Wat is een kwartsresonator en hoe werkt het?

Een kwartsresonator is een elektronisch apparaat dat is gebouwd op het piëzo-elektrische effect, evenals op mechanische resonantie. Het wordt gebruikt door radiostations, waar het de draaggolffrequentie instelt in uren en timers, waarbij een interval van 1 seconde wordt vastgelegd.

Wat is het en waarom is het nodig?

Het apparaat is een bron die zeer nauwkeurige harmonische oscillaties levert. Het heeft, in vergelijking met analogen, een grotere werkefficiëntie, stabiele parameters.

De eerste voorbeelden van moderne apparaten verschenen op radiostations in 1920-1930. als elementen met stabiele werking, in staat om de draaggolffrequentie in te stellen. Zij zijn:

• ze vervingen de Rochelle-zoutkristalresonatoren, die in 1917 verschenen als gevolg van de uitvinding van Alexander M. Nicholson en werden gekenmerkt door instabiliteit;
• ze vervingen het eerder gebruikte circuit door een spoel en een condensator, die niet verschilden in hoge kwaliteitsfactor (tot 300) en afhankelijk waren van temperatuurveranderingen.

Even later werden kwartsresonatoren een integraal onderdeel van timers en klokken. Elektronische componenten met een natuurlijke resonantiefrequentie van 32768 Hz, die in een binaire 15-bits teller een tijdsinterval van 1 seconde instelt.

Apparaten worden tegenwoordig gebruikt in:

• quartz horloges, die hen de nauwkeurigheid van het werk bieden, ongeacht de omgevingstemperatuur;
• meetinstrumenten, waardoor ze een hoge nauwkeurigheid van indicatoren garanderen;
• mariene echoloodsen, die worden gebruikt bij onderzoek en het maken van bodemkaarten, het repareren van riffen, ondiepten, het zoeken naar objecten in het water;
• circuits die overeenkomen met referentieoscillatoren die frequenties synthetiseren;
• schema's gebruikt voor golfindicatie van SSB of telegraafsignaal;
• radiostations met een DSB-signaal met een middenfrequentie;
• banddoorlaatfilters superheterodyne type ontvangers, die stabieler en van goede kwaliteit zijn dan LC-filters.

Apparaten zijn vervaardigd met verschillende gevallen. Ze zijn onderverdeeld in output, gebruikt bij bulkmontage, en SMD, gebruikt bij opbouwmontage.

Hun werking hangt af van de betrouwbaarheid van het schakelcircuit, wat van invloed is op:

• frequentieafwijking van de vereiste waarde, parameterstabiliteit;
• apparaat verouderingssnelheid;
• laad capaciteit.

Eigenschappen van een kwartsresonator

Overtreft eerder bestaande analogen, wat het apparaat onmisbaar maakt in veel elektronische circuits en de reikwijdte van het apparaat verklaart.Dit wordt bevestigd door het feit dat in het eerste decennium sinds de uitvinding in de Verenigde Staten (andere landen niet meegerekend) meer dan 100 duizend stuks apparaten zijn geproduceerd.

Een van de positieve eigenschappen van kwartsresonatoren, die de populariteit en vraag naar apparaten verklaren:

• goede kwaliteitsfactor, waarvan de waarden - 104-106 - de parameters van eerder gebruikte analogen overschrijden (ze hebben een kwaliteitsfactor van 300);
• kleine afmetingen, die kunnen worden gemeten in fracties van een millimeter;
• weerstand tegen temperatuur, zijn schommelingen;
• lange levensduur;
• gemak van fabricage;
• de mogelijkheid om cascadefilters van hoge kwaliteit te bouwen zonder handmatige instellingen te gebruiken.

Kwartsresonatoren hebben ook nadelen:

• externe elementen stellen u in staat de frequentie in een smal bereik aan te passen;
• een fragiele structuur hebben;
• tolereer geen overmatige hitte.

Het werkingsprincipe van een kwartsresonator:

Het apparaat werkt op basis van het piëzo-elektrisch effect, dat zich manifesteert op een kwartsplaat, en bij lage temperatuur. Het element is uit een enkel kwartskristal gesneden, waarbij de gespecificeerde hoek in acht wordt genomen. Deze laatste bepaalt de elektrochemische parameters van de resonator.

De platen zijn aan beide zijden gecoat met een laag zilver (platina, nikkel, goud zijn geschikt). Daarna worden ze stevig vastgezet in de behuizing, die verzegeld is. Het apparaat is een oscillerend systeem dat zijn eigen resonantiefrequentie heeft.

Wanneer de elektroden worden onderworpen aan een wisselspanning, buigt, trekt samen, verschuift de kwartsplaat, die een piëzo-elektrische eigenschap heeft (afhankelijk van het type verwerking van het kristal). Tegelijkertijd verschijnt er een tegen-EMF in, zoals het gebeurt in een inductor die zich in een oscillerend circuit bevindt.

Wanneer een spanning wordt aangelegd met een frequentie die samenvalt met de natuurlijke trillingen van de plaat, dan wordt resonantie waargenomen in het apparaat. Tegelijkertijd:

• een element van kwarts verhoogt de amplitude van oscillaties;
• de weerstand van de resonator wordt sterk verminderd.

De energie die nodig is om oscillaties in stand te houden is laag bij gelijke frequenties.

Aanduiding van een kwartsresonator op het elektrische circuit

Het apparaat wordt op dezelfde manier aangeduid als een condensator. Verschil: tussen de verticale segmenten is een rechthoek geplaatst - het symbool van een plaat van kwartskristal. De zijkanten van de rechthoek en de condensatorplaat zijn gescheiden door een opening. In de buurt van het diagram kan een letteraanduiding van het apparaat staan ​​- QX.

Hoe een kwartsresonator te testen?

Problemen met kleine apparaten ontstaan ​​als ze een harde klap krijgen. Dit gebeurt wanneer apparaten met resonatoren in het ontwerp vallen. Deze laatste falen en moeten worden vervangen volgens dezelfde parameters.

Om de prestaties van de resonator te controleren, is een tester vereist. Het is samengesteld volgens een circuit op basis van een KT3102-transistor, 5 condensatoren en 2 weerstanden (het apparaat lijkt op een kwartsoscillator die op een transistor is gemonteerd).

Het apparaat moet worden aangesloten op de basis van de transistor en de negatieve pool in de aangesloten verbindingen, verbindingen, beschermen door een beschermende condensator te installeren. De voeding van het schakelcircuit is constant - 9V. Bovendien verbinden ze met de ingang van de transistor, met de uitgang ervan - via de condensator - een frequentiemeter, die de frequentieparameters van de resonator vastlegt.

Het schema wordt gebruikt bij het opzetten van het oscillatiecircuit.Wanneer de resonator in goede staat is, produceert hij oscillaties die leiden tot het verschijnen van een wisselspanning aan de emitter van de transistor. Bovendien valt de spanningsfrequentie samen met een soortgelijke karakteristiek van de resonator.

Het apparaat is defect als de frequentiemeter het optreden van een frequentie niet detecteert of de aanwezigheid van een frequentie vaststelt, maar deze ofwel veel afwijkt van de nominale waarde, ofwel sterk verandert wanneer de behuizing wordt verwarmd met een soldeerbout.

Vergelijkbare artikelen: