Un ressonador de quars és un dispositiu electrònic basat en l'efecte piezoelèctric, així com en la ressonància mecànica. És utilitzat per les emissores de ràdio, on estableix la freqüència de la portadora, en hores i temporitzadors, fixant-hi un interval d'1 segon.
Contingut
Què és i per què és necessari
El dispositiu és una font que proporciona oscil·lacions harmòniques d'alta precisió. Té, en comparació amb els anàlegs, una major eficiència de treball, paràmetres estables.
Les primeres mostres d'aparells moderns van aparèixer a les emissores de ràdio el 1920-1930. com a elements amb un funcionament estable, capaços d'establir la freqüència portadora. Ells són:
- van substituir els ressonadors de cristall de sal de Rochelle, que van aparèixer el 1917 arran de la invenció d'Alexander M. Nicholson i es van caracteritzar per la inestabilitat;
- van substituir el circuit utilitzat anteriorment per una bobina i un condensador, que no es diferenciaven en un factor d'alta qualitat (fins a 300) i depenien dels canvis de temperatura.
Una mica més tard, els ressonadors de quars es van convertir en una part integral dels temporitzadors i rellotges. Components electrònics amb una freqüència de ressonància natural de 32768 Hz, que en un comptador binari de 15 bits estableix un interval de temps d'1 segon.
Els dispositius s'utilitzen avui en dia a:
- rellotges de quars, proporcionant-los la precisió del treball, independentment de la temperatura ambient;
- instruments de mesura, garantint-los una alta precisió dels indicadors;
- ecosonda marins, que s'utilitzen en la recerca i creació de mapes de fons, fixació d'esculls, fons, recerca d'objectes a l'aigua;
- circuits corresponents a oscil·ladors de referència sintetitzant freqüències;
- esquemes utilitzats per a la indicació d'ona de SSB o senyal de telègraf;
- estacions de ràdio amb un senyal DSB amb una freqüència intermèdia;
- filtres de pas de banda receptors de tipus superheterodins, que són més estables i de bona qualitat que els filtres LC.
Els dispositius es fabriquen amb diferents estoigs. Es divideixen en sortida, utilitzat en muntatge a granel, i SMD, utilitzat en muntatge superficial.
El seu funcionament depèn de la fiabilitat del circuit de commutació, que afecta:
- desviació de freqüència del valor requerit, estabilitat del paràmetre;
- taxa d'envelliment del dispositiu;
- capacitat de càrrega.
Propietats d'un ressonador de quars
Supera els anàlegs existents anteriorment, la qual cosa fa que el dispositiu sigui indispensable en molts circuits electrònics i explica l'abast del dispositiu.Això es confirma pel fet que durant la primera dècada des de la invenció als Estats Units (sense comptar altres països) s'han produït més de 100 mil peces de dispositius.
Entre les propietats positives dels ressonadors de quars, que expliquen la popularitat i la demanda de dispositius:
- factor de bona qualitat, els valors dels quals - 104-106 - superen els paràmetres dels anàlegs utilitzats anteriorment (tenen un factor de qualitat de 300);
- petites dimensions, que es poden mesurar en fraccions de mil·límetre;
- resistència a la temperatura, les seves fluctuacions;
- llarga vida útil;
- facilitat de fabricació;
- la capacitat de crear filtres en cascada d'alta qualitat sense utilitzar la configuració manual.
Els ressonadors de quars també tenen desavantatges:
- els elements externs us permeten ajustar la freqüència en un rang estret;
- tenen una estructura fràgil;
- no tolereu la calor excessiva.
El principi de funcionament d'un ressonador de quars
El dispositiu funciona sobre la base de l'efecte piezoelèctric, que es manifesta en una placa de quars, ia baixa temperatura. L'element es talla d'un sol cristall de quars, observant l'angle especificat. Aquest últim determina els paràmetres electroquímics del ressonador.
Les plaques estan recobertes per ambdues cares amb una capa de plata (són adequats platí, níquel, or). A continuació, es fixen fermament a la carcassa, que està segellada. El dispositiu és un sistema oscil·latori que té la seva pròpia freqüència de ressonància.
Quan els elèctrodes estan sotmesos a una tensió alterna, la placa de quars, que té una propietat piezoelèctrica, es doblega, es contrau, es desplaça (segons el tipus de processament del cristall). Al mateix temps, hi apareix un contra-EMF, com passa en un inductor situat en un circuit oscil·latori.
Quan s'aplica una tensió amb una freqüència que coincideix amb les vibracions naturals de la placa, llavors s'observa una ressonància al dispositiu. Simultàniament:
- un element de quars augmenta l'amplitud de les oscil·lacions;
- la resistència del ressonador es redueix molt.
L'energia que es necessita per mantenir les oscil·lacions és baixa en el cas de freqüències iguals.
Designació d'un ressonador de quars al circuit elèctric
El dispositiu està designat de manera similar a un condensador. Diferència: entre els segments verticals es col·loca un rectangle, símbol d'una placa feta de cristall de quars. Els costats del rectangle i la placa del condensador estan separats per un buit. A prop del diagrama pot haver-hi una designació de lletra del dispositiu: QX.
Com provar un ressonador de quars
Els problemes amb els petits electrodomèstics sorgeixen si reben un fort cop. Això passa quan cauen dispositius que contenen ressonadors en el disseny. Aquests últims fallen i requereixen substitució segons els mateixos paràmetres.
Comprovar el rendiment del ressonador requereix un provador. Està muntat segons un circuit basat en un transistor KT3102, 5 condensadors i 2 resistències (el dispositiu és semblant a un oscil·lador de quars muntat en un transistor).
El dispositiu s'ha de connectar a la base del transistor i el pol negatiu a les connexions connectades, connexions, protegint mitjançant la instal·lació d'un condensador de protecció. L'alimentació del circuit de commutació és constant - 9V. A més, es connecten a l'entrada del transistor, a la seva sortida, a través del condensador, un mesurador de freqüència, que fixa els paràmetres de freqüència del ressonador.
L'esquema s'utilitza quan es configura el circuit d'oscil·lació.Quan el ressonador està en bon estat, quan està connectat, produeix oscil·lacions que provoquen l'aparició d'una tensió alterna a l'emissor del transistor. A més, la freqüència de tensió coincideix amb una característica similar del ressonador.
El dispositiu és defectuós si el freqüímetre no detecta l'aparició d'una freqüència o determina la presència d'una freqüència, però és molt diferent del valor nominal o canvia molt quan s'escalfa la caixa amb un soldador.
Articles semblants:
