Kvartsiresonaattori on elektroninen laite, joka perustuu pietsosähköiseen vaikutukseen sekä mekaaniseen resonanssiin. Sitä käyttävät radioasemat, joissa se asettaa kantoaaltotaajuuden tunneissa ja ajastimissa, kiinnittäen niihin 1 sekunnin välin.
Sisältö
Mikä se on ja miksi sitä tarvitaan
Laite on lähde, joka tuottaa erittäin tarkkoja harmonisia värähtelyjä. Sillä on analogeihin verrattuna suurempi työteho, vakaat parametrit.
Ensimmäiset näytteet nykyaikaisista laitteista ilmestyivät radioasemille vuosina 1920-1930. elementteinä, joilla on vakaa toiminta ja jotka pystyvät asettamaan kantoaaltotaajuuden. He ovat:
- ne korvasivat Rochelle suolakideresonaattorit, jotka ilmestyivät vuonna 1917 Alexander M. Nicholsonin keksinnön seurauksena ja joille oli ominaista epävakaus;
- he korvasivat aiemmin käytetyn piirin kelalla ja kondensaattorilla, jotka eivät eronneet korkeasta laatutekijästä (jopa 300) ja riippuivat lämpötilan muutoksista.
Hieman myöhemmin kvartsiresonaattoreista tuli erottamaton osa ajastimia ja kelloja. Elektroniset komponentit, joiden luonnollinen resonanssitaajuus on 32768 Hz, joka binäärisessä 15-bittisessä laskurissa asettaa aikaväliksi 1 sekunti.
Laitteita käytetään nykyään:
- kvartsikellot, jotka tarjoavat niille työn tarkkuuden ympäristön lämpötilasta riippumatta;
- mittauslaitteet, jotka takaavat niille indikaattoreiden korkean tarkkuuden;
- merikaikuluotaimet, joita käytetään tutkimuksessa ja pohjakarttojen luomisessa, riuttojen, matalikkojen kiinnittämisessä, vedessä olevien esineiden etsimisessä;
- piirit, jotka vastaavat taajuuksia syntetisoivia referenssioskillaattorit;
- järjestelmät, joita käytetään SSB- tai lennätinsignaalin aaltoilmaisuun;
- radioasemat, joissa on DSB-signaali välitaajuudella;
- kaistanpäästösuodattimet superheterodyne-tyyppiset vastaanottimet, jotka ovat vakaampia ja laadukkaampia kuin LC-suodattimet.
Laitteet valmistetaan eri koteloilla. Ne on jaettu lähtöön, jota käytetään bulkkiasennuksessa, ja SMD, jota käytetään pinta-asennuksessa.
Niiden toiminta riippuu kytkentäpiirin luotettavuudesta, mikä vaikuttaa:
- taajuuden poikkeama vaaditusta arvosta, parametrin vakaus;
- laitteen ikääntymisnopeus;
- kantavuus.
Kvartsiresonaattorin ominaisuudet
Ylittää aiemmin olemassa olevat analogit, mikä tekee laitteesta välttämättömän monissa elektronisissa piireissä ja selittää laitteen laajuuden.Tämän vahvistaa se tosiasia, että ensimmäisen vuosikymmenen aikana keksinnöstä Yhdysvalloissa (lukuun ottamatta muita maita) on valmistettu yli 100 tuhatta kappaletta laitteita.
Kvartsiresonaattorien positiivisista ominaisuuksista, jotka selittävät laitteiden suosion ja kysynnän:
- hyvä laatutekijä, jonka arvot - 104-106 - ylittävät aiemmin käytettyjen analogien parametrit (niillä on laatutekijä 300);
- pienet mitat, jotka voidaan mitata millimetrin murto-osissa;
- lämpötilan kestävyys, sen vaihtelut;
- pitkä käyttöikä;
- valmistuksen helppous;
- kyky rakentaa korkealaatuisia kaskadisuodattimia ilman manuaalisia asetuksia.
Kvartsiresonaattoreilla on myös haittoja:
- ulkoisten elementtien avulla voit säätää taajuutta kapealla alueella;
- niillä on herkkä rakenne;
- älä siedä liiallista lämpöä.
Kvartsiresonaattorin toimintaperiaate
Laite toimii pietsosähköisen vaikutuksen perusteella, joka ilmenee kvartsilevyllä ja alhaisessa lämpötilassa. Elementti leikataan yhdestä kvartsikiteestä noudattaen määritettyä kulmaa. Jälkimmäinen määrittää resonaattorin sähkökemialliset parametrit.
Levyt on päällystetty molemmilta puolilta hopeakerroksella (platina, nikkeli, kulta sopivat). Sitten ne kiinnitetään tiukasti koteloon, joka on tiivistetty. Laite on värähtelevä järjestelmä, jolla on oma resonanssitaajuus.
Kun elektrodit altistetaan vaihtojännitteelle, kvartsilevy, jolla on pietsosähköinen ominaisuus, taipuu, supistuu, siirtyy (riippuen kiteen käsittelytyypistä). Samanaikaisesti siihen ilmestyy vasta-EMF, kuten tapahtuu värähtelevässä piirissä sijaitsevassa induktorissa.
Kun jännite syötetään taajuudella, joka on sama kuin levyn luonnolliset värähtelyt, laitteessa havaitaan resonanssia. Samanaikaisesti:
- kvartsielementti lisää värähtelyjen amplitudia;
- resonaattorin resistanssi pienenee huomattavasti.
Värähtelyjen ylläpitämiseen tarvittava energia on alhainen yhtäläisten taajuuksien tapauksessa.
Kvartsiresonaattorin nimitys sähköpiirissä
Laite on nimetty samalla tavalla kuin kondensaattori. Ero: pystysuorien segmenttien väliin asetetaan suorakulmio - kvartsikiteestä tehdyn levyn symboli. Suorakulmion ja kondensaattorilevyn sivut on erotettu toisistaan. Kaavion vieressä voi olla laitteen kirjainmerkintä - QX.
Kuinka testata kvartsiresonaattoria
Pienten kodinkoneiden kanssa ilmenee ongelmia, jos niihin kohdistuu voimakas isku. Tämä tapahtuu, kun suunniteltu resonaattoreita sisältävät laitteet putoavat. Jälkimmäiset epäonnistuvat ja vaativat vaihtamisen samojen parametrien mukaisesti.
Resonaattorin suorituskyvyn tarkistaminen vaatii testerin. Se on koottu piirin mukaan, joka perustuu KT3102-transistoriin, 5 kondensaattoriin ja 2 vastukseen (laite on samanlainen kuin transistorille koottu kvartsioskillaattori).
Laite on kytkettävä transistorin kantaan ja miinusnapaan kytkettyihin liitäntöihin, liitäntöihin, suojataan asentamalla suojakondensaattori. Kytkentäpiirin virransyöttö on vakio - 9V. Lisäksi ne kytketään transistorin tuloon, sen ulostuloon - kondensaattorin kautta - taajuusmittari, joka kiinnittää resonaattorin taajuusparametrit.
Kaavaa käytetään värähtelypiiriä määritettäessä.Kun resonaattori on hyvässä kunnossa, se muodostaa kytkettynä värähtelyjä, jotka johtavat vaihtojännitteen ilmaantumiseen transistorin emitterissä. Lisäksi jännitetaajuus on sama kuin resonaattorin samanlainen ominaisuus.
Laite on viallinen, jos taajuusmittari ei havaitse taajuuden esiintymistä tai määrittää taajuuden olemassaoloa, mutta se joko poikkeaa nimellisarvosta paljon tai muuttuu suuresti koteloa lämmitettäessä juotosraudalla.
Samanlaisia artikkeleita:
