Resonator kuarsa adalah perangkat elektronik berdasarkan efek piezo, serta resonansi mekanis. Ini digunakan oleh stasiun radio, di mana ia mengatur frekuensi pembawa, dalam jam dan penghitung waktu, menetapkan di dalamnya interval 1 detik.
Isi
Apa itu dan mengapa Anda membutuhkannya
Perangkat adalah sumber yang menyediakan osilasi harmonik presisi tinggi. Ini memiliki, dibandingkan dengan rekan-rekan, efisiensi kerja yang lebih besar, parameter yang stabil.
Contoh pertama perangkat modern muncul di stasiun radio pada 1920-1930 sebagai elemen dengan operasi yang stabil, mampu mengatur frekuensi pembawa. Mereka:
- menggantikan resonator kristal yang beroperasi pada garam segnaetium, yang muncul pada tahun 1917 sebagai hasil penemuan Alexander M. Nicholson dan terkenal karena ketidakstabilannya;
- mereka mengganti sirkuit kapasitor-koil mantan yang tidak terlalu efisien (sampai 300) dan dipengaruhi oleh perubahan suhu.
Beberapa saat kemudian resonator kuarsa menjadi bagian integral dari pengatur waktu, jam. Komponen elektronik dengan frekuensi resonansi intrinsik 32768 Hz, yang dalam pencacah biner 15-bit menetapkan interval waktu sama dengan 1 detik.
Perangkat yang digunakan saat ini di:
- jam kuarsa, memberi mereka akurasi terlepas dari suhu sekitar;
- Alat ukur, menjamin akurasi pembacaan yang tinggi;
- sea echo sounder digunakan dalam survei dan pemetaan dasar, memperbaiki karang, beting, menemukan objek di dalam air
- sirkuit yang sesuai dengan osilator referensi sintesis frekuensi;
- sirkuit yang digunakan dalam sinyal sinyal SSB atau telegraf yang menunjukkan gelombang;
- radio dengan sinyal DSB pada frekuensi menengah;
- filter bandpass Penerima tipe superheterodyneyang lebih stabil dan lebih kuat dari filter LC.
Perangkat dibuat dengan rumah yang berbeda. Mereka dibagi menjadi kabel timah, digunakan dalam pemasangan volumetrik, dan SMD, digunakan dalam pemasangan permukaan.
Operasi mereka tergantung pada keandalan sirkuit switching, yang mempengaruhi:
- penyimpangan frekuensi dari nilai yang diperlukan, stabilitas parameter;
- tingkat penuaan perangkat;
- kapasitansi beban.
Sifat resonator kuarsa
Lebih unggul dari analog yang ada sebelumnya, yang membuat perangkat ini sangat diperlukan di banyak sirkuit elektronik dan menjelaskan ruang lingkup perangkat. Hal ini dibuktikan dengan fakta bahwa dalam dekade pertama sejak penemuannya lebih dari 100.000 unit perangkat telah diproduksi di Amerika Serikat (tidak termasuk negara lain).
Di antara sifat positif resonator kuarsa, menjelaskan popularitas, permintaan perangkat:
- faktor kualitas yang baik, yang nilainya - 104-106 - melebihi parameter analog yang digunakan sebelumnya (memiliki faktor kualitas 300);
- dimensi kecil, yang dapat diukur dalam pecahan milimeter;
- ketahanan terhadap suhu, fluktuasinya;
- umur panjang;
- kemudahan pembuatan;
- kemungkinan untuk membangun filter kaskade berkualitas tinggi tanpa penyetelan manual.
Resonator kuarsa juga memiliki kelemahan:
- elemen eksternal memungkinkan penyetelan frekuensi dalam rentang yang sempit;
- memiliki struktur yang rapuh;
- tidak mentolerir panas yang berlebihan.
Prinsip pengoperasian resonator kuarsa
Perangkat bekerja berdasarkan efek piezo, yang muncul di piring kuarsa, dan suhu rendah. Elemen dipotong dari kristal kuarsa tunggal, mengamati sudut tertentu. Yang terakhir menentukan parameter elektrokimia resonator.
Pelat dilapisi di kedua sisi dengan lapisan perak (platinum, nikel, emas cocok). Kemudian mereka dipasang dengan kuat dalam kasing, yang disegel. Perangkat adalah sistem berosilasi yang memiliki frekuensi resonansi sendiri.
Ketika elektroda terkena tegangan bolak-balik, pelat kuarsa, yang memiliki sifat piezoelektrik, menekuk, menekan, bergeser (tergantung pada jenis pemrosesan kristal). Pada saat yang sama, penghitung EMF muncul di dalamnya, seperti pada kumparan induktor dalam rangkaian berosilasi.
Ketika tegangan diterapkan pada frekuensi yang bertepatan dengan osilasi alami pelat, resonansi terjadi pada perangkat. Pada saat yang sama:
- Elemen kuarsa memiliki peningkatan amplitudo osilasi;
- resistansi resonator sangat berkurang.
Energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan osilasi, dalam kasus kesetaraan frekuensi rendah.
Penunjukan resonator kuarsa dalam diagram sirkuit
Perangkat ini ditunjuk mirip dengan kapasitor. Perbedaan: di antara segmen vertikal ditempatkan persegi panjang - simbol piring yang terbuat dari kristal kuarsa. Sisi persegi panjang dan penutup kapasitor dipisahkan oleh celah. Di dekatnya dalam skema mungkin ada penunjukan huruf perangkat - QX.
Cara menguji resonator kuarsa
Masalah dengan perangkat kecil terjadi jika mereka menerima kejutan yang kuat. Ini terjadi ketika perangkat yang berisi resonator dalam desainnya jatuh. Yang terakhir gagal dan membutuhkan penggantian untuk parameter yang sama.
Memeriksa kinerja resonator memerlukan penguji.Itu dirakit sesuai dengan skema berdasarkan transistor KT3102, 5 kapasitor dan 2 resistor (perangkat ini mirip dengan osilator kuarsa, dirakit pada transistor).
Penting untuk menghubungkan perangkat ke dasar transistor dan kutub negatif dalam koneksi, melindungi perangkat dengan kapasitor pelindung. Catu daya dari rangkaian switching adalah 9V konstan. Plus terhubung ke input transistor, ke outputnya - melalui kapasitor - pengukur frekuensi, yang menangkap parameter frekuensi resonator.
Skema ini digunakan saat menyetel sirkuit osilasi. Ketika resonator baik, menghasilkan osilasi saat terhubung, yang mengarah pada munculnya tegangan bolak-balik pada emitor transistor. Dan frekuensi tegangan bertepatan dengan karakteristik resonator yang serupa.
Perangkat rusak jika pengukur frekuensi tidak mencatat terjadinya frekuensi atau mendeteksi keberadaan frekuensi, tetapi - baik jauh berbeda dari nominal, atau ketika memanaskan kasing dengan besi solder sangat berubah.
Artikel terkait:
