DE2641580C2 - Verfahren und Einrichtung zum Einstellen der Frequenz eines piezoelektrischen Schwingquarzes - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Einstellen der Frequenz eines piezoelektrischen Schwingquarzes

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DE2641580C2
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

Frequenzdifferenz abgibt, durch eine Kapazität, durch einen Spannungsteiler aus vorzugsweise zwei gleichen, hohen Widerständen, parallel geschaltet zu der Kapazität, durch einen zweiten und einen dritten Komparator, von denen der zweite die Ausgangsspannung des ersten Komparators mit der Spannung, die zwischen den beiden Widerständen herrscht, vergleicht und der dritte die Ausgangsspannung des ersten Komparators mit »Null« vergleicht, durch einen logischen Block, der von den beiden Ausgangsspannungen des zweiten und dritten Komparators beaufschlagt wird und einen Schalter zwischen dem ersten Komparator und der Kapazität steuert, und durch eine Sandstrahl-Erzeugungsvorrichtung, die ebenfalls von dem logischen Block gesteuert wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigt
F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig.2 eine Einzelheit mit einer Weiterbildung gegenüber der Einrichtung der F i g. I.
In F i g. 1 ist mit 11 ein Schwingquarz bezeichnet, der platten- oder barrenförmig ausgebildet ist und symmetrisch gehalten wird. Der Quarz ist mit einem elektrischen Kreis 3 über Kontakte 2 verbunden, der den Quarz in seiner Resonanzschwingung schwingen läßt. Ferner ist ein Frequenzkomparator 4 vorgesehen, der die Differenz !zwischen der Istfrequenz fx des Quarzes und der Solllfrequenz /« erfaßt. Letztüre wird von einem Generator 5 erzeugt Der Komparator 4 liefert die Differenz /«— fx = Af in Form eines kontinuierlichen Stromes, der proportional zu Af ist Sodann ist vorgesehen ein Steuerkreis, bestehend aus einer als Speicher dienenden Kapazität 6, aus einem Spannungsteiler aus zwei vorzugsweise gleich großen J5 Widerständen 7, die parallel zu der Kapazität 6 liegen, aus zwei Spannungskomparatoren 8 und 9, von denen der eine 8 eine Spannung, welche proportional zu Af ist, vergleicht mit der Ausgangsspannung des Spannungsteilers 7, und von denen der andere 9 diese Spannung vergleicht mit Null. Ferner besteht dieser Steuerkreis aus einem logischen Block 10, der die Ausgangsspannung der beiden Koirnparatoren 8 und 9 erhält und ein Sandstrahlgebläse 13 ... 15' und einen Schalter 11 steuert, der die Verbindung zwischen Kapazität 6 und ·»> Komparator 4 trennen kann, und aus einem per Hand zu betätigenden Ein-Aus-Schalter 12. Das Sandstrahlgebläse besteht aus zwei Stiahldüsen 13, 13', welche symmetrisch zum Zentrum des Quarzes auf dessen beide Enden wirken, aus einem Zuführapparat 14 und >" aus je einem Stromgenerator 15,15' für jede Düse.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgenderma
Zunächst läßt man den Quarz 1 schwingen. Der Komparator 4 erzeugt dann eine der Differenzfrequenz Af= fR— fx entsprechende Spannung, die bei geschlossenem Schalter 11 der Kapazität 6 angeboten wird. Diese Spannung repräsentiert die gesamte notwendige Korrektur. Der Spannungsteiler 7 überträgt an den Komparator 8 die halbe Spannung, die demgemäß die halbe Korrektur repräsentiert
Dann wird der Schalter 12 geschlossen und der Justiervorgang beginnt
Der Kontakt 11 öffnet sich, und die Ladung der den Speicher bildenden Kapazität 6 bleibt bis zum Ende des Justiervorganges erhalten, wobei zu beachten ist, daß der Spannungsteiler 7 einen Stromverbrauch hat, der sehr klein ist Gleichzeitig wird der Zuführapparat 14 mit einer der Düsen 13,13' über den Generator 15 bzw. 15' verbunden.
Die Justierung wird also zunächst an einem Ende des Quarzes vorgenommen. Dabei stei^ die Frequenz fx und Af verringert sich demgemäß.
Sobald die Hälfte der Korrektur erfolgt ist spricht der Komparator 8 an und wirkt auf den Block 10, welcher die erste Düse 13 mit ihrem Strahlgenerator 15 abschälet und die zweite Düse 13' mit ihrem Strahlgenerator 15' einschaltet Die Justierung erfolgt dann am anderen Ende des Quarzes, bis Af = Null ist Dann bewirkt der Komparator 9 die Beendigung des Justiervorganges und die Umschaltung der Einrichtung auf den Anfangszustand.
Der Schwingquarz gibt nun die Sollfrequenz ab und hat überdies eine symmetrische Ausbildung, denn auf beiden Seiten ist die gleiche Menge abgenommen worden.
Die Messung von Af wird während der Korrektur fortgesetzt Der Frequenzkomparator 4 hat eine kurze Reaktionszeit, so daß die Gefahr einer Überschreitung der Frequenz vermieden wird. Natürlich isi die Reaktionszeit der verschiedensten Elemente nicht gleich Null. Das kann dadurch kompensiert werden, daß man die Schaltstufe des Spannungskomparators, der die Abschaltung der Einrichtung bewirkt, durch eine Korrekturspannung verlegt, welche proportional zu der Abtragungsgeschwindigkeit ist Das kann dadurch erfolgen, daß man die Spannung des Komparators 4, die proportional zu Af ist, durch die Schaltungsanordnung 16 nach der Zeit differenziert Fig.2 zeigt ein entsprechendes Beispiel.
Eine abgeänderte Ausführungsform besteht darin, daß man nur eine Düse verwendet. Der Quarz muß dann nach der halben Abtragungszeit gedreht werden bzw. die Düse wird auf die andere Seite geschwenkt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Einstellen der Frequenz eines piezoelektrischen Schwingquarzes durch Verkleinerung des letzteren, wobei der Quarz zu Beginn des Verfahrens symmetrisch zn seinem Zentrum eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der zu entfernenden Gesamtmenge die eine Hälfte von der einen Seite des Quarzes (1) und die andere Hälfte von der gegenüberliegenden Seite abgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragung mittels eines Sandstrahles erfolgt und daß vorzugsweise der Quarz (t) nach Abtragung der einen Hälfte gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragung mittels zweier Sandstrahlen erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Istfrequenz (Q des Quarzes laufend mit der Soiifrequenz (Fr) verglichen wird und die Differenz aus diesen Frequenzen zur Steuerung benutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz in ein analoges Signal umgeformt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal vor Beginn der Abtragung gespeichert und die Hälfte dieses Signals von diesem abgeleitet wird, daß das Signal während der Abtragung nü diesem halben Wert verglichen wird und daß die Abtragung von eir^m Ende des Quarzes zum anderen Ende wechselt, wenn das Signal den halben Wert erreicht hat
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler aufgrund der Reaktionszeit der Einrichtung automatisch korrigiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Schaltungsanordnung (16) die Abtragungsgeschwindigkeit und die Frequenz gemessen wird.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—8, gekennzeichnet durch einen ersten Oszillator (3), der den Quarz (1) in Resonanzschwingung hält, durch einen ersten Komparator (4), der die Resonanzschwingung mit der von einem zweiten Oszillator (5) stammenden Sollfrequenz vergleicht und eine Spannung analog der Frequenzdifferenz abgibt, durch eine Kapazität (6), durch einen Spannungsteiler aus vorzugsweise zwei gleichen, hohen Widerständen (7), parallel geschaltet zu der Kapazität (6), durch einen zweiten und einen dritten Komparator (8, 9), von denen der zweite (8) die Ausgangsspannung des ersten Komparators (4) mit der Spannung, die zwischen den beiden Widerständen (7) herrscht, vergleicht und der dritte (9) die Ausgangsspannung des ersten Komparators (4) mit »Null« vergleicht, durch einen logischen Block (10), der von den beiden Ausgangsspannungen des zweiten und dritten Komparators (8, 9) beaufschlagt wird und einen Schalter (11) zwischen dem ersten Komparator (4) und der Kapazität (6) steuert, und durch eine Sandstrahl-Erzeugungsvorrichtung (13—15), die ebenfalls von dem logischen Block (10) gesteuert wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen der Frequenz eines piezoelektrischen Schwingquarzes durch Verkleinerung des letzteren, wobei der Quarz zu Beginn des Verfahrens symmetrisch zu seinem Zentrum eingespannt ist
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-Patentschrift 38 08 752) wird die zu entfernende Gesamtmenge nur von einer Seite des Quarzes abgetragen, wodurch sich wegen der dadurch bedingten immer größer werdenden Unsymmetrie hinsichtlich der Einspannung des Schwingquarzes das Schwingverhalten desselben verschlechtert
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren derart zu führen, daß dabei keine Verschlechterung des Schwingverhaltens des Quarzes eintritt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der zu entfernenden Gesamtmenge die eine Hälfte von der einen Seite des Quarzes und die andere Hälfte von der gegenüberliegenden Seite abgetragen wird.
Auf diese Weise wird erreicht daß die symmetrische Einspannung erhalten bleibt und eine Verschlechterung des Schwingverhaltens des Quarzes vermieden wird.
Es sei erwähnt daß es auch schon bekannt ist einen Quarz an verschiedenen, voneinander getrennten Stellen abzutragen (DE-OS 23 35 495). Indessen befinden sich diese Stellen nur auf einer einzigen Stirnseite des Quarzes. Ferner ist nicht eine symmetrische Einspannung des Quarzes zu Beginn des Verfahrens erwähnt Die Aufgabe der Erfindung wird somit auch durch dieses bekannte Verfahren nicht gelöst
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Abtragung mittels eines Sandstrahles erfolgt und daß vorzugsweise der Quarz nach Abtragung der einen Hälfte gedreht wird.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Abtragung mittels zweier Sandstrahlen erfolgt
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Istfrequenz des Quarzes laufend mit der Sollfrequenz verglichen wird und die Differenz aus diesen Frequenzen zur Steuerung benutzt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht ferner darin, daß die Differenz in ein analoges Signal umgeformt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß das Signal vor Beginn der Abtragung gespeichert und die Hälfte dieses Signals von diesem abgeleitet wird, daß das Signal während der Abtragung mit diesem halben Wert verglichen wird und daß die Abtragung von einem Ende des Quarzes zum anderen Ende wechselt wenn das Signal den halben Wert erreicht hat
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht weiterhin darin, daß der Fehler aufgrund der Reaktionszeit der Einrichtung automatisch korrigiert wird.
Schließlich besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß mittels einer Schaltungsanordnung die Abtragungsgeschwindigkeit und die Frequenz gemessen wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese ist gekennzeichnet durch einen ersten Oszillator, der den Quarz in Resonanzschwingung hält, durch einen ersten Komparator, der die Resonanzschwingung mit der von einem zweiten Oszillator stammenden Sollfrequenz vergleicht und eine Spannung analog der
DE2641580A 1975-09-12 1976-09-13 Verfahren und Einrichtung zum Einstellen der Frequenz eines piezoelektrischen Schwingquarzes Expired DE2641580C2 (de)

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