Kako preveriti kvarčni resonator - tester za preverjanje. Struktura kvarčnega resonatorja, princip delovanja, kako preveriti Preverjanje kvarčnih resonatorjev s frekvencmetrom

Nihanja igrajo eno najpomembnejših vlog v sodobnem svetu. Tako obstaja celo tako imenovana teorija strun, ki trdi, da so vse okoli nas le valovi. Obstajajo pa tudi druge možnosti za uporabo tega znanja in ena od njih je kvarčni resonator. Tako se zgodi, da katera koli oprema občasno odpove in niso izjema. Kako se prepričati, da po negativnem dogodku še vedno deluje, kot mora?

Recimo nekaj besed o kvarčnem resonatorju

Kvarčni resonator je analog oscilacijskega kroga, ki temelji na induktivnosti in kapacitivnosti. Toda med njimi obstaja razlika v korist prvega. Kot je znano, se koncept faktorja kakovosti uporablja za karakterizacijo nihajnega kroga. V resonatorju na osnovi kvarca doseže zelo visoke vrednosti - v območju 10 5 -10 7 . Poleg tega je ob temperaturnih spremembah učinkovitejši za celotno vezje, kar pomeni daljšo življenjsko dobo delov, kot so kondenzatorji. Oznaka kremenčevih resonatorjev na diagramu je v obliki navpično nameščenega pravokotnika, ki je na obeh straneh "pritrjen" s ploščami. Navzven na risbah spominjajo na hibrid kondenzatorja in upora.

Kako deluje kvarčni resonator?

Iz kremenčevega kristala je izrezana plošča, prstan ali palica. Nanj sta nameščeni vsaj dve elektrodi, ki sta prevodna trakova. Plošča je pritrjena in ima lastno resonančno frekvenco mehanskih tresljajev. Ko je na elektrode priključena napetost, pride do stiskanja, striga ali upogibanja zaradi piezoelektričnega učinka (odvisno od tega, kako je bil kremen odrezan). Nihajoči kristal v takih primerih deluje kot induktor. Če je frekvenca dobavljene napetosti enaka ali zelo blizu svojim naravnim vrednostim, potem je pri znatnih razlikah potrebna manjša energija za vzdrževanje delovanja. Zdaj lahko preidemo na osvetlitev glavnega problema, zaradi katerega nastaja ta članek o kvarčnem resonatorju. Kako preveriti njegovo delovanje? Izbrane so bile 3 metode, o katerih bomo razpravljali.

Metoda št. 1

Tukaj tranzistor KT368 igra vlogo generatorja. Njegovo frekvenco določa kvarčni resonator. Ko pride do napajanja, generator začne delovati. Ustvarja impulze, ki so enaki frekvenci njegove glavne resonance. Njihovo zaporedje poteka skozi kondenzator, ki je označen kot C3 (100r). Filtrira enosmerno komponento, nato pa sam impulz prenese na analogni merilnik frekvence, ki je zgrajen na dveh diodah D9B in naslednjih pasivnih elementih: kondenzator C4 (1n), upor R3 (100k) in mikroampermeter. Vsi ostali elementi služijo za zagotavljanje stabilnosti vezja in da nič ne izgori. Odvisno od nastavljene frekvence se lahko spremeni napetost na kondenzatorju C4. To je dokaj približna metoda in njena prednost je enostavnost. In s tem višja kot je napetost, višja je frekvenca resonatorja. Vendar obstajajo nekatere omejitve: poskusite ga na tem vezju samo v primerih, ko je v približnem območju od treh do desetih MHz. Testiranje kvarčnih resonatorjev, ki presega te vrednosti, običajno ne sodi v amatersko radijsko elektroniko, spodaj pa bomo upoštevali risbo, katere obseg je 1-10 MHz.

Metoda številka 2

Če želite povečati natančnost, lahko na izhod generatorja priključite merilnik frekvence ali osciloskop. Nato bo mogoče izračunati želeni indikator z uporabo Lissajousovih številk. Vendar ne pozabite, da je v takih primerih kvarc vzburjen, tako na harmonikih kot na osnovni frekvenci, kar lahko posledično povzroči znatno odstopanje. Oglejte si spodnje diagrame (ta in prejšnji). Kot lahko vidite, obstajajo različni načini za iskanje frekvence in tukaj boste morali eksperimentirati. Glavna stvar je upoštevati varnostne ukrepe.

Preverjanje dveh kvarčnih resonatorjev hkrati

To vezje vam bo omogočilo, da ugotovite, ali delujeta dva kvarčna upora, ki delujeta v območju od enega do desetih MHz. Zahvaljujoč temu lahko prepoznate tudi udarne signale, ki gredo med frekvencami. Zato ne morete samo določiti zmogljivosti, temveč tudi izbrati kvarčne upore, ki so najbolj primerni drug za drugega glede na njihovo zmogljivost. Vezje je izvedeno z dvema glavnima oscilatorjema. Prvi od njih deluje s kvarčnim resonatorjem ZQ1 in je izveden na tranzistorju KT315B. Za preverjanje delovanja mora biti izhodna napetost večja od 1,2 V in pritisnite tipko SB1. Navedeni indikator ustreza signalu visoke ravni in logičnemu. Odvisno od kvarčnega resonatorja se lahko zahtevana vrednost za testiranje poveča (napetost se lahko poveča pri vsakem testu za 0,1A-0,2V na tisto, ki je priporočena v uradnih navodilih za uporabo mehanizma). V tem primeru bo izhod DD1.2 1, DD1.3 pa 0. Poleg tega bo zasvetila LED HL1, ki označuje delovanje kvarčnega oscilatorja. Drugi mehanizem deluje podobno in o njem bo poročal HL2. Če ju zaženete hkrati, bo zasvetila tudi LED HL4.

Ko se primerjata frekvenci dveh generatorjev, se njuni izhodni signali iz DD1.2 in DD1.5 pošljejo v DD2.1 DD2.2. Na izhodih drugih pretvornikov vezje prejme impulzno moduliran signal, da nato primerja zmogljivost. To lahko vidite vizualno z utripanjem LED HL4. Za izboljšanje natančnosti je dodan merilnik frekvence ali osciloskop. Če se dejanski indikatorji razlikujejo za kiloherce, potem za določitev višje frekvence kvarca pritisnite gumb SB2. Takrat bo prvi resonator zmanjšal svoje vrednosti in ton utripov svetlobnega signala bo nižji. Potem lahko z gotovostjo rečemo, da je ZQ1 višja frekvenca kot ZQ2.

Značilnosti čekov

Pri preverjanju vedno:

Preberite navodila, ki ste jih dobili s kvarčnim resonatorjem;
Upoštevajte varnostne ukrepe.

Možni vzroki za neuspeh

Obstaja kar nekaj načinov za onemogočanje kvarčnega resonatorja. Vredno se je seznaniti z nekaterimi najbolj priljubljenimi, da se izognete kakršnim koli težavam v prihodnosti:

Padci z višine. Najbolj priljubljen razlog. Ne pozabite: vedno morate vzdrževati red na delovnem mestu in spremljati svoja dejanja.
Prisotnost konstantne napetosti. Na splošno se kvarčni resonatorji tega ne bojijo. Vendar so bili precedensi. Če želite preveriti njegovo delovanje, zaporedno povežite kondenzator 1000 mF - ta korak ga bo vrnil v delovanje ali se izognil negativnim posledicam.
Amplituda signala je prevelika. To težavo je mogoče rešiti na različne načine:

Generacijsko frekvenco nekoliko premaknite vstran, tako da se razlikuje od glavnega indikatorja mehanske resonance kremena. To je bolj zapletena možnost.
Zmanjšajte število voltov, ki napajajo sam generator. To je lažja možnost.
Preverite, ali kvarčni resonator res ni v redu. Torej je vzrok za zmanjšanje aktivnosti lahko fluks ali tujki (v tem primeru ga je potrebno temeljito očistiti). Lahko se zgodi tudi, da je bila izolacija uporabljena preveč aktivno in je izgubila svoje lastnosti. Če želite preveriti to točko, lahko spajkate "tritočkovno" na KT315 in jo preverite z osjo (hkrati lahko primerjate aktivnost).

Zaključek

Članek je razpravljal o tem, kako preveriti delovanje elementov električnih tokokrogov, kot je frekvenca kvarčnega resonatorja, pa tudi njihove lastnosti. Obravnavani so bili načini za pridobivanje potrebnih informacij in možni razlogi za njihovo odpoved med delovanjem. Toda da bi se izognili negativnim posledicam, vedno delajte s čisto glavo - in takrat bo delovanje kvarčnega resonatorja manj moteče.

Sodobna digitalna tehnologija zahteva visoko natančnost, zato sploh ne preseneča, da skoraj vsaka digitalna naprava, ki danes pade v oči povprečnemu človeku, vsebuje kvarčni resonator.

Kvarčni resonatorji na različnih frekvencah so potrebni kot zanesljivi in stabilni viri harmoničnih nihanj, da se lahko digitalni mikrokrmilnik zanaša na referenčno frekvenco in z njo operira tudi v prihodnje, med delovanjem digitalne naprave. Tako je kvarčni resonator zanesljiva zamenjava za nihajoče LC vezje.

Če upoštevamo preprosto nihajno vezje, sestavljeno iz in , bo hitro postalo jasno, da faktor kakovosti takšnega vezja v vezju ne bo presegel 300, poleg tega bo kapacitivnost kondenzatorja lebdela glede na temperaturo okolja in enako se bo zgodilo z induktivnostjo.

Ni zaman, da imajo kondenzatorji in tuljave parametre, kot sta TKE - temperaturni koeficient kapacitivnosti in TKI - temperaturni koeficient induktivnosti, ki prikazujejo, kako se glavni parametri teh komponent spreminjajo s spremembami njihove temperature.

Za razliko od oscilacijskih krogov imajo kremenčevi resonatorji faktor kakovosti, nedosegljiv za oscilacijske kroge, ki se meri v vrednostih od 10.000 do 10.000.000, temperaturna stabilnost kvarčnih resonatorjev pa ni govora, ker frekvenca ostane konstantna pri kateri koli temperaturni vrednosti. , običajno v območju od -40°C do +70°C.

Tako se kvarčni resonatorji zaradi svoje visoke temperaturne stabilnosti in faktorja kakovosti uporabljajo v radijski tehniki in digitalni elektroniki.

Za nastavitev taktne frekvence vedno potrebuje taktni generator, na katerega se lahko zanesljivo zanese, in ta generator vedno potrebuje visokofrekvenčnega in poleg tega visoko natančnega. Tu na pomoč priskoči kvarčni resonator. Seveda se v nekaterih aplikacijah lahko znajdete s piezokeramičnimi resonatorji s faktorjem kakovosti 1000 in takšni resonatorji zadostujejo za elektronske igrače in gospodinjske radie, vendar je za natančnejše naprave potreben kremen.

Delovanje kvarčnega resonatorja temelji na energiji, ki se pojavi na kremenčevi plošči. Kremen je polimorf silicijevega dioksida SiO2 in ga v naravi najdemo v obliki kristalov in kamenčkov. V zemeljski skorji je v prosti obliki okoli 12 % kremena, poleg tega je kremen v obliki zmesi v drugih mineralih, nasploh pa je kremena v zemeljski skorji več kot 60 % (masni delež).

Za ustvarjanje resonatorjev je primeren nizkotemperaturni kremen, ki ima izrazite piezoelektrične lastnosti. Kemično je kremen zelo stabilen in se lahko raztopi le v fluorovodikovi kislini. Kremen je trši od opala, vendar ne tako trd kot diamant.

Pri izdelavi kremenčeve plošče se iz kristala kremena izreže kos pod strogo določenim kotom. Odvisno od kota reza se bo nastala kvarčna plošča razlikovala po svojih elektromehanskih lastnostih.

Tako dobimo nihajni sistem, ki ima svojo resonančno frekvenco, tako dobljeni kvarčni resonator pa svojo resonančno frekvenco, ki jo določajo elektromehanski parametri.

Zdaj, če na kovinske elektrode iz plastike nanesete izmenično napetost določene resonančne frekvence, se bo pojavil pojav resonance in amplituda harmoničnih nihanj plošče se bo zelo povečala. V tem primeru se bo upornost resonatorja močno zmanjšala, kar pomeni, da je proces podoben tistemu, ki se zgodi v zaporednem nihajnem krogu. Zaradi visoke kakovosti takšnega »nihajnega kroga« so izgube energije pri njegovem vzbujanju na resonančni frekvenci zanemarljive.

Na ekvivalentnem vezju: C2 - statična električna zmogljivost plošč z držali, L - induktivnost, C1 - kapacitivnost, R - upor, ki odraža elektromehanske lastnosti nameščene kvarčne plošče. Če odstranite montažne elemente, vam ostane serijsko LC vezje.

Med namestitvijo na tiskano vezje kvarčnega resonatorja ni mogoče pregreti, ker je njegova zasnova precej krhka, pregrevanje pa lahko privede do deformacije elektrod in držala, kar bo zagotovo vplivalo na delovanje resonatorja v končani napravi. Če kvarc segrejete na 5730°C, bo popolnoma izgubil svoje piezoelektrične lastnosti, a na srečo elementa s spajkalnikom ni mogoče segreti na takšno temperaturo.

Oznaka kvarčnega resonatorja na diagramu je podobna oznaki kondenzatorja s pravokotnikom med ploščama (kvarčna plošča) in z napisom "ZQ" ali "Z".

Pogosto je vzrok poškodbe kvarčnega resonatorja padec ali močan udarec naprave, v kateri je nameščen, in takrat je treba resonator zamenjati z novim z enako resonančno frekvenco. Takšne poškodbe so značilne za majhne naprave, ki jih je enostavno pasti. Vendar pa je po statističnih podatkih takšna poškodba kvarčnih resonatorjev izjemno redka, pogosteje pa je okvara naprave posledica drugega razloga.

Če želite preveriti uporabnost kvarčnega resonatorja, lahko sestavite majhno sondo, ki bo pomagala ne le preveriti funkcionalnost resonatorja, temveč tudi videti njegovo resonančno frekvenco. Sondno vezje je tipično vezje kristalnega oscilatorja z enim tranzistorjem.

Po vklopu resonatorja med bazo in minusom (lahko ga uporabite prek zaščitnega kondenzatorja v primeru kratkega stika v resonatorju), ostane le še merjenje resonančne frekvence z merilnikom frekvence. To vezje je primerno tudi za prednastavitev nihajnih krogov.

Ko je vezje vklopljeno, bo delujoči resonator prispeval k ustvarjanju nihanj, na oddajniku tranzistorja pa je mogoče opaziti izmenično napetost, katere frekvenca bo ustrezala glavni resonančni frekvenci testiranega kvarčnega resonatorja.

S priključitvijo merilnika frekvence na izhod sonde lahko uporabnik opazuje to resonančno frekvenco. Če je frekvenca stabilna, če majhno segrevanje resonatorja s spajkalnikom ne povzroči močnega frekvenčnega odmika, potem resonator deluje. Če ni generacije ali frekvenca lebdi ali se izkaže, da je popolnoma drugačna, kot bi morala biti za preskušano komponento, je resonator okvarjen in ga je treba zamenjati.

Ta sonda je primerna tudi za predhodno nastavitev oscilacijskih krogov; v tem primeru je potreben kondenzator C1, čeprav ga je pri preverjanju resonatorjev mogoče izključiti iz vezja. Vezje preprosto povežemo namesto resonatorja in vezje začne ustvarjati nihanja na enak način.

Sonda, sestavljena po zgornjem vezju, deluje izjemno dobro pri frekvencah od 15 do 20 MHz. Za druge obsege lahko vedno poiščete diagrame vezij na internetu, saj jih je tam veliko, tako na diskretnih komponentah kot na mikrovezju.

Kaj je generator? Generator je v bistvu naprava, ki pretvarja eno vrsto energije v drugo. V elektroniki lahko pogosto slišite izraz "generator električne energije, generator frekvence" itd.

Kristalni oscilator je frekvenčni generator in vključuje. V bistvu so kristalni oscilatorji dveh vrst:

tiste, ki lahko proizvedejo sinusni signal

in tiste, ki proizvajajo kvadratni signal

Najpogosteje uporabljen signal v elektroniki je kvadratni val.

Pierceova shema

Da bi kvarc vzbudili na resonančni frekvenci, moramo sestaviti vezje. Najenostavnejše vezje za vzbujanje kvarca je klasično Pierce generator, ki je sestavljen iz samo enega tranzistorja z učinkom polja in majhnega snopa štirih radijskih elementov:

Nekaj besed o delovanju sheme. V tokokrogu je pozitivna povratna informacija in v njem se začnejo pojavljati lastna nihanja. Toda kaj so pozitivne povratne informacije?

V šoli ste bili vsi cepljeni za Mantouxov test, da se ugotovi, ali imate cevko ali ne. Čez nekaj časa so prišle medicinske sestre in z ravnilom izmerile vaš odziv kože na to cepljenje.

Pri tem cepljenju je bilo prepovedano praskati mesto vboda. A meni, takrat še novemu fantu, ni bilo vseeno. Takoj, ko sem začel tiho praskati mesto injiciranja, sem želel praskati še več)) In tako je hitrost roke, ki je praskala cepivo, zamrznila na nekem vrhuncu, ker sem lahko roko nihal z največjo frekvenco 15 Hertzov. .Cepljenja so mi roke otekle do tal)) In celo enkrat so me odpeljali na darovanje krvi zaradi suma na tuberkulozo, a kot se je izkazalo, ga niso našli. Ni presenetljivo ;-).

Zakaj vam torej tukaj pripovedujem šale iz življenja? Dejstvo je, da je to cepljenje proti garjam najbolj pozitivna povratna informacija. Se pravi, dokler se ga nisem dotaknil, ga nisem želel opraskati. Ampak takoj, ko sem ga tiho popraskala, je začelo bolj srbeti in sem se začela še bolj praskati, pa je začelo še bolj srbeti itd. Če na moji roki ne bi bilo nobenih fizičnih omejitev, bi bilo mesto cepljenja zagotovo že obrabljeno do mesa. Z roko pa sem lahko zamahnil le z določeno največjo frekvenco. Torej, isti princip velja za kvarčni oscilator ;-). Dajte majhen impulz, in začne pospeševati in se ustavi šele pri vzporedni resonančni frekvenci ;-). Recimo temu "fizična omejitev".

Najprej moramo izbrati induktor. Vzel sem toroidno jedro in navil več ovojev iz žice MGTF

Celoten proces smo kontrolirali z LC-metrom, pri čemer smo dosegli nazivno vrednost kot na diagramu - 2,5 mH. Če ni bilo dovolj, je dodal več obratov; če je pretiraval, je zmanjšal. Kot rezultat sem dosegel naslednjo induktivnost:

Njegovo pravilno ime je:.

Pinout od leve proti desni: odvod – vir – vrata

Majhna lirična digresija.

Torej, sestavili smo kvarčni oscilator, uporabili napetost, ostalo je le, da odstranimo signal iz izhoda našega domačega generatorja. Digitalni osciloskop se loti dela

Najprej sem kvarc dvignil na najvišjo frekvenco, ki jo imam: 32.768 megahercev. Ne zamenjujte ga s kvarčno uro (o kateri bomo razpravljali spodaj).

V spodnjem levem kotu nam osciloskop prikazuje frekvenco:

Kot lahko vidite 32,77 megahercev. Glavno, da je naš kvarc živ in vezje deluje!

Vzemimo kvarc s frekvenco 27 megahercev:

Moji odčitki so skakali. Posnel sem zaslon, kar mi je uspelo:

Tudi frekvenca je bila bolj ali manj pravilno prikazana.

No, vse druge kvarce, ki jih imam, preverimo na enak način.

Tukaj je oscilogram kvarca pri 16 megahercih:

Osciloskop je pokazal frekvenco točno 16 megahercev.

Tukaj sem nastavil kvarc na 6 megahercev:

Točno 6 megahercev

Pri 4 megahercih:

Vse v redu.

No, vzemimo še enega sovjetskega pri 1 megahercu. Takole izgleda:

Na vrhu piše 1000 Kilohertz = 1MegaHertz ;-)

Poglejmo oscilogram:

Delavec!

Če res želite, lahko frekvenco izmerite celo s kitajskim generatorjem frekvence:

Napaka 400 Hertz ni veliko za stari sovjetski kvarc. Vendar je seveda bolje uporabiti običajen profesionalni frekvencmeter ;-)

Urni kremen

Z urnim kvarcem kvarčni oscilator po Pierceovi shemi ni hotel delovati.

"Kakšna kvarčna ura je to?" - vprašate. Urni kremen je kremen s frekvenco 32.768 Hertzov. Zakaj ima tako čudno frekvenco? Bistvo je, da je 32.768 2 15. Ta kvarc je povezan s 15-bitnim števcem. To je naše mikrovezje K176IE5.

Načelo delovanja tega mikrovezja je naslednje: strKo prešteje 32.768 utripov, odda utrip na eni od nog. Ta impulz se pojavi na kvarčnem kristalu 32.768 Hertz točno enkrat na sekundo. In kot se spomnite, je nihanje enkrat na sekundo 1 Hertz. To pomeni, da bo na tej nogi impulz izdan s frekvenco 1 Hz. In če je temu tako, zakaj ga potem ne bi uporabili v urah? Od tod tudi ime.

Trenutno sta v ročnih urah in drugih mobilnih pripomočkih ta števec in kvarčni resonator vgrajena v en čip in zagotavljata ne le štetje sekund, temveč tudi številne druge funkcije, kot so budilka, koledar itd. Takšna mikrovezja se imenujejo RTC (R eal T sem C lock) ali prevedeno iz meščanske Real Time Clock.

Pierceovo vezje za kvadratni val

Torej, vrnimo se k Peirceovi shemi. Prejšnje Pierceovo vezje generira sinusni signal

Obstaja pa tudi modificirano Pierceovo vezje za kvadratni signal

In tukaj je:

Ocene nekaterih radioelementov se lahko spreminjajo v precej širokem razponu. Na primer, kondenzatorja C1 in C2 sta lahko v območju od 10 do 100 pF. Tu velja pravilo: čim nižja je frekvenca kvarca, tem manjša mora biti kapacitivnost kondenzatorja. Za kristale ur se lahko kondenzatorji dobavljajo z nominalno vrednostjo 15-18 pF. Če ima kvarc frekvenco od 1 do 10 megahercev, jo lahko nastavite na 22-56 pF. Če se ne želite truditi, potem preprosto namestite kondenzatorje s kapaciteto 22 pF. Res ne morete zgrešiti.

Upoštevajte tudi majhen nasvet: s spreminjanjem vrednosti kondenzatorja C1 lahko prilagodite resonančno frekvenco v zelo majhnih mejah.

Upor R1 lahko spremenite od 1 do 20 MOhm, R2 pa od nič do 100 kOhm. Tudi tukaj velja pravilo: nižja kot je frekvenca kvarca, večja je vrednost teh uporov in obratno.

Največja kristalna frekvenca, ki jo lahko vstavimo v vezje, je odvisna od hitrosti pretvornika CMOS. Vzel sem čip 74HC04. Ni zelo hitro delujoče. Sestavljen je iz šestih razsmernikov, vendar bomo uporabili le enega:

Tukaj je njegov pinout:

Ko je na to vezje priključil kvarčno uro, je osciloskop ustvaril naslednji oscilogram:

Mimogrede, vas ta del diagrama spominja na kaj?

Ali se ta del vezja ne uporablja za taktiranje mikrokrmilnikov AVR?

Ona je tista! Samo manjkajoči elementi vezja so že v samem MK;-)

Prednosti kristalnih oscilatorjev

Prednosti kvarčnih frekvenčnih oscilatorjev so njihova visoka frekvenčna stabilnost. V bistvu je 10 -5 - 10 -6 od nominalne vrednosti ali, kot pogosto pravijo, ppm (iz angleščine. delov na milijon)- deli na milijon, to je milijoninka ali število 10 -6. Odklon frekvence v eno ali drugo smer v kvarčnem oscilatorju je povezan predvsem s spremembami temperature okolja, pa tudi s staranjem kremena. Ko se kremen stara, se frekvenca kvarčnega oscilatorja vsako leto nekoliko zmanjša za približno 1,8x10 -7 od nominalne vrednosti. Če bi recimo vzel kvarc s frekvenco 10 megahercev (10.000.000 hercev) in ga dal v tokokrog, potem se bo v enem letu njegova frekvenca znižala za približno 2 herca;-) Mislim, da je to kar znosno.

Trenutno se kvarčni oscilatorji proizvajajo v obliki popolnih modulov. Nekatera podjetja, ki proizvajajo takšne generatorje, dosegajo stabilnost frekvence do 10 -11 od nominalne vrednosti! Končani moduli izgledajo nekako takole:

ali tako

Takšni moduli kristalnega oscilatorja imajo večinoma 4 izhode. Tukaj je pinout kvadratnega kristalnega oscilatorja:

Preverimo enega od njih. Piše 1 MHz

Tukaj je njegov pogled od zadaj:

Tukaj je njegov pinout:

Z uporabo konstantne napetosti od 3,3 do 5 voltov s plusom 8 in minusom 4 sem iz izhoda 5 prejel čist, gladek, lep pravokotni val s frekvenco, zapisano na kvarčnem oscilatorju, to je 1 megaherc, z zelo majhne emisije.

No, to je prizor za boleče oči!

In kitajski merilnik frekvence generatorja je pokazal natančno frekvenco:

Od tu sklepamo: bolje je kupiti že pripravljen kvarčni oscilator, kot pa izgubiti veliko časa in živcev za nastavitev Pierceovega vezja. Pierceovo vezje bo primerno za testiranje resonatorjev in za vaše različne domače izdelke.

Takoj bi rad povedal, da Kvarčnega resonatorja ni mogoče preveriti z multimetrom. Če želite preveriti kvarčni resonator z osciloskopom, morate sondo priključiti na enega od kvarčnih sponk, zemeljski krokodil pa na drugega, vendar ta metoda ne daje vedno pozitivnega rezultata, v nadaljevanju je opisano, zakaj.
Eden glavnih razlogov za okvaro kvarčnega resonatorja je banalen padec, tako da, če daljinski upravljalnik televizorja ali obesek za avtomobilski alarm preneha delovati, potem morate najprej preveriti. Generacije ni vedno mogoče preveriti na plošči, ker ima sonda osciloskopa določeno kapacitivnost, ki je običajno okoli 100pF, se pravi, da pri priključitvi sonde osciloskopa priključimo kondenzator z nazivno vrednostjo 100pF. Ker so ocene kapacitivnosti v vezjih kvarčnega oscilatorja desetine in stotine pikofaradov, redkeje nanofaradov, povezava takšne kapacitivnosti povzroči znatno napako v konstrukcijskih parametrih vezja in posledično lahko povzroči izpad generacije. Kapacitivnost sonde lahko zmanjšate na 20 pF z nastavitvijo delilnika na 10, vendar to ne pomaga vedno.

Glede na zgoraj napisano lahko sklepamo, da za testiranje kvarčnega resonatorja potrebujete vezje, pri priključitvi na katerega sonda osciloskopa ne bo motila generacije, to pomeni, da vezje ne bi smelo zaznavati kapacitivnosti sonde. Izbira je padla na generator Clapp s tranzistorji, da bi preprečili prekinitev generiranja, pa je bil na izhod priključen emiterski sledilnik.

Če ploščo držite do svetlobe, lahko vidite, da s svedrom dobite čiste lise; če vrtate z izvijačem, potem so skoraj čiste). V bistvu gre za isto montažo na našitke, le da našitki niso nalepljeni, ampak izvrtani.

Fotografijo vrtalnika si lahko ogledate spodaj.

Zdaj pa preidimo neposredno na preverjanje kremena. Najprej vzemimo kvarc pri 4,194304MHz.

Kvarc pri 8MHz.

Quartz na 14,31818MHz.

Kvarc pri 32MHz.

Rad bi povedal nekaj besed o harmoniki, Harmoniki- nihanja na frekvenci, ki je večkratnik osnovne, če je osnovna frekvenca kvarčnega resonatorja 8 MHz, se harmoniki v tem primeru imenujejo nihanja na frekvencah: 24 MHz - 3. harmonik, 40 MHz - 5. harmonik in tako naprej Nekdo bi se morda vprašal, zakaj so v primeru samo lihi harmoniki, ker Kvarc ne more delovati na sode harmonike!!!

Nisem našel kvarčnega resonatorja s frekvenco, višjo od 32MHz, a tudi ta rezultat lahko štejemo za odličnega.
Očitno je za začetnika radioamaterja boljša metoda brez uporabe dragega osciloskopa, zato je spodaj diagram za preverjanje kvarca z LED. Največja frekvenca kvarca, ki sem jo lahko preizkusil s tem vezjem, je 14MHz, naslednja vrednost, ki sem jo imel, je bila 32MHz, vendar se generator ni zagnal, vendar je od 14MHz do 32MHz dolga vrzel, najverjetneje bo delovalo na 20MHz.

Resonator je sistem, ki je pod določenimi pogoji sposoben nihanja z največjo amplitudo. Kvarčni resonator - kvarčna plošča, običajno v obliki paralelepipeda, deluje na ta način ob dovodu izmeničnega toka (frekvenca je različna za različne plošče). Delovna frekvenca tega dela je določena z njegovo debelino. Tukaj je odvisnost nasprotna. Najtanjše plošče imajo najvišjo frekvenco (ne presega 50 MHz).

V redkih primerih je mogoče doseči frekvenco 200 MHz. To je dovoljeno samo pri delu na prizvoku (mol frekvenca, višja od glavne). Posebni filtri lahko zadušijo osnovno frekvenco kvarčne plošče in poudarijo njeno večtonsko frekvenco.

Za delovanje so primerni samo lihi harmoniki (drugo ime za prizvoke). Poleg tega se pri njihovi uporabi odčitki frekvence povečajo pri nižjih amplitudah. Običajno je največ devetkratno zmanjšanje višine valov. Poleg tega postane težko zaznati spremembe.

Kremen je dielektrik. V kombinaciji s parom kovinskih elektrod se spremeni v kondenzator, vendar je njegova kapaciteta majhna in je nima smisla meriti. Na diagramu je ta del prikazan kot kristalni pravokotnik med ploščama kondenzatorja. Za kvarčno ploščo je, tako kot za druga elastična telesa, značilna prisotnost lastne resonančne frekvence, odvisno od njene velikosti. Tanke plošče imajo višjo resonančno frekvenco. Kot rezultat: izbrati je treba le ploščo s takšnimi parametri, pri katerih bi frekvenca mehanskih vibracij sovpadala s frekvenco izmenične napetosti, ki se uporablja za ploščo. Kvarčna plošča je primerna samo pri uporabi izmeničnega toka, saj lahko enosmerni tok izzove le enkratno kompresijo ali dekompresijo.

Posledično je očitno, da je kremen zelo preprost resonančni sistem (z vsemi lastnostmi, ki so značilne za nihajna vezja), vendar to nikakor ne zmanjša kakovosti njegovega dela.

Kvarčni resonator je še bolj učinkovit. Njegov faktor kakovosti je 10 5 - 10 7. Kvarčni resonatorji povečajo celotno življenjsko dobo kondenzatorja zaradi svoje temperaturne stabilnosti, vzdržljivosti in izdelave. Majhnost delov omogoča tudi lažjo uporabo. Toda najpomembnejša prednost je sposobnost zagotavljanja stabilne frekvence.

Edina pomanjkljivost je ozko območje uglaševanja obstoječe frekvence s frekvenco zunanjih elementov.

Vsekakor pa so kvarčni resonatorji zelo priljubljeni in se uporabljajo v urah, številni radijski elektroniki in drugih napravah. V nekaterih državah so kremenčeve plošče nameščene neposredno na pločnikih, ljudje pa proizvajajo energijo preprosto s hojo sem ter tja.

Načelo delovanja

Funkcije kvarčnega resonatorja zagotavlja piezoelektrični učinek. Ta pojav povzroči nastanek električnega naboja, če pride do mehanske deformacije določenih vrst kristalov (naravni vključujejo kremen in turmalin). Sila naboja je neposredno odvisna od sile deformacije. To se imenuje neposredni piezoelektrični učinek. Bistvo inverznega piezoelektričnega učinka je, da če je kristal izpostavljen električnemu polju, se bo deformiral.

Preverjanje funkcionalnosti

Obstaja več preprostih metod za preverjanje stanja kremena v mehanizmu. Tukaj je nekaj izmed njih:

Za natančno določitev stanja resonatorja boste morali na izhod generatorja priključiti osciloskop ali merilnik frekvence. Zahtevane podatke je mogoče izračunati z uporabo Lissajousovih številk. Vendar pa je v takšnih okoliščinah možno nehote vzbuditi oscilatorna gibanja kremena tako pri nadtoničnih kot pri osnovnih frekvencah. To lahko povzroči netočne meritve. Ta metoda se lahko uporablja v območju od 1 do 10 MHz.
Delovna frekvenca generatorja je odvisna od kvarčnega resonatorja. Ko se energija dovaja, generator proizvaja impulze, ki sovpadajo s frekvenco glavne resonance. Niz teh impulzov gre skozi kondenzator, ki filtrira komponento enosmernega toka, pri čemer ostanejo samo prizvoki, sami impulzi pa se prenesejo v analogni merilnik frekvence. Enostavno ga je mogoče sestaviti iz dveh diod, kondenzatorja, upora in mikroampermetra. Odvisno od odčitkov frekvence se bo spremenila tudi napetost na kondenzatorju. Tudi ta metoda ni natančna in se lahko uporablja le v območju od 3 do 10 MHz.

Na splošno je zanesljivo testiranje kvarčnih resonatorjev mogoče izvesti šele, ko so zamenjani. In na okvaro resonatorja v mehanizmu sumite samo v skrajnem primeru. Čeprav to ne velja za prenosno elektroniko, ki je pogosto izpostavljena padcem.