Si të kontrolloni një rezonator kuarci - një testues për kontroll. Struktura e rezonatorit të kuarcit, parimi i funksionimit, si të kontrolloni Kontrollimi i rezonatorëve të kuarcit me një matës frekuence

Lëkundjet luajnë një nga rolet më të rëndësishme në botën moderne. Pra, ekziston edhe një e ashtuquajtur teori e fijeve, e cila pretendon se gjithçka rreth nesh është vetëm valë. Por ka mundësi të tjera për përdorimin e kësaj njohurie, dhe një prej tyre është një rezonator kuarci. Ndodh që çdo pajisje të dështojë periodikisht, dhe ato nuk janë përjashtim. Si mund të siguroheni që pas një incidenti negativ të funksionojë si duhet?

Le të themi një fjalë për rezonatorin e kuarcit

Një rezonator kuarci është një analog i një qarku oscilues i bazuar në induktivitetin dhe kapacitetin. Por ka një ndryshim midis tyre në favor të të parës. Siç dihet, koncepti i faktorit të cilësisë përdoret për të karakterizuar një qark oscilues. Në një rezonator me bazë kuarci arrin vlera shumë të larta - në intervalin 10 5 - 10 7 . Përveç kësaj, është më efikas për të gjithë qarkun kur ndryshon temperatura, gjë që përkthehet në jetë më të gjatë shërbimi për pjesë të tilla si kondensatorët. Përcaktimi i rezonatorëve të kuarcit në diagram është në formën e një drejtkëndëshi të vendosur vertikalisht, i cili është "sandwiched" nga të dy anët nga pllaka. Nga jashtë në vizatime ato ngjajnë me një hibrid të një kondensatori dhe një rezistence.

Si funksionon një rezonator kuarci?

Një pjatë, unazë ose shirit pritet nga një kristal kuarci. Të paktën dy elektroda, të cilat janë shirita përçues, aplikohen në të. Pllaka është e fiksuar dhe ka frekuencën e saj rezonante të dridhjeve mekanike. Kur voltazhi aplikohet në elektroda, ngjeshja, qethja ose përkulja ndodh për shkak të efektit piezoelektrik (në varësi të mënyrës se si është prerë kuarci). Kristali lëkundës në raste të tilla funksionon si një induktor. Nëse frekuenca e tensionit që furnizohet është e barabartë ose shumë afër vlerave të tij natyrore, atëherë kërkohet më pak energji në diferenca të konsiderueshme për të ruajtur funksionimin. Tani mund të kalojmë në nënvizimin e problemit kryesor, prandaj po shkruhet ky artikull për një rezonator kuarci. Si të kontrolloni funksionalitetin e tij? U zgjodhën 3 metoda, të cilat do të diskutohen.

Metoda numër 1

Këtu transistori KT368 luan rolin e një gjeneratori. Frekuenca e saj përcaktohet nga një rezonator kuarci. Kur furnizohet me energji, gjeneratori fillon të punojë. Krijon impulse që janë të barabarta me frekuencën e rezonancës së saj kryesore. Sekuenca e tyre kalon nëpër një kondensator, i cili është caktuar si C3 (100r). Ai filtron komponentin DC dhe më pas transmeton vetë pulsin në një matës të frekuencës analoge, i cili është ndërtuar në dy dioda D9B dhe elementët pasivë të mëposhtëm: kondensator C4 (1n), rezistencë R3 (100k) dhe një mikroampermetër. Të gjithë elementët e tjerë shërbejnë për të siguruar qëndrueshmërinë e qarkut dhe në mënyrë që asgjë të mos digjet. Në varësi të frekuencës së caktuar, voltazhi në kondensatorin C4 mund të ndryshojë. Kjo është një metodë mjaft e përafërt dhe avantazhi i saj është lehtësia. Dhe, në përputhje me rrethanat, sa më i lartë të jetë voltazhi, aq më i lartë është frekuenca e rezonatorit. Por ka disa kufizime: duhet ta provoni në këtë qark vetëm në rastet kur është brenda intervalit të përafërt prej tre deri në dhjetë MHz. Testimi i rezonatorëve të kuarcit që shkon përtej këtyre vlerave zakonisht nuk i përket elektronikës radio amatore, por më poshtë do të shqyrtojmë një vizatim, diapazoni i të cilit është 1-10 MHz.

Metoda numër 2

Për të rritur saktësinë, mund të lidhni një matës frekuence ose oshiloskop në daljen e gjeneratorit. Atëherë do të jetë e mundur të llogaritet treguesi i dëshiruar duke përdorur shifrat Lissajous. Por mbani në mend se në raste të tilla kuarci ngacmohet, si në harmoni ashtu edhe në frekuencën themelore, e cila, nga ana tjetër, mund të japë një devijim të konsiderueshëm. Shikoni diagramet më poshtë (ky dhe ai i mëparshmi). Siç mund ta shihni, ka mënyra të ndryshme për të kërkuar frekuencën, dhe këtu do t'ju duhet të eksperimentoni. Gjëja kryesore është të ndiqni masat paraprake të sigurisë.

Kontrollimi i dy rezonatorëve kuarc në të njëjtën kohë

Ky qark do t'ju lejojë të përcaktoni nëse dy rezistorë kuarci që funksionojnë brenda intervalit nga një deri në dhjetë MHz janë funksionale. Gjithashtu, falë tij, ju mund të njihni sinjalet e goditjes që shkojnë midis frekuencave. Prandaj, jo vetëm që mund të përcaktoni performancën, por edhe të zgjidhni rezistorë kuarci që janë më të përshtatshëm për njëri-tjetrin për sa i përket performancës së tyre. Qarku zbatohet me dy oshilatorë kryesorë. E para prej tyre punon me një rezonator kuarci ZQ1 dhe zbatohet në një transistor KT315B. Për të kontrolluar funksionimin, voltazhi i daljes duhet të jetë më i madh se 1,2 V dhe shtypni butonin SB1. Treguesi i treguar korrespondon me një sinjal të nivelit të lartë dhe një njësi logjike. Në varësi të rezonatorit të kuarcit, vlera e kërkuar për testim mund të rritet (tensioni mund të rritet çdo provë me 0.1A-0.2V në atë të rekomanduar në udhëzimet zyrtare për përdorimin e mekanizmit). Në këtë rast, dalja DD1.2 do të ketë 1, dhe DD1.3 - 0. Gjithashtu, duke treguar funksionimin e oshilatorit të kuarcit, LED HL1 do të ndizet. Mekanizmi i dytë funksionon në mënyrë të ngjashme dhe do të raportohet nga HL2. Nëse i nisni njëkohësisht, LED HL4 do të ndizet gjithashtu.

Kur krahasohen frekuencat e dy gjeneratorëve, sinjalet e tyre dalëse nga DD1.2 dhe DD1.5 dërgohen në DD2.1 DD2.2. Në daljet e invertorëve të dytë, qarku merr një sinjal të moduluar me gjerësi pulsi në mënyrë që më pas të krahasojë performancën. Ju mund ta shihni këtë vizualisht duke ndezur LED HL4. Për të përmirësuar saktësinë, shtohet një matës frekuence ose oshiloskop. Nëse treguesit aktualë ndryshojnë me kiloherz, atëherë për të përcaktuar një kuarc me frekuencë më të lartë, shtypni butonin SB2. Atëherë rezonatori i parë do të zvogëlojë vlerat e tij, dhe toni i rrahjeve të sinjalit të dritës do të jetë më i vogël. Atëherë mund të themi me besim se ZQ1 është frekuencë më e lartë se ZQ2.

Karakteristikat e çeqeve

Kur kontrolloni gjithmonë:

Lexoni udhëzimet që erdhën me rezonatorin e kuarcit;
Ndiqni masat paraprake të sigurisë.

Shkaqet e mundshme të dështimit

Ka shumë mënyra për të çaktivizuar rezonatorin tuaj të kuarcit. Vlen të njiheni me disa nga më të njohurit për të shmangur ndonjë problem në të ardhmen:

Bie nga një lartësi. Arsyeja më e njohur. Mbani mend: duhet ta mbani gjithmonë në rregull zonën tuaj të punës dhe të monitoroni veprimet tuaja.
Prania e tensionit konstant. Në përgjithësi, rezonatorët e kuarcit nuk kanë frikë prej tij. Por ka pasur precedentë. Për të kontrolluar funksionalitetin e tij, lidhni një kondensator 1000 mF në seri - ky hap do ta kthejë atë në funksionim ose do të shmangë pasojat negative.
Amplituda e sinjalit është shumë e madhe. Ky problem mund të zgjidhet në mënyra të ndryshme:

Zhvendoseni frekuencën e gjenerimit pak anash në mënyrë që të ndryshojë nga treguesi kryesor i rezonancës mekanike të kuarcit. Ky është një opsion më kompleks.
Zvogëloni numrin e volteve që fuqizojnë vetë gjeneratorin. Ky është një opsion më i lehtë.
Kontrolloni nëse rezonatori i kuarcit është vërtet jashtë funksionit. Pra, arsyeja e uljes së aktivitetit mund të jetë fluksi ose grimcat e huaja (në këtë rast, është e nevojshme ta pastroni plotësisht). Mund të ndodhë gjithashtu që izolimi është përdorur shumë aktivisht dhe ka humbur vetitë e tij. Për të kontrolluar këtë pikë, mund të lidhni një "tre pikë" në KT315 dhe ta kontrolloni atë me një bosht (në të njëjtën kohë mund të krahasoni aktivitetin).

konkluzioni

Artikulli diskutoi se si të kontrolloni performancën e elementeve të tillë të qarqeve elektrike si frekuenca e një rezonatori kuarci, si dhe vetitë e tyre. U diskutuan metodat për vendosjen e informacionit të nevojshëm, si dhe arsyet e mundshme pse ato dështojnë gjatë funksionimit. Por për të shmangur pasojat negative, punoni gjithmonë me një kokë të qartë - dhe atëherë funksionimi i rezonatorit të kuarcit do të jetë më pak shqetësues.

Teknologjia moderne dixhitale kërkon saktësi të lartë, kështu që nuk është aspak e habitshme që pothuajse çdo pajisje dixhitale që bie në sy të një personi mesatar sot përmban një rezonator kuarci brenda.

Rezonatorët e kuarcit në frekuenca të ndryshme nevojiten si burime të besueshme dhe të qëndrueshme të lëkundjeve harmonike, në mënyrë që mikrokontrolluesi dixhital të mund të mbështetet në frekuencën e referencës dhe të funksionojë me të në të ardhmen, gjatë funksionimit të pajisjes dixhitale. Kështu, një rezonator kuarci është një zëvendësim i besueshëm për një qark LC oshilues.

Nëse marrim parasysh një qark të thjeshtë oscilues të përbërë nga dhe, shpejt do të bëhet e qartë se faktori i cilësisë së një qarku të tillë në qark nuk do të kalojë 300, për më tepër, kapaciteti i kondensatorit do të notojë në varësi të temperaturës së ambientit, dhe e njëjta gjë do të ndodhë me induktancën.

Nuk është për asgjë që kondensatorët dhe mbështjelljet kanë parametra të tillë si TKE - koeficienti i temperaturës së kapacitetit dhe TKI - koeficienti i temperaturës së induktivitetit, duke treguar se si ndryshojnë parametrat kryesorë të këtyre përbërësve me ndryshimet në temperaturën e tyre.

Ndryshe nga qarqet lëkundëse, rezonatorët me bazë kuarci kanë një faktor cilësor të paarritshëm për qarqet lëkundëse, i cili matet në vlera nga 10,000 deri në 10,000,000 dhe nuk bëhet fjalë për qëndrueshmëri të temperaturës së rezonatorëve të kuarcit, sepse frekuenca mbetet konstante në çdo vlerë të temperaturës. , zakonisht nga diapazoni nga -40°C deri +70°C.

Kështu, për shkak të qëndrueshmërisë së tyre të lartë të temperaturës dhe faktorit të cilësisë, rezonatorët e kuarcit përdoren në të gjithë inxhinierinë radio dhe elektronike dixhitale.

Për të vendosur frekuencën e orës, ai gjithmonë ka nevojë për një gjenerator të orës në të cilin ai mund të mbështetet me siguri, dhe ky gjenerator gjithmonë ka nevojë për një gjenerator me frekuencë të lartë dhe, për më tepër, me saktësi të lartë. Këtu vjen në shpëtim një rezonator kuarci. Natyrisht, në disa aplikacione mund të përballeni me rezonatorë piezoqeramikë me një faktor cilësie 1000, dhe rezonatorë të tillë mjaftojnë për lodrat elektronike dhe radiot shtëpiake, por për pajisje më të sakta nevojitet kuarci.

Funksionimi i një rezonatori kuarci bazohet në energjinë që shfaqet në një pllakë kuarci. Kuarci është një polimorf i dioksidit të silikonit, SiO2, dhe gjendet në natyrë në formën e kristaleve dhe guralecave. Në formë të lirë, korja e tokës përmban rreth 12% kuarc, përveç kësaj, kuarci përmbahet në formën e përzierjeve në minerale të tjera, dhe në përgjithësi, korja e tokës përmban më shumë se 60% kuarc (pjesa masive).

Kuarci me temperaturë të ulët, i cili ka veti të theksuara piezoelektrike, është i përshtatshëm për krijimin e rezonatorëve. Kimikisht, kuarci është shumë i qëndrueshëm dhe mund të shpërndahet vetëm në acid hidrofluorik. Kuarci është më i fortë se opali, por jo aq i fortë sa diamanti.

Kur bëni një pllakë kuarci, një pjesë pritet nga një kristal kuarci në një kënd të specifikuar rreptësisht. Në varësi të këndit të prerjes, pllaka e kuarcit që rezulton do të ndryshojë në vetitë e saj elektromekanike.

Kjo rezulton në një sistem oscilues që ka frekuencën e tij rezonante dhe rezonatori i kuarcit i përftuar në këtë mënyrë ka frekuencën e tij rezonante, të përcaktuar nga parametrat elektromekanikë.

Tani, nëse aplikoni një tension të alternuar të një frekuence rezonante të caktuar në elektrodat metalike të plastikës, do të shfaqet fenomeni i rezonancës dhe amplituda e lëkundjeve harmonike të pllakës do të rritet shumë ndjeshëm. Në këtë rast, rezistenca e rezonatorit do të ulet shumë, domethënë, procesi është i ngjashëm me atë që ndodh në një qark oscilues serik. Për shkak të faktorit të cilësisë së lartë të një "qarku të tillë oscilues", humbjet e energjisë gjatë ngacmimit të tij në frekuencën rezonante janë të papërfillshme.

Në qarkun ekuivalent: C2 - kapaciteti elektrik statik i pllakave me mbajtës, L - induktiviteti, C1 - kapaciteti, R - rezistenca, duke reflektuar vetitë elektromekanike të pllakës së kuarcit të instaluar. Nëse hiqni elementët e montimit, do të mbeteni me një qark të serisë LC.

Gjatë instalimit në një tabelë të qarkut të shtypur, rezonatori i kuarcit nuk mund të mbinxehet, sepse dizajni i tij është mjaft i brishtë, dhe mbinxehja mund të çojë në deformim të elektrodave dhe mbajtësit, gjë që sigurisht do të ndikojë në funksionimin e rezonatorit në pajisjen e përfunduar. Nëse ngrohni kuarcin në 5730 ° C, ai do të humbasë plotësisht vetitë e tij piezoelektrike, por, për fat të mirë, është e pamundur të ngrohni elementin me një hekur saldimi në një temperaturë të tillë.

Emërtimi i një rezonatori kuarci në diagram është i ngjashëm me përcaktimin e një kondensatori me një drejtkëndësh midis pllakave (pllakë kuarci) dhe me mbishkrimin "ZQ" ose "Z".

Shpesh shkaku i dëmtimit të një rezonatori kuarci është një rënie ose goditje e fortë e pajisjes në të cilën është instaluar, dhe më pas është e nevojshme të zëvendësohet rezonatori me një të ri me të njëjtën frekuencë rezonante. Një dëmtim i tillë është tipik për pajisjet me përmasa të vogla që hidhen lehtë. Sidoqoftë, sipas statistikave, një dëmtim i tillë i rezonatorëve të kuarcit është jashtëzakonisht i rrallë, dhe më shpesh mosfunksionimi i pajisjes shkaktohet nga një arsye tjetër.

Për të kontrolluar rezonatorin e kuarcit për shërbim, mund të montoni një sondë të vogël që do të ndihmojë jo vetëm në verifikimin e funksionalitetit të rezonatorit, por edhe të shihni frekuencën e tij rezonuese. Qarku i sondës është një qark tipik oshilator kristal me një tranzistor.

Pasi të keni ndezur rezonatorin midis bazës dhe minusit (mund ta përdorni përmes një kondensatori mbrojtës në rast të një qarku të shkurtër në rezonator), gjithçka që mbetet është të matni frekuencën rezonante me një matës frekuence. Ky qark është gjithashtu i përshtatshëm për akordimin paraprak të qarqeve osciluese.

Kur qarku është i ndezur, një rezonator pune do të kontribuojë në gjenerimin e lëkundjeve, dhe një tension i alternuar mund të vërehet në emetuesin e tranzitorit, frekuenca e të cilit do të korrespondojë me frekuencën kryesore rezonante të rezonatorit të kuarcit që testohet.

Duke lidhur një matës të frekuencës me daljen e sondës, përdoruesi mund të vëzhgojë këtë frekuencë rezonante. Nëse frekuenca është e qëndrueshme, nëse ngrohja e lehtë e rezonatorit me një hekur saldimi nuk çon në një zhvendosje të fortë të frekuencës, atëherë rezonatori po funksionon. Nëse nuk ka gjenerim, ose frekuenca noton ose rezulton të jetë krejtësisht e ndryshme nga ajo që duhet të jetë për komponentin në provë, atëherë rezonatori është i gabuar dhe duhet të zëvendësohet.

Kjo sondë është gjithashtu e përshtatshme për akordimin paraprak të qarqeve lëkundëse në këtë rast, kërkohet kondensatori C1, megjithëse kur kontrolloni rezonatorët mund të përjashtohet nga qarku. Qarku thjesht lidhet në vend të rezonatorit, dhe qarku fillon të gjenerojë lëkundje në të njëjtën mënyrë.

Një sondë e montuar sipas qarkut të mësipërm funksionon jashtëzakonisht mirë në frekuencat nga 15 në 20 MHz. Për vargjet e tjera, gjithmonë mund të kërkoni diagrame qarku në internet, pasi ka shumë prej tyre, si në komponentë diskrete ashtu edhe në një mikroqark.

Çfarë është një gjenerator? Një gjenerator është në thelb një pajisje që konverton një lloj energjie në një tjetër. Në elektronikë, shpesh mund të dëgjoni shprehjen "gjenerator i energjisë elektrike, gjenerator i frekuencës", etj.

Një oshilator kristal është një gjenerator frekuencash dhe përfshin. Në thelb, oshilatorët kristal vijnë në dy lloje:

ato që mund të prodhojnë një sinjal të valës sinus

dhe ato që prodhojnë një sinjal me valë katrore

Sinjali më i përdorur në elektronikë është një valë katrore.

Skema e Pierce

Për të ngacmuar kuarcin në frekuencën e rezonancës, duhet të montojmë një qark. Qarku më i thjeshtë për kuarcin emocionues është ai klasik Gjenerator i shpimit, i cili përbëhet nga vetëm një transistor me efekt në terren dhe një parzmore e vogël prej katër elementësh radio:

Disa fjalë për mënyrën se si funksionon skema. Ka reagime pozitive në qark dhe vetë-lëkundjet fillojnë të shfaqen në të. Por çfarë është reagimi pozitiv?

Në shkollë, të gjithë jeni vaksinuar për testin Mantoux për të përcaktuar nëse keni një tub apo jo. Pas ca kohësh, erdhën infermieret dhe përdorën një vizore për të matur reagimin tuaj të lëkurës ndaj këtij vaksinimi.

Kur u bë ky vaksinim, ishte e ndaluar të kruhej vendi i injektimit. Por unë, asokohe ende një djalë i ri, nuk më jepte asnjë mallkim. Sapo fillova të gërvishtja në heshtje vendin e injektimit, doja të gërvishtja edhe më shumë)) Dhe kështu shpejtësia e dorës që po gërvishtte vaksinën ngriu në një maksimum, sepse mund të lëkundja dorën time në një frekuencë maksimale prej 15 Hertz Vaksinimi krahët e mi u frynë deri në dysheme)) Dhe madje një herë më çuan për të dhuruar gjak me dyshimin për tuberkuloz, por siç doli, nuk e gjetën. Nuk është për t'u habitur ;-).

Pra, pse po ju them shaka nga jeta këtu? Fakti është se ky vaksinim i zgjebes është reagimi më pozitiv që ekziston. Kjo do të thotë, për sa kohë që nuk e preka, nuk doja ta gërvishtja. Por sapo e gërvishtja në heshtje, filloi të kruhej më shumë dhe unë fillova të gërvishtja më shumë, dhe filloi të kruhej edhe më shumë, e kështu me radhë. Nëse nuk do të kishte kufizime fizike në krahun tim, atëherë me siguri vendi i vaksinimit do të ishte konsumuar tashmë deri në mish. Por unë mund të tundja dorën time vetëm me një frekuencë të caktuar maksimale. Pra, i njëjti parim vlen për një oshilator kuarci ;-). Jepni një impuls të vogël, dhe ai fillon të përshpejtohet dhe ndalet vetëm në frekuencën e rezonancës paralele ;-). Le ta quajmë atë "kufizim fizik".

Para së gjithash, ne duhet të zgjedhim një induktor. Mora një bërthamë toroidale dhe lava disa kthesa nga tela MGTF

I gjithë procesi u kontrollua duke përdorur një matës LC, duke arritur një vlerë nominale si në diagram - 2.5 mH. Nëse nuk mjaftonte, ai shtoi më shumë kthesa nëse e tepronte, atëherë e zvogëloi; Si rezultat, unë arrita induktivitetin e mëposhtëm:

Emri i saktë i tij është: .

Pika nga e majta në të djathtë: Drain – Burimi – Porta

Një digresion i vogël lirik.

Pra, ne kemi mbledhur oshilatorin e kuarcit, kemi aplikuar tensionin, gjithçka që mbetet është të heqim sinjalin nga dalja e gjeneratorit tonë të bërë në shtëpi. Një oshiloskop dixhital fillon të punojë

Para së gjithash, e çova kuarcin në frekuencën më të lartë që kam: 32,768 Megahertz. Mos e ngatërroni me kuarcin e orës (i cili do të diskutohet më poshtë).

Në këndin e poshtëm të majtë, oshiloskopi na tregon frekuencën:

Siç mund ta shihni 32.77 Megahertz. Gjëja kryesore është që kuarci ynë është i gjallë dhe qarku funksionon!

Le të marrim kuarcin me një frekuencë prej 27 Megahertz:

Leximet e mia po hidheshin rrotull. Kam nxjerrë pamje nga ekrani i asaj që kam arritur:

Frekuenca u tregua gjithashtu pak a shumë saktë.

Epo, ne kontrollojmë të gjithë kuarcët e tjerë që kam në të njëjtën mënyrë.

Këtu është një oshilogram i kuarcit në 16 Megahertz:

Oshiloskopi tregoi një frekuencë prej saktësisht 16 Megahertz.

Këtu e vendosa kuarcin në 6 Megahertz:

Saktësisht 6 Megahertz

Në 4 Megahertz:

Gjithçka në rregull.

Epo, le të marrim një tjetër sovjetik në 1 Megahertz. Kështu duket:

Në krye shkruan 1000 Kilohertz = 1 MegaHertz ;-)

Le të shohim oshilogramin:

Punëtor!

Nëse vërtet dëshironi, madje mund të matni frekuencën me një matës të frekuencës së gjeneratorit kinez:

Gabimi 400 Hertz nuk është shumë për një kuarc të vjetër sovjetik. Por është më mirë, natyrisht, të përdorni një matës normal të frekuencës profesionale ;-)

Kuarc orë

Me kuarcin e orës, oshilatori i kuarcit sipas skemës së Pierce refuzoi të punonte.

"Çfarë lloj kuarci ore është ky?" - ju pyesni. Kuarci i orës është kuarc me një frekuencë prej 32,768 Herc. Pse ka një frekuencë kaq të çuditshme? Çështja është se 32,768 është 2 15. Ky kuarc është çiftuar me një çip numërues 15-bitësh. Ky është mikroqarku ynë K176IE5.

Parimi i funksionimit të këtij mikroqarku është si më poshtë: pPasi numëron 32,768 impulse, lëshon një puls në njërën nga këmbët. Ky puls shfaqet në një kristal kuarci 32,768 Herc saktësisht një herë në sekondë. Dhe siç e mbani mend, lëkundjet një herë në sekondë është 1 Herz. Kjo do të thotë, në këtë këmbë pulsi do të lëshohet me një frekuencë prej 1 Hz. Dhe nëse është kështu, atëherë pse të mos e përdorni në orë? Nga këtu erdhi emri.

Aktualisht, në orët e dorës dhe pajisjet e tjera celulare, ky numërues dhe rezonator kuarci janë të integruar në një çip dhe ofrojnë jo vetëm numërimin e sekondave, por edhe një sërë funksionesh të tjera, si ora me zile, kalendar, etj. Mikroqarqe të tilla quhen RTC (R eal T ime C bllokoj) ose përkthyer nga Ora borgjeze në kohë reale.

Qarku i shpimit për valë katrore

Pra, le të kthehemi te skema e Peirce. Qarku i mëparshëm i Pierce gjeneron një sinjal sinusoidal

Por ka gjithashtu një qark të modifikuar Pierce për një sinjal me valë katrore

Dhe ja ku është ajo:

Vlerësimet e disa elementeve radio mund të ndryshohen në një gamë mjaft të gjerë. Për shembull, kondensatorët C1 dhe C2 mund të jenë në intervalin nga 10 në 100 pF. Rregulli këtu është ky: sa më e ulët të jetë frekuenca e kuarcit, aq më i vogël duhet të jetë kapaciteti i kondensatorit. Për kristalet e orës, kondensatorët mund të furnizohen me një vlerë nominale prej 15-18 pF. Nëse kuarci ka një frekuencë nga 1 në 10 Megahertz, atëherë mund ta vendosni në 22-56 pF. Nëse nuk doni të shqetësoheni, atëherë thjesht instaloni kondensatorë me një kapacitet prej 22 pF. Ju me të vërtetë nuk mund të gaboni.

Gjithashtu një këshillë e vogël për t'u mbajtur mend: duke ndryshuar vlerën e kondensatorit C1, mund të rregulloni frekuencën e rezonancës brenda kufijve shumë të imët.

Rezistenca R1 mund të ndryshohet nga 1 në 20 MOhm, dhe R2 nga zero në 100 kOhm. Ekziston edhe një rregull këtu: sa më e ulët të jetë frekuenca e kuarcit, aq më e madhe është vlera e këtyre rezistorëve dhe anasjelltas.

Frekuenca maksimale e kristalit që mund të futet në qark varet nga shpejtësia e inverterit CMOS. Mora çipin 74HC04. Nuk vepron shumë shpejt. Përbëhet nga gjashtë inverterë, por ne do të përdorim vetëm një inverter:

Këtu është pika e saj:

Pasi lidhi një kuarc të orës në këtë qark, oshiloskopi prodhoi oshilogramin e mëposhtëm:

Meqë ra fjala, a ju kujton ndonjë gjë kjo pjesë e diagramit?

A nuk përdoret kjo pjesë e qarkut për të kontrolluar mikrokontrolluesit AVR?

Ajo është ajo! Thjesht elementët që mungojnë të qarkut janë tashmë në vetë MK;-)

Përparësitë e oshilatorëve kristal

Përparësitë e oshilatorëve të frekuencës së kuarcit janë qëndrueshmëria e tyre me frekuencë të lartë. Në thelb është 10 -5 - 10 -6 nga vlera nominale ose, siç thonë shpesh, ppm (nga anglishtja. pjesë për milion)- pjesë për milion, domethënë një e milionta ose numri 10 -6. Devijimi i frekuencës në një drejtim ose në një tjetër në një oshilator kuarci shoqërohet kryesisht me ndryshimet në temperaturën e ambientit, si dhe me plakjen e kuarcit. Me kalimin e vjetër të kuarcit, frekuenca e oshilatorit të kuarcit zvogëlohet çdo vit me rreth 1.8x10 -7 nga vlera nominale. Nëse, të themi, mora kuarcin me një frekuencë prej 10 Megahertz (10,000,000 Hertz) dhe e vendosa në qark, atëherë brenda një viti frekuenca e tij do të ulet me rreth 2 Hertz;-) Unë mendoj se është mjaft e tolerueshme.

Aktualisht, oshilatorët e kuarcit prodhohen në formën e moduleve të plota. Disa kompani që prodhojnë gjeneratorë të tillë arrijnë stabilitet të frekuencës deri në 10 -11 nga vlera nominale! Modulet e përfunduara duken diçka si kjo:

ose keshtu

Module të tilla oshilator kristal kryesisht kanë 4 dalje. Këtu është pika e një oshilatori kristal katror:

Le të kontrollojmë njërën prej tyre. Ai thotë 1 MHz

Këtu është pamja e tij e pasme:

Këtu është pika e saj:

Duke aplikuar një tension konstant nga 3.3 në 5 volt me një plus 8 dhe një minus 4, nga dalja 5 mora një valë katrore të pastër, të lëmuar, të bukur me një frekuencë të shkruar në një oshilator kuarci, domethënë 1 Megahertz, me emisione shumë të vogla.

Epo, kjo është një pamje për sytë e lënduar!

Dhe matësi kinez i frekuencës së gjeneratorit tregoi frekuencën e saktë:

Nga këtu konkludojmë: është më mirë të blini një oshilator kuarci të gatshëm sesa të humbni shumë kohë dhe nerva për vendosjen e qarkut Pierce. Qarku i Pierce do të jetë i përshtatshëm për testimin e rezonatorëve dhe për projektet tuaja të ndryshme shtëpiake.

Unë do të doja të them menjëherë se Nuk është e mundur të kontrolloni rezonatorin e kuarcit duke përdorur një multimetër. Për të kontrolluar një rezonator kuarci duke përdorur një oshiloskop, duhet të lidhni sondën me një nga terminalet e kuarcit, dhe krokodilin e tokës me tjetrin, por kjo metodë nuk jep gjithmonë një rezultat pozitiv, në vijim përshkruan pse.
Një nga arsyet kryesore për dështimin e një rezonatori kuarci është një rënie banale, kështu që nëse telekomanda e televizorit ose çelësi i alarmit të makinës ndalon së punuari, atëherë gjëja e parë që duhet të bëni është ta kontrolloni atë. Nuk është gjithmonë e mundur të kontrollohet gjenerimi në tabelë sepse sonda e oshiloskopit ka një kapacitet të caktuar, i cili zakonisht është rreth 100pF, domethënë kur lidhim sondën e oshiloskopit, lidhim një kondensator me vlerë nominale 100pF. Meqenëse vlerësimet e kapacitetit në qarqet e oshilatorëve të kuarcit janë dhjetëra dhe qindra pikofarad, më rrallë nanofaradë, lidhja e një kapaciteti të tillë sjell një gabim të rëndësishëm në parametrat e projektimit të qarkut dhe, në përputhje me rrethanat, mund të çojë në dështim të gjenerimit. Kapaciteti i sondës mund të reduktohet në 20 pF duke vendosur ndarësin në 10, por kjo nuk ndihmon gjithmonë.

Bazuar në atë që u shkrua më lart, mund të konkludojmë se për të testuar një rezonator kuarci, ju nevojitet një qark, kur lidhet me të cilin sonda e oshiloskopit nuk do të prishë gjenerimin, domethënë qarku nuk duhet të ndiejë kapacitetin e sondës. Zgjedhja ra në një gjenerator Clapp me transistorë, dhe për të parandaluar ndërprerjen e gjenerimit, në dalje u lidh një ndjekës emetues.

Nëse e mbani dërrasën deri në dritë, mund të shihni se me ndihmën e një stërvitje ju merrni njolla të rregullta nëse shponi me një kaçavidë, atëherë ato janë pothuajse të rregullta. Në thelb, ky është i njëjti instalim në arna, vetëm arna nuk ngjiten, por shpohen.

Një foto e stërvitjes mund të shihet më poshtë.

Tani le të kalojmë drejtpërdrejt në kontrollimin e kuarcit. Së pari, le të marrim kuarcin në 4,194304 MHz.

Kuarc në 8 MHz.

Kuarci në 14,31818 MHz.

Kuarc në 32 MHz.

Do të doja të them disa fjalë për harmonikën, Harmonikët- lëkundjet në një frekuencë që është shumëfish i asaj themelore, nëse frekuenca themelore e një rezonatori kuarci është 8 MHz, atëherë harmonikët në këtë rast quhen lëkundje në frekuenca: 24 MHz - harmonika e tretë, 40 MHz - harmonika e 5-të, dhe kështu me radhë. Dikush mund të pyesë veten pse ka vetëm harmonikë teke në shembull, sepse Kuarci nuk mund të punojë as në harmonikë!!!

Unë nuk gjeta një rezonator kuarci me një frekuencë më të lartë se 32 MHz, por edhe ky rezultat mund të konsiderohet i shkëlqyer.
Natyrisht, për një radio amator rishtar, preferohet një metodë pa përdorur një oshiloskop të shtrenjtë, kështu që më poshtë është një diagram për kontrollimin e kuarcit duke përdorur një LED. Frekuenca maksimale e kuarcit që kam mundur të testoj duke përdorur këtë qark është 14 MHz, vlera tjetër që kisha ishte 32 MHz, por me të gjeneratori nuk filloi, por ka një hendek të gjatë nga 14 MHz në 32 MHz, me shumë mundësi do të funksionojë. deri në 20 MHz.

Një rezonator është një sistem i aftë për lëvizje osciluese me amplitudë maksimale në kushte të caktuara. Rezonatori kuarci - një pllakë kuarci, zakonisht në formën e një paralelipipedi, vepron në këtë mënyrë kur aplikohet rryma alternative (frekuenca është e ndryshme për pllaka të ndryshme). Frekuenca e funksionimit të kësaj pjese përcaktohet nga trashësia e saj. Varësia këtu është e kundërta. Pllakat më të holla kanë frekuencën më të lartë (jo më shumë se 50 MHz).

Në raste të rralla, mund të arrihet një frekuencë prej 200 MHz. Kjo lejohet vetëm kur punoni në një ton (një frekuencë e vogël më e lartë se ajo kryesore). Filtrat specialë janë në gjendje të shtypin frekuencën themelore të një pllake kuarci dhe të nxjerrin në pah frekuencën e saj të shumëfishtë të mbitoneve.

Vetëm harmonikat teke (një emër tjetër për mbitonet) janë të përshtatshme për funksionim. Përveç kësaj, gjatë përdorimit të tyre, leximet e frekuencës rriten në amplituda më të ulëta. Në mënyrë tipike, maksimumi është një rënie nëntëfish në lartësinë e valës. Më tej, bëhet e vështirë për të zbuluar ndryshimet.

Kuarci është një dielektrik. Në kombinim me një palë elektroda metalike, ai kthehet në një kondensator, por kapaciteti i tij është i vogël dhe nuk ka kuptim ta matim atë. Në diagram, kjo pjesë shfaqet si një drejtkëndësh kristalor midis pllakave të kondensatorit. Një pllakë kuarci, si trupat e tjerë elastikë, karakterizohet nga prania e frekuencës së saj rezonante, në varësi të madhësisë së saj. Pllakat më të holla kanë një frekuencë më të lartë rezonante. Si rezultat: është e nevojshme vetëm të zgjidhni një pllakë me parametra të tillë në të cilat frekuenca e dridhjeve mekanike do të përkonte me frekuencën e tensionit të alternuar të aplikuar në pllakë. Një pllakë kuarci është e përshtatshme vetëm kur përdorni rrymë alternative, pasi rryma direkte mund të provokojë vetëm një kompresim ose dekompresim të vetëm.

Si rezultat, është e qartë se kuarci është një sistem rezonant shumë i thjeshtë (me të gjitha vetitë e natyrshme në qarqet osciluese), por kjo nuk e zvogëlon aspak cilësinë e punës së tij.

Një rezonator kuarci është edhe më efektiv. Faktori i tij i cilësisë është 10 5 - 10 7. Rezonatorët e kuarcit rrisin jetëgjatësinë e përgjithshme të kondensatorit për shkak të qëndrueshmërisë së tyre të temperaturës, qëndrueshmërisë dhe prodhimit. Madhësia e vogël e pjesëve gjithashtu i bën ato më të lehta për t'u përdorur. Por avantazhi më i rëndësishëm është aftësia për të siguruar një frekuencë të qëndrueshme.

Disavantazhet e vetme përfshijnë gamën e ngushtë të akordimit të frekuencës ekzistuese me frekuencën e elementeve të jashtëm.

Në çdo rast, rezonatorët e kuarcit janë shumë të njohura dhe përdoren në orë, radio elektronike të shumta dhe pajisje të tjera. Në disa vende, pllaka kuarci instalohen direkt në trotuare dhe njerëzit prodhojnë energji thjesht duke ecur përpara dhe mbrapa.

Parimi i funksionimit

Funksionet e një rezonatori kuarci sigurohen nga efekti piezoelektrik. Ky fenomen provokon shfaqjen e një ngarkese elektrike nëse ndodh deformimi mekanik i disa llojeve të kristaleve (ato natyrale përfshijnë kuarcin dhe turmalinën). Forca e ngarkesës varet drejtpërdrejt nga forca e deformimit. Ky quhet efekti i drejtpërdrejtë piezoelektrik. Thelbi i efektit piezoelektrik të anasjelltë është se nëse një kristal është i ekspozuar ndaj një fushe elektrike, ai do të deformohet.

Kontrolli i funksionalitetit

Ka disa metoda të thjeshta për të kontrolluar gjendjen e kuarcit në një lëvizje. Këtu janë disa prej tyre:

Për të përcaktuar me saktësi gjendjen e rezonatorit, do t'ju duhet të lidhni një oshiloskop ose matës të frekuencës në daljen e gjeneratorit. Të dhënat e kërkuara mund të llogariten duke përdorur shifrat Lissajous. Sidoqoftë, në rrethana të tilla, është e mundur që pa dashje të ngacmohen lëvizjet vibruese të kuarcit në frekuencat mbitonike dhe themelore. Kjo mund të krijojë matje të pasakta. Kjo metodë mund të përdoret në intervalin nga 1 deri në 10 MHz.
Frekuenca e funksionimit të gjeneratorit varet nga rezonatori i kuarcit. Kur furnizohet me energji, gjeneratori prodhon impulse që përkojnë me frekuencën e rezonancës kryesore. Një seri e këtyre impulseve kalohet përmes një kondensatori, i cili filtron komponentin DC, duke lënë vetëm mbitone, dhe vetë pulset transmetohen në një matës frekuence analog. Mund të ndërtohet lehtësisht nga dy dioda, një kondensator, një rezistencë dhe një mikroampermetër. Në varësi të leximeve të frekuencës, voltazhi në kondensator gjithashtu do të ndryshojë. Kjo metodë gjithashtu nuk është e saktë dhe mund të përdoret vetëm në intervalin nga 3 deri në 10 MHz.

Në përgjithësi, testimi i besueshëm i rezonatorëve të kuarcit mund të kryhet vetëm kur ato zëvendësohen. Dhe duhet të dyshoni vetëm për një prishje të rezonatorit në mekanizëm si mjeti i fundit. Edhe pse kjo nuk vlen për pajisjet elektronike portative që janë subjekt i rënieve të shpeshta.