Kvarcinis rezonatorius yra elektroninis prietaisas, sukurtas naudojant pjezoelektrinį efektą, taip pat mechaninį rezonansą. Jį naudoja radijo stotys, kur nustato nešlio dažnį valandomis ir laikmačius, juose fiksuodamos 1 sekundės intervalą.
Turinys
Kas tai yra ir kodėl to reikia
Prietaisas yra šaltinis, užtikrinantis didelio tikslumo harmoninius virpesius. Palyginti su analogais, jis pasižymi didesniu darbo efektyvumu, stabiliais parametrais.
Pirmieji šiuolaikinių prietaisų pavyzdžiai radijo stotyse pasirodė 1920–1930 m. kaip stabiliai veikiantys elementai, galintys nustatyti nešlio dažnį. Jie yra:
- jie pakeitė Rochelle druskos kristalų rezonatorius, kurie atsirado 1917 m. dėl Aleksandro M. Nicholsono išradimo ir pasižymėjo nestabilumu;
- jie pakeitė anksčiau naudotą grandinę į ritę ir kondensatorių, kurie nesiskyrė aukštos kokybės koeficientu (iki 300) ir priklausė nuo temperatūros pokyčių.
Kiek vėliau kvarciniai rezonatoriai tapo neatsiejama laikmačių ir laikrodžių dalimi. Elektroniniai komponentai, kurių natūralus rezonansinis dažnis yra 32768 Hz, kuris dvejetainiame 15 bitų skaitiklyje nustato 1 sekundės laiko intervalą.
Įrenginiai šiandien naudojami:
- kvarciniai laikrodžiai, užtikrinantys jiems darbo tikslumą, nepriklausomai nuo aplinkos temperatūros;
- matavimo prietaisai, garantuojantys jiems didelį rodiklių tikslumą;
- jūriniai echolotai, kurie naudojami tyrinėjant ir kuriant dugno žemėlapius, fiksuojant rifus, seklumus, ieškant objektų vandenyje;
- grandinės, atitinkančios etaloninius generatorius, sintezuojančius dažnius;
- SSB arba telegrafo signalo bangų rodymui naudojamos schemos;
- radijo stotys su tarpinio dažnio DSB signalu;
- juostos pralaidumo filtrai superheterodino tipo imtuvai, kurie yra stabilesni ir kokybiškesni nei LC filtrai.
Prietaisai gaminami su skirtingais dėklais. Jie skirstomi į išvesties, naudojamus masiniam montavimui, ir SMD, naudojamus montuojant ant paviršiaus.
Jų veikimas priklauso nuo perjungimo grandinės patikimumo, kuris turi įtakos:
- dažnio nuokrypis nuo reikiamos reikšmės, parametrų stabilumas;
- prietaiso senėjimo greitis;
- keliamoji galia.
Kvarcinio rezonatoriaus savybės
Pranoksta anksčiau buvusius analogus, todėl įrenginys yra nepakeičiamas daugelyje elektroninių grandinių ir paaiškina įrenginio taikymo sritį.Tai patvirtina faktas, kad per pirmąjį dešimtmetį nuo išradimo JAV (neskaičiuojant kitų šalių) buvo pagaminta daugiau nei 100 tūkst.
Tarp teigiamų kvarcinių rezonatorių savybių, kurios paaiškina prietaisų populiarumą ir paklausą:
- geros kokybės koeficientas, kurio reikšmės - 104-106 - viršija anksčiau naudotų analogų parametrus (jų kokybės koeficientas yra 300);
- maži matmenys, kuriuos galima išmatuoti milimetro dalimis;
- atsparumas temperatūrai, jos svyravimams;
- ilgas tarnavimo laikas;
- gamybos paprastumas;
- galimybė sukurti aukštos kokybės kaskadinius filtrus nenaudojant rankinių nustatymų.
Kvarciniai rezonatoriai taip pat turi trūkumų:
- išoriniai elementai leidžia reguliuoti dažnį siaurame diapazone;
- turi trapią struktūrą;
- netoleruoja per didelio karščio.
Kvarcinio rezonatoriaus veikimo principas
Prietaisas veikia pjezoelektrinio efekto pagrindu, kuris pasireiškia ant kvarco plokštės, ir esant žemai temperatūrai. Elementas išpjautas iš vieno kvarco kristalo, laikantis nurodyto kampo. Pastarasis nustato rezonatoriaus elektrocheminius parametrus.
Plokštės iš abiejų pusių padengtos sidabro sluoksniu (tinka platina, nikelis, auksas). Tada jie tvirtai pritvirtinami korpuse, kuris yra sandarus. Prietaisas yra virpesių sistema, turinti savo rezonansinį dažnį.
Kai elektrodai yra veikiami kintamos įtampos, kvarco plokštė, turinti pjezoelektrinę savybę, lenkiasi, susitraukia, pasislenka (priklausomai nuo kristalo apdorojimo tipo). Tuo pačiu metu jame atsiranda priešingas EMF, kaip tai atsitinka induktoriuje, esančiame virpesių grandinėje.
Kai įjungiama įtampa, kurios dažnis sutampa su natūraliais plokštės virpesiais, prietaise stebimas rezonansas. Tuo pačiu metu:
- kvarco elementas padidina svyravimų amplitudę;
- rezonatoriaus varža labai sumažėja.
Energija, kuri reikalinga virpesiams palaikyti, yra maža esant vienodiems dažniams.
Kvarcinio rezonatoriaus žymėjimas elektros grandinėje
Įrenginys žymimas panašiai kaip kondensatorius. Skirtumas: tarp vertikalių segmentų yra stačiakampis - iš kvarco kristalo pagamintos plokštės simbolis. Stačiakampio ir kondensatoriaus plokštės kraštinės yra atskirtos tarpu. Netoliese diagramoje gali būti įrenginio raidė - QX.
Kaip išbandyti kvarcinį rezonatorių
Su mažais prietaisais kyla problemų, jei jie patiria stiprų smūgį. Taip nutinka, kai nukrenta įtaisai, kuriuose yra projektuojami rezonatoriai. Pastarieji sugenda ir juos reikia pakeisti pagal tuos pačius parametrus.
Norint patikrinti rezonatoriaus veikimą, reikalingas testeris. Jis surenkamas pagal grandinę, kurios pagrindas yra KT3102 tranzistorius, 5 kondensatoriai ir 2 rezistoriai (įrenginys panašus į kvarcinį generatorių, surinktą ant tranzistoriaus).
Prietaisas turi būti prijungtas prie tranzistoriaus pagrindo ir neigiamo poliaus prijungtose jungtyse, jungtyse, apsaugant įrengiant apsauginį kondensatorių. Perjungimo grandinės maitinimas yra pastovus - 9V. Be to, jie jungiasi prie tranzistoriaus įvesties, prie jo išvesties - per kondensatorių - dažnio matuoklį, kuris fiksuoja rezonatoriaus dažnio parametrus.
Schema naudojama nustatant virpesių grandinę.Kai rezonatorius yra geros būklės, kai jis prijungtas, jis sukuria svyravimus, dėl kurių tranzistoriaus emiteryje atsiranda kintamoji įtampa. Be to, įtampos dažnis sutampa su panašia rezonatoriaus charakteristika.
Įrenginys yra sugedęs, jei dažnio matuoklis neaptinka dažnio atsiradimo arba nustato dažnio buvimą, tačiau jis arba labai skiriasi nuo nominalios vertės, arba labai pasikeičia korpusą kaitinant lituokliu.
Panašūs straipsniai:
