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Sehwingquarzanordnung.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung für piezoelektrische Oszillatoren oder Schwingquarze zur Konstanthaltung oder Regulierung der Frequenz.
Die für Schwingquarz gebräuchliche Schaltung ist in der Fig. 1 dargestellt. Fig. 2 zeigt die Anordnung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Einzelheit einer solchen Anordnung. In Fig. 1 bedeutet 1 den zwischen zwei parallelen Elektroden befindlichen Quarzkristall, 2 den zu ihnen parallel geschalteten Gitterableitwiderstand, 3 die zur Aufrechterhaltung der Schwingungen benötigte Verstärkerröhre und 4 eine in deren Anodenkreis eingeschaltete Drosselspule. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, im Interesse der Konstanz diese Drosselspule nicht durch einen Kondensator abzustimmen ; ihre Bemessung hat dann nur einen geringen Einfluss auf die sich ergebende Frequenz der Anordnung.
Es ist notwendig, den schwingenden Quarzkristall in bekannter Weise in einen temperaturgeregelten Behälter (Thermostaten) einzubauen, damit die Frequenz von Änderungen der Aussentemperatur unbeeinflusst bleibt. Auf der andern Seite ist es aber möglich, beabsichtigte Frequenzänderungen, wie sie in der Praxis des drahtlosen Sendebetriebes oftmals erforderlich werden, durch bewusste Änderung der Temperatur des schwingenden Quarzes herzustellen. Zu diesem Zwecke ist es nötig, einen Thermostaten von sehr kleiner Wärmeträgheit zu verwenden, damit die beabsichtigten Frequenzänderungen hinreichend schnell eingestellt werden können. Hiedurch wird ausserdem auch die Anheizzeit des Thermostaten in erwünschter Weise stark herabgesetzt. Die hier zu beschreibende Erfindung bezweckt, die genannten Forderungen zu erfüllen.
Erfmdungsgemäss werden die geometrischen Ausmasse und die Wärmekapazität des Thermostaten auf möglichst kleine Werte gebracht ; weiterhin wird der Schwingquarz zusammen mit den zur Temperaturregelung dienenden Elementen im Innern eines mehr oder weniger vollkommen evakuieren Gefässes angeordnet, um die Wärmeverluste und mithin die erforderliche Heizleistung klein zu halten. Eine Ausführungsform ist in der Fig. 2 dargestellt. Der piezoelektrische Quarz 1 liegt auf einem MetaIlkörper 2 auf, der die eine Elektrode der Quarzschaltung bildet. Die Gegenelektrode 3 ist beispielsweise durch einen Glasring 4 auf passenden Abstand distanziert und wird beispielsweise durch eine Feder 5 gehaltert. Die Heizung des Quarzkristalles erfolgt durch eine Wicklung 6, die aus Widerstandsdraht hergestellt ist.
Die Temperatur der Anordnung kann durch verschiedene Hilfsmittel geregelt bzw. überwacht werden ; bei der beschriebenen Ausführungsform eignet sich hiezu besonders eine Messwicklung 7, die aus einem Draht mit hohem Temperaturkoeffizienten, etwa Kupfer, hergestellt ist. Schaltungsmässig kann diese Messwicklung in an sich bekannter Weise in den einen Zweig einer Wheatstoneschen Brückenanordnung eingefügt werden, die sich bei Erreichung der beabsichtigten Temperatur im Gleichgewicht befindet, während bei Unterschreitung der Normaltemperatur ein passend starker Heizstrom in der Heizwicklung ausgelöst wird. Doch kann zur Steuerung der Heizung auch ein beliebiges anderes thermisches Kontaktelement, beispielsweise ein Bimetallschalter, Verwendung finden.
Die beschriebenen Konstruktionselemente werden vorteilhaft im Inneren eines Glasgefässes untergebracht, so dass die gesamte Anordnung etwa das Aussehen einer der bekannten Verstärkerröhren erhält. Zum weiteren Schutz gegen Wärmeverluste ist
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zuführen und die Wandungen gegebenenfalls zu verspiegeln.
Einen weiteren Vorteil bietet es, die in der Schaltung benötigte, schon erwähnte Drosselspule des Anodenkreises konstruktiv mit dem den Schwingquarz enthaltenden Gefäss zu vereinigen. Auf diese Weise wird erreicht, dass auch beim Übergang auf eine andere Wellenlänge im drahtlosen Sendebetriebe stets der gleiche Schwingquarz mit der gleichen Drosselspule zusammenarbeitet, so dass die Möglichkeit einer Verwechslung ausgeschlossen ist.
Ein schwingender piezoelektrischer Oszillator, der sich in einem Gase geringen Druckes befindet, verursacht bekanntlich ein Aufleuchten dieses Gases durch die hohen elektrischen Wechselspannungen, die sich an dem Oszillator ausbilden. Dieses Aufleuchten wird mit Vorteil bei Frequenznormalen verwendet, bedeutet aber bei der Verwendung als Freqenzstabilisator in Röhrenschaltungen eine Gefahr.
Um diese Gefahr bei den beschriebenen Anordnungen zu beseitigen, wird erfindunggemäss der piezoelektrische Kristall in einen von den Elektroden und (oder) andern Körpern gebildeten Hohlraum derart eingeschlossen, dass an den Stellen grosser elektrischer Feldstärke die Entfernung zwischen dem Quarz und der Umhüllung kleiner ist als die freie Weglänge der Elektronen im Gase.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist der Quarzkristall Q in einem Raume enthalten, der von den Elektroden Ei und E2 eingeschlossen ist. Die Entfernung der Elektroden wird durch einen Distanzring R auf den gewünschten Wert eingestellt. Die Entfernung zwischen dem Quarz und den Elektroden ist überall geringer als die freie Weglänge der Elektronen beim schlechtesten zu erwartenden Vakuum.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schwingquarz anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass sich der schwingende Kristall
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evakuieren Gefäss befindet.