A kvarc rezonátor egy piezo hatáson és mechanikai rezonancián alapuló elektronikus eszköz. Ezt használják a rádióállomások, ahol a vivőfrekvenciát állítja be, az órákban és az időmérőkben, 1 másodperces intervallum rögzítésével.
Tartalomjegyzék
Mi ez és miért van rá szüksége
Az eszköz nagy pontosságú harmonikus rezgések forrása. Versenytársaihoz képest nagy hatékonysággal, stabil paraméterekkel rendelkezik.
A modern eszközök első példányai az 1920-as és 1930-as években jelentek meg a rádióállomásokon, mint a vivőfrekvencia beállítására alkalmas, stabil működésű elemek. Ők:
- Az Alexander M. Nicholson által 1917-ben feltalált, segnaétiumsó alapú kristályrezonátorokat váltotta fel, amelyeket instabilitás jellemzett;
- a korábbi tekercs-kondenzátor áramkör helyettesítésére, amely 300-ig nem volt túl jó, és a hőmérséklet-változás befolyásolta.
Kicsit később a kvarcrezonátorok az időmérők, órák és karórák szerves részévé váltak. Elektronikus alkatrészek 32768 Hz belső rezonanciafrekvenciával, amely egy bináris 15 számjegyű számlálóban az időintervallumot 1 másodpercre állítja be.
Az eszközöket ma a következőkben használják:
- kvarcórák, amelyek a környezeti hőmérséklettől függetlenül precizitást biztosítanak számukra;
- Mérőműszerek, amelyek garantálják számukra a nagy pontosságot;
- a tengerfenék feltérképezéséhez, zátonyok és zátonyzátonyok rögzítéséhez, valamint a vízben lévő tárgyak helyének meghatározásához használt tengeri visszhanglokátorok.
- frekvenciaszintetizáló referencia-oszcillátoroknak megfelelő áramkörök
- az SSB- vagy távírójelek hullámjelzésében használt áramkörök;
- DSB jelet közbülső frekvencián fogadó rádiók
- sávszűrők Szuperheterodin típusú vevőkészülékekEzek stabilabbak és robusztusabbak, mint az LC-szűrők.
A készülékek különböző házakban kaphatók. Átvezetéses, térfogati szerelésnél használt, és SMD, felületi szerelésnél használt.
Teljesítményük a kapcsolóáramkör megbízhatóságától függ, amely befolyásolja:
- frekvencia eltérés a kívánt értéktől, paraméter stabilitás
- a készülék öregedési sebessége;
- a terhelési kapacitás.
A kvarc rezonátor tulajdonságai
Túlszárnyalja a korábbi analógokat, ami az eszközt számos elektronikus áramkörben nélkülözhetetlenné teszi, és megmagyarázza az eszköz alkalmazási körét. Ezt bizonyítja az a tény, hogy a feltalálása óta eltelt első évtizedben több mint 100 000 darabot gyártottak az USA-ban (más országokat nem számítva).
A kvarc rezonátorok pozitív tulajdonságai közül, amelyek magyarázzák a népszerűséget, az eszközök iránti keresletet:
- 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;
- ellenáll a hőmérséklet-ingadozásoknak;
- hosszú élettartam;
- könnyű gyártás;
- lehetőség kiváló minőségű kaszkádszűrők építésére kézi hangolás nélkül.
A kvarcrezonátoroknak hátrányai is vannak:
- a külső elemek lehetővé teszik a frekvencia szűk tartományban történő beállítását;
- törékeny szerkezetűek;
- nem tűrik a túlzott hőt.
Kvarc rezonátor működési elve
A készülék a kvarclemezen megjelenő piezo-hatás és az alacsony hőmérséklet alapján működik. Az elemet egyetlen darab kvarckristályból vágják ki, egy előre meghatározott szöget betartva. Ez utóbbi határozza meg a rezonátor elektrokémiai paramétereit.
A lemezeket mindkét oldalról ezüstréteggel (platina, nikkel, arany alkalmas) vonják be. Ezután szilárdan rögzítik őket egy burkolatba, amelyet lezárnak. A készülék egy rezgő rendszer, amelynek saját rezonanciafrekvenciája van.
Amikor az elektródák váltakozó feszültségnek vannak kitéve, a piezoelektromos tulajdonságokkal rendelkező kvarclemez meghajlik, összenyomódik, eltolódik (a kristályfeldolgozás típusától függően). Ugyanakkor egy ellen-EMF is megjelenik benne, mint egy rezgőkör induktor-tekercsében.
Ha a lemez természetes rezgésével egyező frekvenciájú feszültséget alkalmazunk, az eszközben rezonancia lép fel. Ugyanakkor:
- a kvarcelem amplitúdója megnő;
- a rezonátor ellenállása jelentősen csökken.
A rezgés fenntartásához szükséges energia alacsony, ha a frekvenciák egyenlőek.
Kvarcrezonátor jelölése áramköri diagramon
Az eszköz jelölése ugyanúgy történik, mint a kondenzátoré. Különbség: A függőleges szegmensek között egy téglalap van - a kvarckristályból készült lemez szimbóluma. A téglalap oldalait és a kondenzátor fedeleit egy rés választja el egymástól. A diagramon a QX szimbólum jelenhet meg mellette.
Hogyan kell tesztelni egy kvarc rezonátort
A kis eszközökkel akkor keletkeznek problémák, ha kemény ütést kapnak. Ez akkor fordul elő, amikor a rezonátorokat tartalmazó eszközök leesnek. Az utóbbiak meghibásodnak, és ugyanezen a vonalon kell őket kicserélni.
A rezonátor megfelelő működésének ellenőrzéséhez tesztelőre van szükség. Egy KT3102 tranzisztor, 5 kondenzátor és 2 ellenállás alapján van összerakva (az eszköz hasonló egy tranzisztorra szerelt kvarcoszcillátorhoz).
Az eszközt a tranzisztor bázisához és a negatív pólushoz kell csatlakoztatni a vezetékek csatlakoztatásában, védőkondenzátorral védve az eszközt. A kapcsolóáramkör tápellátása állandó 9V. A plusz a tranzisztor bemenetéhez csatlakozik, a kimenetéhez egy kondenzátoron keresztül - egy frekvenciamérő, amely rögzíti a rezonátor frekvenciaparamétereit.
Az áramkört a rezgőkör beállításakor használják. Ha a rezonátor jó állapotban van, akkor bekötéskor rezgéseket bocsát ki, amelyek hatására a tranzisztor emitterén váltakozó feszültség jelenik meg. A feszültség frekvenciája egybeesik a rezonátor frekvenciájával.
A készülék hibás, ha a frekvenciamérő nem regisztrálja a frekvencia előfordulását, vagy érzékeli a frekvencia jelenlétét, de az - vagy jelentősen eltér a névleges értéktől, vagy ha a tokot forrasztópáccsal melegítik, akkor nagymértékben megváltozik.
Kapcsolódó cikkek:
