DE3326286C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von ?iner Heizeinrichtung für einen Schwing-Quarz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schwing-Quarze finden in den verschiedensten Anwendungsbereichen und Schaltungen Verwendung und sind je nach Genauigkeitsanforderung entsprechend teuer. Beispielsweise wurde bisher zur Erzielung einer bestimmten Frequenzgenauigkeit in Farbgeneratoren zur Farbträgererzeugung ein relativ teurer Schwing-Quarz eingesetzt, dessen Genauigkeit im Temperaturbereich von 0 bis 40⁰C ± 5 χ 10-'beträgt.

Für das Heizen eines Schwing-Quarzes ist es bereits bekannt, einen relativ großen Aluminiumblock über eine Einrichtung auf konstante Temperatur aufzuheizen. Auf diesem Aluminiumblock wird der zu heizende Schwing-Quarz sowie der Temperaturfühler und der Heizer angeordnet. Diese Anordnung bedingt jedoch einen kostspieligen mechanischen Aufbau sowie eine große Heizleistung. Außerdem sollte der gesamte Ofen gegenüber der Umgebung einen großen Wärmewiderstand besitzen, damit die Heizleistung klein bleibt (Isolierung des gesamten Ofens mit geschäumten Polystyrol oder ähnlichem).

Aus der DE-OS 18 10 274 ist eine Einrichtung zum Begrenzen temperaturbedingter Frequenzschwankungen eines quarzgesteuerten Hochfrequenzoszillators bekannt, die einen Quarz und eine Heizvorrichtung aufweist, welche von einer Regelschaltung derart gesteuert wird, daß die Umgebungstemperatur des Quarzes konstant gehalten wird. Dabei ist der Quarz in thermischem Kontakt mit einem als Temperaturfühler vorgesehenen Heißleiter und Heizwiderständen. Der Hochfrequenzoszillator und die Regelschaltung sind in integrierter Bauweise unmittelbar auf der Oberseite einer Grundplatte befestigt, während der Quarz frei innerhalb einer Haube gehalten ist. Das aus der Haube und Grundplatte bestehende Gehäuse ist ferner mit einer Wärme-Isolstion umgeben, aus der Anschlußdrähte herausragen. Die Regelschaltung ist in Form einer Brückenschaltung mit vier Zweigen aufgebaut wobei ein Zweig durch den Heißleiter gebildet ist Die waagerechte Diagonale der Brücke bildet den Eingang eines aus zwei Transistoren bestehenden Gleichstromverstärkers, wobei im Kollektorkreis des einen Transistors die Heizwiderstände liegen.

ίο Die US-PS 34 31 392 beschreibt einen innenbeheizten Quarzschwinger mit einer Heizeinrichtung und einem Temperaturfühler, wobei die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors als temperaturabhängiges Meßglied verwendet wird. Dieser bekannte Aufbau ist jedoch sehr aufwendig und eignet sich deshalb nicht für Niedrigpreisgeräte, z. B. nicht für Service-Meßgeräte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Heizung eines Schwing-Quarzes auf preisgünstige und fertigungstechnisch einfache Art und Weise zu realisieren, ohne die Genauigkeit einzuschränken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Heizeinrichtung nach dem Oberbegriff durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung ermöglicht die Verwendung bzw. das Heizen von Quarzen preisgünstigerer Ausführungen, beispielsweise aus dem Konsumbereich.

Deren Daten sind zwar in ihrer Genauigkeit um einen gewissen Faktor schlechter, jedoch wird dies durch das Konstanthalten der Temperatur eliminiert Legt man die Heiztemperatur so, daß der Temperaturkoeffizient-Umkehrpunkt (Kennlinien-Minimum) auf die Heiztemperatur fällt so läßt sich die Genauigkeit weiter steigern.

Darüber hinaus erweist es sich bei der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung als vorteilhaft daß durch das Fehlen eines Aluminiumblocks eine sehr schnelle Aufheizung auf Solltemperatur und auch ein Ausregeln von Störungen schnell möglich sind. Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung ist durch die (mögliche) Verwendung von Schwing-Quarzen aus dem Konsumbereich wesentlich billiger zu realisieren als bekannte Einrichtungen und zudem noch um einen Faktor, beispielsweise um den Faktor 2 bis 5, genauer.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme

so auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 einen Aufbau der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung in Draufsicht
F i g. 2 die zugehörige Seitenansicht zu F i g. 1 und

Fig. 3 ein Schaltbild eines für die erfindungsgemäße Heizeinrichtung vorgesehenen Ofens.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Schwing-Quarz 1, nachstehend als Quarz bezeichnet, zwischen zwei Transistoren als Heizer 2 und Temperaturfühler 3 angeordnet und mit diesen in thermischem Kontakt. Ein einfacher Federring 4 spannt die beiden Transistoren 2 und 3 auf den Quarz 1. Bei den Transistoren kann es sich beispielsweise um zwei Transistoren im TO 126 oder TO 220-Gehäuse handeln, bei denen der Kollektor mit dem Metallgehäuse verbunden ist, so daß sich geringe Wärmewiderstände ergeben. Der Federring 4 dient zur Halterung und Kontaktierung der beiden Transistoren bzw. deren Metallflächen jeweils links und rechts auf dem Quarz 1.

Ein besonders einfacher Aufbau ist dann gegeben, wenn beide Transistoren vom gleichen Typ sind. Wie bereits erwähnt, dient ein Transistor als Heizer, während der andere als Temperaturfühler dient, wobei die Basis-Emitter-Diode als Fühler benützt wird und der Kollektor wegen des geringen Wärmewiderstands mit der Basis verbunden ist

Da diese erfindungsgemäße Anordnung keinen Aluminiumblock aufweist — wie dies bisher üblich war —, heizt diese Anordnung sehr schnell auf Solltemperatur auf und kann auch Störungen schnell ausregeln.

Damit der Wärmewiderstand gegenüber der Umgebung groß bleibt, d. h. damit die Heizleistung klein bleibt und die Schaltung unempfindlicher gegenüber kurzzeitigen Temperatui änderungen wird, kann über die gesamte Anordnung aus Quarz 1, Heizer 2 und Temperaturfühler 3 eine Haube aus wärmeisolierendem Material, z. B. geschäumtes Polystyrol oder Kunststoff, gestülpt werden.

Das in F i g. 3 dargestellte Schaltbild eines Ofens für die erfindungsgemäße Heizeinrichtung zeigt einen Operationsverstärker 10, an dessen nichtinvertierendem Eingang ein Spannungsteiler R 1, R 2, R 3 angeschlossen ist, während der invertierende Eingang über einen Widerstand R 4 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Emitter eines Transistors Tl und dem einen Anschluß eines Widerstandes R 5 verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 10 ist zum einen über einen Widerstand R 6 an seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt, zum anderen mit der Anode einer Diode D und dem einen Anschluß eines Widerstandes R 7 verbunden. Die Kathode der Diode D, wie auch der eine Anschluß des Widerstandes R 1 und Basis und Kollektor des Transistors Π sind mit Masse verbunden. Der andere Anschluß des Widerstandes R 7 ist mit der Basis eines weiteren Transistors Tl verbunden, der kollektorseitig an Masse und emitterseitig über einen Widerstand R 8 an — 12 V liegt (wie auch die anderen Anschlüsse der Widerstände R 3 und R S).

Die gestrichelt gezeichnete Verbindungslinie zwisehen den Transistoren TX und T2 mit dem Quarz 1 stellt den thermischen Kontakt zwischen diesen Elementen dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -»5

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Heizeinrichtung für einen Schwing-Quarz (1), bei Ger der Schwing-Quarz (1) in thermischem Kontakt mit einem Temperaturfühler (3) und einem als Heizer (2) dienenden Transistor angeordnet ist, der durch eine Regelschaltung derart angesteuert ist daß die Temperatur des Schwingquarzes konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler (3) und Heizer (2) je ein Transistor mit Metallgehäuse vorgesehen ist, dessen Kollektor mit dem Metallgehäuse verbunden ist, wobei beide Transistoren (2; 3) vom gleichen Typ sind.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (2; 3) jeweils links und rechts mit ihren Metallflächen mittels eines Federringes (4) auf den Schwing-Quarz (1) gespannt sind.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Diode des als Temperaturfühler (3) vorgesehenen Transistors als Fühler vorgesehen ist

4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des als Temperaturfühler vorgesehenen Transistors (3) mit dem Kollektor verbunden ist