Коливанням приділяється одна з найважливіших ролей у сучасному світі. Так, навіть існує так звана теорія струн, яка стверджує, що все навколо нас - це просто хвилі. Але є й інші варіанти використання даних знань, і одна з них - це кварцовий резонатор. Так вже буває, що будь-яка техніка періодично виходить з ладу, і вони тут не виняток. Як переконатися, що після негативного інциденту вона все ще працює як треба?
Про кварцового резонатора замовимо слово
Кварцевим резонатором називають аналог коливального контуру, що базується на індуктивності та місткості. Але між ними є різниця на користь першого. Як відомо, для характеристики коливального контуру використовують поняття добротності. У резонаторі на основі кварців вона досягає дуже високих значень - у межах 105-107. До того ж він більш ефективний для всієї схеми при зміні температури, що позначається на більшому терміні служби таких деталей, як конденсатори. Позначення кварцових резонаторів на схемі здійснюється у вигляді вертикально розташованого прямокутника, який з обох сторін "затиснутий" пластинами. Зовні на кресленнях вони нагадують гібрид конденсатора і резистора.
Як працює кварцовий резонатор?
З кристала кварцу вирізається платівка, кільце або брусок. На нього наноситься як мінімум два електроди, які є провідними смужками. Платівка закріплюється і має свою власну резонансну частоту механічних коливань. Коли на електроди подається напруга, то через п 'єзоелектричний ефект відбувається стиснення, зрушення або згинання (залежно від того, як вирізався кварц). Кристал, що вагається, в таких випадках робить роботу подібно котушці індуктивності. Якщо частота напруги, що подається, дорівнює або дуже близька до власних значень, то потрібна менша кількість енергії при значних відмінностях для підтримки функціонування. Тепер можна переходити до висвітлення головної проблеми, через що, власне, і пишеться ця стаття про кварцовий резонатор. Як перевірити його працездатність? Було відібрано 3 способи, про які і буде розказано.
Спосіб № 1
Тут транзистор КТ368 грає роль генератора. Його частота визначається кварцовим резонатором. Коли надходить харчування, то генератор починає працювати. Він створює імпульси, які дорівнюють частоті його основного резонансу. Їх послідовність проходить через конденсатор, який позначений як С3 (100р). Він фільтрує постійну складову, а потім сам імпульс передає на аналоговий частотомер, який побудований на двох діодах Д9Б і таких пасивних елементах: конденсаторе С4 (1n), резисторе R3 (100к) і мікроамперметрі. Всі інші елементи служать для стабільності роботи схеми і щоб нічого не перегоріло. Залежно від встановленої частоти може змінюватися напруга, яка є на конденсаторі С4. Це досить приблизний спосіб і його перевага - легкість. І, відповідно, чим вища напруга, тим більша частота резонатора. Але існують певні обмеження: пробувати її на цій схемі слід тільки в тих випадках, якщо вона знаходиться в приблизних рамках від трьох до десяти МГц. Перевірка кварцових резонаторів, що виходить за межу цих значень, зазвичай не підпадає під аматорську радіоелектроніку, але далі буде розглянуто креслення, у якого діапазон - 1-10 МГц.
Спосіб № 2
Для збільшення точності можна до виходу генератора підключити частотомер або осциллограф. Тоді можна буде розрахувати шуканий показник, використовуючи фігури Лісажу. Але майте на увазі, що в таких випадках кварц збуджується, причому як на гармоніках, так і на основній частоті, що, в свою чергу, може дати значне відхилення. Подивіться на наведені схеми (цю і попередню). Як бачите, існують різні способи шукати частоту, і тут доведеться експериментувати. Головне - дотримуйтесь техніки безпеки.
Перевірка відразу двох кварцових резонаторів
Дана схема дозволить визначити, чи працездатні два кварцових резистора, які функціонують в рамках від одного до десяти МГц. Також завдяки їй можна дізнатися сигнали поштовхів, які йдуть між частотами. Тому ви зможете не тільки визначити працездатність, а й підібрати кварцові резистори, які найбільш підходять один одному за своїми показниками. Схема реалізована з двома задаючими генераторами. Перший з них працює з кварцовим резонатором ZQ1 і реалізований на транзисторі КТ315Б. Щоб перевірити працездатність, напруга на виході має бути більше 1,2 В, і слід натиснути на кнопку SB1. Вказаний показник відповідає сигналу високого рівня та логічній одиниці. Залежно від кварцового резонатора може бути збільшено необхідне значення для перевірки (можна напругу кожну перевірку підвищувати на 0,1А-0,2В до рекомендованого в офіційній інструкції з використання механізму). При цьому вихід DD1.2 матиме 1, а DD1.3 - 0. Також, повідомляючи про роботу кварцового генератора, горітиме світлодіод HL1. Другий механізм працює аналогічно, і про нього буде повідомляти HL2. Якщо їх запустити одночасно, то ще буде горіти світлодіод HL4.
Коли порівнюються частоти двох генераторів, то їхні вихідні сигнали з DD1.2 і DD1.5 спрямовуються на DD2.1 DD2.2. На виходах других інверторів схема отримує сигнал з широтно-імпульсною модуляцією, щоб потім порівняти показники. Побачити візуально це можна за допомогою миготіння світлодіоду HL4. Для поліпшення точності додають частотомер або осциллограф. Якщо реальні показники відрізняються на кілогерці, то для визначення більш високочастотного кварцу натисніть на кнопку SB2. Тоді перший резонатор зменшить свої значення, і тон бієнь світлових сигналів буде менше. Тоді можна впевнено сказати, що ZQ1 більш високочастотний, ніж ZQ2.
Особливості перевірок
При перевірці завжди:
- Прочитайте інструкцію, яку має кварцовий резонатор;
- Дотримуйтеся техніки безпеки.
Можливі причини виходу з ладу
Існує досить багато способів вивести свій кварцовий резонатор з ладу. З деякими найпопулярнішими варто ознайомитися, щоб у майбутньому уникнути якихось проблем:
- Падіння з висоти. Найпопулярніша причина. Пам 'ятайте: завжди необхідно містити робоче місце в повному порядку і стежити за своїми діями.
- Присутність постійної напруги. Загалом кварцові резонатори не бояться його. Але прецеденти були. Для перевірки працездатності включіть послідовно конденсатор на 1000 мФ - цей крок поверне його в лад або дозволить уникнути негативних наслідків.
- Занадто велика амплітуда сигналу. Вирішити дану проблему можна різними способами:
- Відвести частоту генерації трохи вбік, щоб вона відрізнялася від основного показника механічного резонансу кварцу. Це більш складний варіант.
- Знизити кількість Вольт, що живлять сам генератор. Це більш легкий варіант.
- Перевірити, чи вийшов кварцовий резонатор дійсно з ладу. Так, причиною падіння активності може бути флюс або сторонні частинки (необхідно в такому випадку його якісно очистити). Також може бути, що занадто активно експлуатувалася ізоляція, і вона втратила свої властивості. Для контрольної перевірки за цим пунктом можна на КТ315 спаяти "триточку" і перевірити осцем (одночасно можна порівняти активність).
Ув 'язнення
У статті було розглянуто, як перевірити працездатність таких елементів електричних схем, як частота кварцового резонатора, а також їх властивість. Були обговорені способи встановлення необхідної інформації, а також можливі причини, чому вони виходять з ладу під час експлуатації. Але для уникнення негативних наслідків завжди працюйте з ясною головою - і тоді робота кварцового резонатора буде менше турбувати.