Kvartsresonaator on elektrooniline seade, mis põhineb piesoefektil, aga ka mehaanilisel resonantsil. Seda kasutavad raadiojaamad, kus see määrab kandesageduse kellades ja taimerites, fikseerides neis intervalli 1 sekund.
Sisu
Mis see on ja miks seda vaja on
Seade on allikas, mis tagab ülitäpseid harmoonilisi võnkumisi. Võrreldes kolleegidega on sellel suurem tööefektiivsus, stabiilsed parameetrid.
Esimesed näited kaasaegsetest seadmetest ilmusid raadiojaamades aastatel 1920-1930 stabiilse tööga elementidena, mis suutsid seada kandesagedust. Nad:
- asendas 1917. aastal Alexander M. Nicholsoni leiutise tulemusena ilmunud segnaetsiumsoolal töötavad kristallresonaatorid, mis paistsid silma oma ebastabiilsuse poolest;
- need asendavad endise pooli-kondensaatori ahelat, mis ei olnud eriti efektiivne (kuni 300) ja mida mõjutasid temperatuurimuutused.
Veidi hiljem said kvartsresonaatorid taimerite, kellade lahutamatuks osaks. Elektroonilised komponendid sisemise resonantsi sagedusega 32768 Hz, mis binaarses 15-bitises loenduris seab ajavahemikuks 1 sekund.
Tänapäeval kasutatakse seadmeid:
- kvartskellad, mis annavad neile täpsuse sõltumata ümbritseva õhu temperatuurist;
- Mõõteriistad, mis tagavad neile suure näitude täpsuse;
- merekajaloodid, mida kasutatakse uuringutel ja põhja kaardistamisel, riffide, madalikute fikseerimisel, veest objektide leidmisel
- sagedussünteseerivatele tugiostsillaatoritele vastavad ahelad;
- SSB- või telegraafisignaali laineindikaatoris kasutatavad ahelad;
- vahesagedusel DSB signaaliga raadiod;
- ribapääsfiltrid Superheterodüüni tüüpi vastuvõtjadmis on stabiilsemad ja vastupidavamad kui LC-filtrid.
Seadmed on valmistatud erinevate korpustega. Need jagunevad pliijuhtmeteks, mida kasutatakse mahulisel paigaldamisel, ja SMD-ks, mida kasutatakse pindpaigalduses.
Nende töö sõltub lülitusahela töökindlusest, mis mõjutab:
- sageduse kõrvalekalle nõutavast väärtusest, parameetri stabiilsus;
- seadme vananemiskiirus;
- koormusmahtuvus.
Kvartsresonaatori omadused
Eelnevatest analoogidest parem, mis muudab seadme paljudes elektroonikalülitustes asendamatuks ja selgitab seadme ulatust. Sellest annab tunnistust tõsiasi, et esimese kümnendi jooksul alates selle leiutamisest on USA-s toodetud üle 100 000 seadme (muid riike arvestamata).
Kvartsresonaatorite positiivsete omaduste hulgas, mis selgitavad populaarsust, on nõudlus seadmete järele:
- hea kvaliteeditegur, mille väärtused - 104-106 - ületavad varem kasutatud analoogide parameetreid (kvaliteeditegur on 300);
- väikesed mõõtmed, mida saab mõõta millimeetri murdosades;
- vastupidavus temperatuurile, selle kõikumisele;
- pikk kasutusiga;
- valmistamise lihtsus;
- võimalus ehitada kvaliteetseid kaskaadfiltreid ilma käsitsi häälestamiseta.
Kvartsresonaatoritel on ka puudusi:
- välised elemendid võimaldavad sageduse häälestamist kitsas vahemikus;
- neil on habras struktuur;
- ei talu liigset kuumust.
Kvartsresonaatori tööpõhimõte
Seade töötab piesoefekti alusel, mis ilmneb kvartsplaadil, ja madalal temperatuuril. Element lõigatakse kvartsi monokristallist, jälgides etteantud nurka. Viimane määrab resonaatori elektrokeemilised parameetrid.
Plaadid on mõlemalt poolt kaetud hõbedakihiga (sobib plaatina, nikkel, kuld). Seejärel kinnitatakse need kindlalt korpusesse, mis on pitseeritud. Seade on võnkesüsteem, millel on oma resonantssagedus.
Kui elektroodid puutuvad kokku vahelduvpingega, siis piesoelektriliste omadustega kvartsplaat paindub, surub kokku, nihkub (sõltub kristallide töötlemise tüübist). Samal ajal ilmub sellesse loenduri EMF, nagu võnkeahela induktiivpoolis.
Kui rakendatakse pinget sagedusel, mis langeb kokku plaadi loomuliku võnkumisega, tekib seadmes resonants. Samal ajal:
- Kvartselemendil on võnke amplituud suurenenud;
- resonaatori takistus on oluliselt vähenenud.
Võnkumise säilitamiseks vajalik energia sageduste võrdsuse korral on madal.
Kvartsresonaatori tähistus elektriskeemil
Seade on tähistatud sarnaselt kondensaatoriga. Erinevus: vertikaalsete segmentide vahele asetatakse ristkülik - kvartskristallist valmistatud plaadi sümbol. Ristküliku küljed ja kondensaatorikaaned on eraldatud vahega. Skeemi lähedal võib olla seadme tähetähis - QX.
Kuidas testida kvartsresonaatorit
Väikeste seadmetega tekivad probleemid, kui need saavad tugeva löögi. See juhtub siis, kui resonaatoreid sisaldavad seadmed kukuvad. Viimased ebaõnnestuvad ja nõuavad samade parameetrite asendamist.
Resonaatori jõudluse kontrollimiseks on vaja testerit.See on kokku pandud skeemi järgi, mis põhineb transistoril KT3102, 5 kondensaatoril ja 2 takistil (seade sarnaneb kvartsostsillaatoriga, mis on kokku pandud transistorile).
Seade on vaja ühendada transistori alusega ja ühendustes negatiivse poolusega, kaitstes seadet kaitsekondensaatoriga. Lülitusahela toide on konstantne 9V. Plus on ühendatud transistori sisendiga, selle väljundiga - läbi kondensaatori - sagedusmõõtja, mis fikseerib resonaatori sagedusparameetrid.
Skeemi kasutatakse võnkeahela häälestamisel. Kui resonaator on hea, tekitab see ühendamisel võnkumisi, mis põhjustavad transistori emitteri vahelduvpinge ilmnemist. Ja pinge sagedus langeb kokku resonaatori sarnase karakteristikuga.
Seade on defektne, kui sagedusmõõtur ei registreeri sageduse esinemist või tuvastab sageduse olemasolu, kuid see on - kas palju erinev nimiväärtusest või muutub jootekolviga korpuse kuumutamisel kõvasti.
Seotud artiklid:
