A kvarc rezonátor a piezoelektromos hatásra, valamint a mechanikai rezonanciára épülő elektronikus eszköz. Rádióállomások használják, ahol beállítja a vivőfrekvenciát, órákban és időzítőkben, 1 másodperces intervallumot rögzítve bennük.
Tartalom
Mi ez és miért van szükség rá
A készülék olyan forrás, amely nagy pontosságú harmonikus rezgéseket biztosít. Az analógokhoz képest nagyobb munkahatékonysággal és stabil paraméterekkel rendelkezik.
A modern eszközök első mintái 1920-1930-ban jelentek meg a rádióállomásokon. stabil működésű, vivőfrekvencia beállítására alkalmas elemekként. Ők:
- leváltották a Rochelle sókristály rezonátorokat, amelyek 1917-ben jelentek meg Alexander M. Nicholson találmányának eredményeként, és instabilitás jellemezte őket;
- a korábban használt áramkört egy tekercsre és egy kondenzátorra cserélték, amelyek nem különböztek a magas minőségi tényezőtől (300-ig), és a hőmérséklet változásától függtek.
Kicsit később a kvarc rezonátorok az időzítők és órák szerves részévé váltak. Elektronikus alkatrészek 32768 Hz-es természetes rezonanciafrekvenciával, amely egy bináris 15 bites számlálóban 1 másodperces időintervallumot állít be.
Az eszközöket ma a következő területeken használják:
- kvarcórák, biztosítva számukra a munka pontosságát, függetlenül a környezeti hőmérséklettől;
- mérőműszerek, amelyek garantálják számukra a mutatók nagy pontosságát;
- tengeri visszhangszondák, melyeket kutatásban és fenéktérképek készítésében, zátonyok, sekélyek rögzítésében, vízben tárgyak keresésében használnak;
- frekvenciákat szintetizáló referenciaoszcillátoroknak megfelelő áramkörök;
- SSB vagy távírójel hullámjelzésére használt sémák;
- köztes frekvenciájú DSB-jellel rendelkező rádióállomások;
- sávszűrők szuperheterodin típusú vevők, amelyek stabilabbak és jó minőségűek, mint az LC szűrők.
Az eszközöket különböző tokkal gyártják. Ezek fel vannak osztva kimenetre, amelyet tömeges szerelésben használnak, és SMD-re, amelyet felületre szerelnek.
Működésük a kapcsolóáramkör megbízhatóságától függ, ami befolyásolja:
- frekvencia eltérés a szükséges értéktől, paraméter stabilitás;
- eszköz öregedési sebessége;
- terhelhetőség.
A kvarc rezonátor tulajdonságai
Felülmúlja a korábban létező analógokat, ami az eszközt számos elektronikus áramkörben nélkülözhetetlenné teszi, és megmagyarázza az eszköz hatókörét.Ezt igazolja, hogy a feltalálás óta eltelt első évtizedben az Egyesült Államokban (más országokat nem számítva) több mint 100 ezer darab készüléket gyártottak.
A kvarc rezonátorok pozitív tulajdonságai, amelyek megmagyarázzák az eszközök népszerűségét és keresletét:
- jó minőségi tényező, amelynek értékei - 104-106 - meghaladják a korábban használt analógok paramétereit (300-as minőségi tényezővel rendelkeznek);
- kis méretek, amelyek a milliméter töredékeiben mérhetők;
- a hőmérséklettel szembeni ellenállás, annak ingadozása;
- hosszú élettartam;
- könnyű gyártás;
- kiváló minőségű kaszkádszűrők létrehozásának lehetősége kézi beállítások nélkül.
A kvarc rezonátoroknak vannak hátrányai is:
- a külső elemek lehetővé teszik a frekvencia szűk tartományban történő beállítását;
- törékeny szerkezetűek;
- ne tűri a túlzott meleget.
A kvarc rezonátor működési elve
A készülék a piezoelektromos hatás alapján működik, amely kvarclemezen és alacsony hőmérsékleten jelentkezik. Az elemet egyetlen kvarckristályból vágják ki, betartva a megadott szöget. Ez utóbbi határozza meg a rezonátor elektrokémiai paramétereit.
A lemezek mindkét oldalán ezüstréteggel vannak bevonva (platina, nikkel, arany megfelelő). Ezután szilárdan rögzítik a házban, amely le van zárva. Az eszköz egy oszcillációs rendszer, amelynek saját rezonanciafrekvenciája van.
Amikor az elektródák váltakozó feszültségnek vannak kitéve, a piezoelektromos tulajdonsággal rendelkező kvarclemez meghajlik, összehúzódik, eltolódik (a kristály feldolgozási módjától függően). Ugyanakkor megjelenik benne egy ellen-EMF, ahogy ez egy rezgőkörben elhelyezett induktorban történik.
Ha a lemez természetes rezgéseivel egybeeső frekvenciájú feszültséget alkalmazunk, akkor a készülékben rezonancia figyelhető meg. Egyidejűleg:
- a kvarc eleme növeli a rezgések amplitúdóját;
- a rezonátor ellenállása nagymértékben csökken.
Az oszcilláció fenntartásához szükséges energia egyenlő frekvenciák esetén alacsony.
Kvarc rezonátor jelölése az elektromos áramkörön
A készülék jelölése hasonló a kondenzátorhoz. Különbség: a függőleges szegmensek közé egy téglalap kerül - a kvarckristályból készült lemez szimbóluma. A téglalap és a kondenzátorlap oldalait rés választja el egymástól. Az ábrán a közelben az eszköz betűjelzése lehet - QX.
Hogyan teszteljük a kvarc rezonátort
Problémák merülnek fel a kis készülékekkel, ha erős ütést kapnak. Ez akkor fordul elő, ha a tervezésben rezonátort tartalmazó eszközök esnek. Ez utóbbiak meghibásodnak, és ugyanazon paraméterek szerint cserét igényelnek.
A rezonátor teljesítményének ellenőrzéséhez tesztelőre van szükség. Egy KT3102 tranzisztoron, 5 kondenzátoron és 2 ellenálláson alapuló áramkör szerint van összeszerelve (az eszköz hasonló egy tranzisztorra szerelt kvarc oszcillátorhoz).
A készüléket a tranzisztor talpához és a negatív pólushoz kell csatlakoztatni a csatlakoztatott csatlakozásokban, csatlakozásokban, védőkondenzátor beépítésével védve. A kapcsolóáramkör tápellátása állandó - 9V. Ráadásul a tranzisztor bemenetére, annak kimenetére - a kondenzátoron keresztül - egy frekvenciamérőt csatlakoznak, amely rögzíti a rezonátor frekvenciaparamétereit.
A sémát az oszcillációs áramkör beállításakor használják.Ha a rezonátor jó állapotban van, csatlakoztatva oszcillációt kelt, ami a tranzisztor emitterén váltakozó feszültség megjelenéséhez vezet. Ezenkívül a feszültség frekvencia egybeesik a rezonátor hasonló jellemzőivel.
A készülék akkor hibás, ha a frekvenciamérő nem érzékeli a frekvencia előfordulását, vagy meghatározza a frekvencia jelenlétét, de az vagy nagymértékben eltér a névleges értéktől, vagy forrasztópákával történő melegítéskor nagymértékben megváltozik.
Hasonló cikkek:
