Na de OCXO komt de VCOCXO dat is een combinatie van de TCXO en de OCXO hier wordt de oscillator op een nauwkeurige temperatuur gehouden in jou oven kan het makkelijk 10° schelen.
De oven ligt nu los op tafel in het apparaat wat ook weer warmte produceert kan de ≈70°C wel bereikt worden.
Zo'n VCOCXO is veel groter en heeft de elektronica vaak ook in de behuizing in ieder geval wat met de oscillator van doen heeft.

Wat ga je er mee doen in een doosje bouwen zou ik zeggen misschien een filtertje als je een mooie sinus wil maken.
Die weerstand waar je om vroeg ergens tussen de 2k7 en 3k3 is prima.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
LetterHenk

Golden Member

Op 10 mei 2019 11:51:37 schreef RAAF12:
Mooi dingetje, maar die is momenteel niet leverbaar daarom heb ik deze besteld https://nl.banggood.com/PEAKMETER-PM6501-Professtional-LCD-Display-K-T… Die lijkt gelijkwaardig te zijn. Kan ik mooi mijn CO 2016 voeding eens checken die 7A levert met twee TIP142!
ps. Welke Banggood K-type thermokoppel heb jij erbij gekocht?

Ik heb het even opgezocht, ik heb 15,60 eur betaald en er zaten twee K-type koppels en een tasje bij.
Zo kan ik het compleet opbergen, ook fijn. De kwaliteit van de koppels lijkt me goed, ik heb echter geen referentie.
Bedenk me nu dat ik ze wel een keer kan kalibreren in een steelpannetje met kokend water :)

De Peakmeter is ook mooi, mooi prijsje ook :) Maar wel enkelvoudig.
Dat is wel erg fijn aan de Tasi, op twee plaatsen tegelijk kunnen meten.

Op 10 mei 2019 11:53:28 schreef electron920:
Wat ga je er mee doen in een doosje bouwen zou ik zeggen misschien een filtertje als je een mooie sinus wil maken.
Die weerstand waar je om vroeg ergens tussen de 2k7 en 3k3 is prima.
Groet,
Henk.

Nou dat is een leuke vraag, ik heb een Blackstar Meteor 100 counter staan, die kan wel een upgrade gebruiken. Geen hoogvlieger, er zit zo'n standaard 10MHz kristalletje op de print gesoldeerd. Maar ik zag in de servicemanual dat er op de pint voorbereiding zit voor een externe tijdbasis. Het lijkt me leuk om deze oven + oscillator (misschien een nieuwe op een kleiner printje) daarin te bouwen. Dat zou een aanmerkelijke verbetering van het apparaat zijn.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/blackstar-meteor-100-01.jpg

Ruimte ( echo! :) ) zat voor een netvoeding en zelfbouw ocxo lijkt me zo. De huidige voeding is een 9V DC stekker adapter (Of batterijen zoals te zien aan het batterijenvak) De bedoeling is dus een 24V netvoeding in te bouwen. Gewoon simpel, trafo + brugcel + elco en spanningsregelaar.
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/blackstar-meteor-100-02.jpg

De referentie die er nu in zit. Een standaard HC-49/U package 10MHz kristal. Dat kan beter...
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/blackstar-meteor-100-03.jpg

Ik heb overigens door te zoeken op het (elektuur) schemanummer het originele artikel bij de oscillator gevonden in de halfgeleider gids van '82 Leuk voor de compleet.

Action expresses priorities LH
RAAF12

Golden Member

Op 10 mei 2019 13:30:01 schreef LetterHenk:
De Peakmeter is ook mooi, mooi prijsje ook :) Maar wel enkelvoudig.
Dat is wel erg fijn aan de Tasi, op twee plaatsen tegelijk kunnen meten.

Ik ga deze bestellen. Zal hopelijk wel werken?
https://www.reichelt.nl/temperatuursensor-type-tf-55-universeel-peakte…
Ik heb evt nog wel een klein trimmertje van 20pF, een groene. Of een 3-30pF toltrimmer maar dat wordt even zoeken in een 1m3 doos....

Ha RAAF12,

Dat is een vloeistof probe wat ga je daar mee doen ?

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
RAAF12

Golden Member

O, dan heb ik de verkeerde ik moet er eentje hebben waarmee de temperatuur van oa. de beide processor koelblokken achterop de Circuits online 2016 voeding kan worden gemeten. Dus op het dikke deel daarop zit een TIP142. Binnenkort ff een fotootje plaatsen van het geheel. Heb je een suggestie voor een goede probe? Dit bijv. https://www.kiwi-electronics.nl/thermokoppel-K-Type-met-glasvezel-isol…

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op zaterdag 11 mei 2019 17:45:34 (13%)

Ha RAAF12,

Duidelijk wat je bedoeling is dan zijn de laatste die je toont prima dat kousje heeft niets meer met de opnemer vandoen.
De eerste heeft een veelte lange weg te bewandelen dan is er al weer warmte verloren gegaan :o

@LetterHenk,

Ik heb even naar je schema gekeken die vindt ik niet zo goed het Tc van deze schakeling is :r
Weetje niets op aan te merken voor gebruik met een standaard kristal maar jij gebruikt een super kristal >:) dan geldt voor je elektronica ook ander eisen.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.