Τι είναι ο αντηχείο χαλαζία και πώς λειτουργεί;

Ο αντηχείο χαλαζία είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που βασίζεται στο φαινόμενο πιεζό καθώς και στον μηχανικό συντονισμό. Χρησιμοποιείται από ραδιοφωνικούς σταθμούς, όπου καθορίζει τη φέρουσα συχνότητα, σε ρολόγια και χρονόμετρα, καταγράφοντας ένα διάστημα 1 δευτερολέπτου.

Τι είναι και γιατί το χρειάζεστε

Η συσκευή αποτελεί πηγή αρμονικών ταλαντώσεων υψηλής ακρίβειας. Σε σύγκριση με τους ανταγωνιστές του, έχει υψηλή απόδοση, σταθερές παραμέτρους.

Τα πρώτα παραδείγματα των σύγχρονων συσκευών εμφανίστηκαν στους ραδιοφωνικούς σταθμούς τη δεκαετία του 1920 και του 1930 ως στοιχεία σταθερής λειτουργίας ικανά να ρυθμίζουν μια φέρουσα συχνότητα. Αυτοί:

• Αντικατέστησε τους κρυσταλλικούς συντονιστές που βασίζονταν στο άλας σεγνατίου, οι οποίοι εφευρέθηκαν από τον Alexander M. Nicholson το 1917 και χαρακτηρίζονταν από αστάθεια,
• για την αντικατάσταση του κυκλώματος πηνίου-πυκνωτή που χρησιμοποιούσαν προηγουμένως, το οποίο δεν ήταν πολύ καλό (έως 300) και επηρεαζόταν από τις μεταβολές της θερμοκρασίας.

Λίγο αργότερα, οι αντηχεία χαλαζία έγιναν αναπόσπαστο μέρος των χρονομετρητών, των ρολογιών και των ρολογιών. Ηλεκτρονικά εξαρτήματα με εγγενή συχνότητα συντονισμού 32768 Hz, η οποία σε έναν δυαδικό μετρητή 15 ψηφίων ορίζει το χρονικό διάστημα σε 1 δευτερόλεπτο.

Οι συσκευές χρησιμοποιούνται σήμερα σε:

• ρολόγια χαλαζία, δίνοντάς τους ακρίβεια ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος,
• Όργανα μέτρησης που τους εγγυώνται υψηλή ακρίβεια,
• θαλάσσια ηχοβολιστικά που χρησιμοποιούνται σε έρευνες και για τη χαρτογράφηση του βυθού, τον εντοπισμό υφάλων και αβαθών και τον εντοπισμό αντικειμένων στο νερό
• κυκλώματα που αντιστοιχούν σε ταλαντωτές αναφοράς που συνθέτουν συχνότητα
• κυκλώματα που χρησιμοποιούνται σε κυματικές ενδείξεις σημάτων SSB ή τηλεγραφικών σημάτων,
• Ραδιόφωνα με σήμα DSB σε ενδιάμεση συχνότητα
• ζωνοπερατά φίλτρα Δέκτες τύπου υπερθερωδίαςΑυτά είναι πιο σταθερά και ανθεκτικά από τα φίλτρα LC.

Οι συσκευές διατίθενται σε διαφορετικά περιβλήματα. Διακρίνονται σε lead-through, που χρησιμοποιούνται σε ογκομετρική τοποθέτηση, και σε SMD, που χρησιμοποιούνται σε επιφανειακή τοποθέτηση.

Η απόδοσή τους εξαρτάται από την αξιοπιστία του κυκλώματος μεταγωγής, η οποία επηρεάζει:

• απόκλιση συχνότητας από την απαιτούμενη τιμή, σταθερότητα παραμέτρου
• ρυθμός γήρανσης της συσκευής,
• τη χωρητικότητα φορτίου.

Ιδιότητες του αντηχείου χαλαζία

Ξεπερνά τα προηγούμενα ανάλογα, γεγονός που καθιστά τη συσκευή απαραίτητη σε πολλά ηλεκτρονικά κυκλώματα, και εξηγεί το πεδίο εφαρμογής της συσκευής. Αυτό αποδεικνύεται από το γεγονός ότι κατά την πρώτη δεκαετία από την εφεύρεσή του παρήχθησαν στις ΗΠΑ περισσότερες από 100.000 μονάδες (χωρίς να υπολογίζονται άλλες χώρες).

Μεταξύ των θετικών ιδιοτήτων των αντηχείων χαλαζία, οι οποίες εξηγούν τη δημοτικότητα, τη ζήτηση για τις συσκευές:

• καλός συντελεστής ποιότητας, οι τιμές του οποίου - 104-106 - υπερβαίνουν τις παραμέτρους των αναλόγων που χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως (έχουν συντελεστή ποιότητας 300),
• μικρές διαστάσεις, οι οποίες μπορούν να μετρηθούν σε κλάσματα του χιλιοστού,
• ανθεκτικά στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας,
• μεγάλη διάρκεια ζωής,
• ευκολία κατασκευής,
• δυνατότητα κατασκευής υψηλής ποιότητας φίλτρων καταρράκτη χωρίς χειροκίνητη ρύθμιση.

Οι συντονιστές χαλαζία έχουν επίσης μειονεκτήματα:

• τα εξωτερικά στοιχεία επιτρέπουν τη ρύθμιση της συχνότητας σε ένα στενό εύρος,
• έχουν εύθραυστη κατασκευή,
• δεν ανέχονται την υπερβολική θερμότητα.

Αρχή λειτουργίας συντονιστή χαλαζία

Η συσκευή λειτουργεί με βάση το φαινόμενο του πιεζό, το οποίο εμφανίζεται σε μια πλάκα χαλαζία, και σε χαμηλή θερμοκρασία. Το στοιχείο κόβεται από ένα ενιαίο κομμάτι κρυστάλλου χαλαζία, τηρώντας μια προκαθορισμένη γωνία. Η τελευταία καθορίζει τις ηλεκτροχημικές παραμέτρους του αντηχείου.

Οι πλάκες επικαλύπτονται και στις δύο πλευρές με ένα στρώμα αργύρου (πλατίνα, νικέλιο, χρυσός είναι κατάλληλα). Στη συνέχεια στερεώνονται σταθερά σε ένα περίβλημα που σφραγίζεται. Η συσκευή είναι ένα ταλαντευόμενο σύστημα που έχει τη δική του συχνότητα συντονισμού.

Όταν τα ηλεκτρόδια εκτίθενται σε εναλλασσόμενη τάση, η πλάκα χαλαζία, η οποία έχει πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες, κάμπτεται, συμπιέζεται, μετατοπίζεται (ανάλογα με τον τύπο επεξεργασίας των κρυστάλλων). Ταυτόχρονα δημιουργείται σε αυτό μια αντίθετη ΗΕΔ, όπως σε ένα πηνίο επαγωγής σε ένα κύκλωμα ταλάντωσης.

Όταν εφαρμόζεται τάση σε συχνότητα που συμπίπτει με τη φυσική ταλάντωση της πλάκας, εμφανίζεται συντονισμός στη συσκευή. Ταυτόχρονα:

• το στοιχείο χαλαζία έχει αύξηση του πλάτους ταλάντωσης,
• η αντίσταση του αντηχείου μειώνεται σημαντικά.

Η ενέργεια που απαιτείται για τη διατήρηση της ταλάντωσης είναι χαμηλή όταν οι συχνότητες είναι ίσες.

Σήμανση ενός αντηχείου χαλαζία σε ένα κυκλωματικό διάγραμμα

Η συσκευή χαρακτηρίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως ένας πυκνωτής. Διαφορά: Μεταξύ των κατακόρυφων τμημάτων υπάρχει ένα ορθογώνιο - το σύμβολο μιας πλάκας από κρύσταλλο χαλαζία. Ένα διάκενο χωρίζει τις πλευρές του ορθογωνίου και τα καλύμματα του πυκνωτή. Το σύμβολο QX μπορεί να εμφανίζεται δίπλα του στο διάγραμμα.

Πώς να δοκιμάσετε ένα αντηχείο χαλαζία

Προβλήματα με τις μικρές συσκευές παρουσιάζονται αν δεχτούν σκληρό χτύπημα. Αυτό συμβαίνει όταν πέφτουν συσκευές που περιέχουν αντηχεία. Τα τελευταία αποτυγχάνουν και πρέπει να αντικατασταθούν με τον ίδιο τρόπο.

Ο έλεγχος ενός αντηχείου για την ορθή λειτουργία απαιτεί έναν ελεγκτή. Συναρμολογείται με βάση ένα τρανζίστορ KT3102, 5 πυκνωτές και 2 αντιστάσεις (η συσκευή είναι παρόμοια με έναν ταλαντωτή χαλαζία συναρμολογημένο σε ένα τρανζίστορ).

Η συσκευή πρέπει να συνδεθεί με τη βάση του τρανζίστορ και τον αρνητικό πόλο στις συνδέσεις καλωδίωσης, προστατεύοντας τη συσκευή με έναν πυκνωτή προστασίας. Η τροφοδοσία του κυκλώματος μεταγωγής είναι σταθερή 9V. Η θετική πλευρά συνδέεται με την είσοδο του τρανζίστορ, με την έξοδό του μέσω ενός πυκνωτή - ενός μετρητή συχνότητας, ο οποίος καταγράφει τις παραμέτρους συχνότητας του αντηχείου.

Το κύκλωμα χρησιμοποιείται κατά τη ρύθμιση του κυκλώματος ταλάντωσης. Όταν το αντηχείο είναι σε καλή κατάσταση, παράγει ταλαντώσεις όταν συνδεθεί, οι οποίες προκαλούν την εμφάνιση εναλλασσόμενης τάσης στον εκπομπό του τρανζίστορ. Η συχνότητα της τάσης συμπίπτει με τη συχνότητα του αντηχείου.

Η συσκευή είναι ελαττωματική εάν ο μετρητής συχνότητας δεν καταγράφει την εμφάνιση συχνότητας ή ανιχνεύει την παρουσία συχνότητας, αλλά αυτή - είτε διαφέρει πολύ από την ονομαστική, είτε όταν η θήκη θερμαίνεται με κολλητήρι, αλλάζει πολύ.

Σχετικά άρθρα: