Χαλαζία συντονιστή - δομή, αρχή λειτουργίας, πώς να ελέγξετε

Η σύγχρονη ψηφιακή τεχνολογία απαιτεί υψηλή ακρίβεια, οπότε δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι σχεδόν οποιαδήποτε ψηφιακή συσκευή, η οποία δεν θα τραβούσε την προσοχή του μέσου ανθρώπου σήμερα, περιέχει έναν συντονιστή χαλαζία μέσα.

Οι συντονιστές χαλαζία για διάφορες συχνότητες είναι απαραίτητες ως αξιόπιστες και σταθερές πηγές αρμονικών ταλαντώσεων, έτσι ώστε ο ψηφιακός μικροελεγκτής να μπορεί να βασίζεται στη συχνότητα αναφοράς και να λειτουργεί με αυτό στο μέλλον κατά τη λειτουργία της ψηφιακής συσκευής. Έτσι, ένας συντονιστής χαλαζία είναι μια αξιόπιστη αντικατάσταση για ένα κύκλωμα LC ταλαντώσεων.

Αν θεωρούμε ένα απλό ταλαντωτικό κύκλωμα, αποτελούμενο από πυκνωτή και επαγωγέα, γίνεται γρήγορα σαφές ότι ο συντελεστής ποιότητας ενός τέτοιου κυκλώματος στο κύκλωμα δεν θα υπερβαίνει τα 300, επιπλέον, η χωρητικότητα του πυκνωτή θα επιπλέει ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, το ίδιο θα συμβαίνει και με την αυτεπαγωγή.

Δεν υπάρχει τίποτα που οι πυκνωτές και οι πηνία έχουν παραμέτρους όπως TKE - συντελεστής θερμοκρασίας χωρητικότητας και TKI - συντελεστής θερμοκρασίας επαγωγικότητας, δείχνοντας πόσο οι βασικές παράμετροι αυτών των συστατικών αλλάζουν με τη θερμοκρασία τους.

Σε αντίθεση με τα κυκλώματα ταλαντώσεων, οι συντονιστές με βάση τον χαλαζία έχουν έναν συντελεστή Q μη ικανοποιητικό για τα ταλαντωτικά κυκλώματα, τα οποία μπορούν να μετρηθούν με τιμές από 10.000 έως 10.000.000 και η σταθερότητα της θερμοκρασίας των συντονιστών χαλαζία είναι εκτός ζήτησης, επειδή η συχνότητα παραμένει σταθερή σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, συνήθως από το εύρος από - 40 ° C έως +70 ° C.

Έτσι, λόγω της σταθερότητας υψηλής θερμοκρασίας και του συντελεστή ποιότητας, οι συντονιστές χαλαζία χρησιμοποιούνται παντού στην ραδιοεξοπλισμό και τα ψηφιακά ηλεκτρονικά.

Για εκχώρηση μικροελεγκτή ή επεξεργαστή συχνότητα ρολογιού, χρειάζεται πάντα μια γεννήτρια ρολογιού, στην οποία θα μπορούσε να βασιστεί αξιόπιστα, και αυτή η γεννήτρια χρειάζεται πάντα έναν υψηλής συχνότητας και υψηλής ακρίβειας. Εδώ ο συντονιστής χαλαζίας έρχεται στη διάσωση. Φυσικά, σε μερικές εφαρμογές, οι πιεζοηλεκτρικοί συντονιστές με συντελεστή ποιότητας 1000 μπορούν να απαλλαγούν και τέτοιοι συντονιστές επαρκούν για ηλεκτρονικά παιχνίδια και οικιακά ραδιόφωνα, αλλά απαιτείται χαλαζία για πιο ακριβείς συσκευές.

Η βάση του συντονιστή χαλαζία είναι πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμαπου προκύπτουν σε μια πλάκα χαλαζία. Ο χαλαζία είναι μια πολυμορφική τροποποίηση του διοξειδίου του πυριτίου SiO2, και βρίσκεται στη φύση με τη μορφή κρυστάλλων και βότσαλα. Η ελεύθερη μορφή στην κρούστα χαλαζία της γης είναι περίπου 12%, επιπλέον, με τη μορφή μειγμάτων, άλλα μέταλλα περιέχουν επίσης χαλαζία, και γενικά περισσότερο από 60% χαλαζία στο φλοιό της γης (κλάσμα μάζας).

Για τη δημιουργία αντηχείων, είναι κατάλληλο ο χαλαζίας χαμηλής θερμοκρασίας με έντονες πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες. Χημικά, ο χαλαζίας είναι πολύ σταθερός και μπορεί να διαλυθεί μόνο σε υδροφθορικό οξύ. Ο χαλαζίας είναι ανώτερος από σκληρότητα έως opal, αλλά δεν φθάνει το διαμάντι.

Στην κατασκευή μιας πλάκας χαλαζία, ένα κομμάτι κόβεται από ένα κρύσταλλο χαλαζία σε μια αυστηρά καθορισμένη γωνία. Ανάλογα με τη γωνία κοπής, η προκύπτουσα πλάκα χαλαζία διαφέρει στις ηλεκτρομηχανικές της ιδιότητες.

Πολλά εξαρτάται από τον τύπο της κοπής: συχνότητα, σταθερότητα θερμοκρασίας, σταθερότητα συντονισμού και απουσία ή παρουσία ψευδώς συντονισμένων συχνοτήτων. Στη συνέχεια, ένα στρώμα μετάλλου εφαρμόζεται στην πλάκα και στις δύο πλευρές, το οποίο μπορεί να είναι νικέλιο, λευκόχρυσο, αργύρου ή χρυσού, μετά το οποίο η πλάκα στερεώνεται με σκληρά σύρματα στη βάση της θήκης συντονισμού χαλαζία. Το τελευταίο βήμα - η περίπτωση είναι ερμητικά συναρμολογημένη.

Έτσι, αποκτάται ένα ταλαντωτικό σύστημα με τη δική του συχνότητα συντονισμού και ο συντονιστής χαλαζία που λαμβάνεται με αυτό τον τρόπο έχει τη δική του συχνότητα συντονισμού που καθορίζεται από ηλεκτρομηχανικές παραμέτρους.

Τώρα, εάν εφαρμοστεί μια εναλλασσόμενη τάση μίας δεδομένης συχνότητας συντονισμού στα μεταλλικά ηλεκτρόδια του πλαστικού, θα εμφανιστεί ένα φαινόμενο συντονισμού και το εύρος των αρμονικών ταλαντώσεων της πλάκας θα αυξηθεί πολύ σημαντικά. Σε αυτή την περίπτωση, η αντίσταση συντονισμού μειώνεται σημαντικά, δηλαδή, η διαδικασία είναι παρόμοια με ό, τι συμβαίνει σε ένα διαδοχικό ταλαντωτικό κύκλωμα. Λόγω του παράγοντα υψηλής ποιότητας ενός τέτοιου "κυκλωματικού κυκλώματος", η απώλεια ενέργειας κατά τη διάρκεια της διέγερσής του στη συντονισμένη συχνότητα είναι αμελητέα.

Στο ισοδύναμο κύκλωμα: C2 είναι η στατική ηλεκτρική χωρητικότητα των πλακών με υποδοχές, L είναι η επαγωγή, C1 είναι η χωρητικότητα, R είναι η αντίσταση, αντανακλώντας τις ηλεκτρομηχανικές ιδιότητες της εγκατεστημένης πλάκας χαλαζία. Αν αφαιρέσετε τα στοιχεία τοποθέτησης, παραμένει σταθερό κύκλωμα LC.

Κατά την εγκατάσταση σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, ένας συντονιστής χαλαζία δεν μπορεί να υπερθερμανθεί, επειδή ο σχεδιασμός του είναι αρκετά εύθραυστος και η υπερθέρμανση μπορεί να οδηγήσει σε παραμόρφωση των ηλεκτροδίων και του συγκρατητήρα, πράγμα που ασφαλώς θα επηρεάσει τη λειτουργία του συντονιστή στην τελική συσκευή. Εάν ο χαλαζίας θερμαίνεται στους 5730 ° C, θα χάσει εντελώς τις πιεζοηλεκτρικές του ιδιότητες, αλλά, ευτυχώς, είναι αδύνατον να θερμανθεί ένα στοιχείο με συγκολλητικό σίδερο σε μια τέτοια θερμοκρασία.

Ο χαρακτηρισμός του συντονιστή χαλαζία στο διάγραμμα είναι παρόμοιος με τον χαρακτηρισμό ενός πυκνωτή με ορθογώνιο μεταξύ των πλακών (πλάκα χαλαζία) και με την επιγραφή "ZQ" ή "Z".

Συχνά η αιτία βλάβης του συντονιστή χαλαζία είναι μια πτώση ή μια ισχυρή κρούση της συσκευής στην οποία είναι εγκατεστημένη και στη συνέχεια είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί ο συντονιστής με ένα νέο με την ίδια συχνότητα συντονισμού. Τέτοιες ζημιές είναι εγγενείς σε συσκευές μικρού μεγέθους που είναι εύκολο να πέσουν. Ωστόσο, σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, η βλάβη των συντονιστών χαλαζία είναι εξαιρετικά σπάνια και πιο συχνά η δυσλειτουργία της συσκευής προκαλείται από διαφορετικό λόγο.

Για να ελέγξετε τον συντονιστή χαλαζία για τη λειτουργικότητα, μπορείτε να συναρμολογήσετε έναν μικρό αισθητήρα ο οποίος θα βοηθήσει όχι μόνο να ελέγξει τη λειτουργικότητα του αντηχείου, αλλά και να δει τη συχνότητα συντονισμού του. Το κύκλωμα ανιχνευτή είναι ένα τυπικό κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου που χρησιμοποιεί ένα μόνο τρανζίστορ.

Με την ενεργοποίηση του συντονιστή μεταξύ της βάσης και του μείον (είναι δυνατόν μέσω ενός προστατευτικού πυκνωτή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στον αντηχείο), παραμένει η μέτρηση της συχνότητας συντονισμού με έναν μετρητή συχνότητας. Αυτό το κύκλωμα είναι επίσης κατάλληλο για προκαθορισμό των ταλαντωτικών κυκλωμάτων.

Όταν το κύκλωμα είναι ενεργοποιημένο, ένας υγιής συντονιστής θα συμβάλει στην δημιουργία ταλαντώσεων και μια εναλλασσόμενη τάση μπορεί να παρατηρηθεί στον εκπομπό του τρανζίστορ, η συχνότητα του οποίου θα αντιστοιχεί στη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού του δοκιμασμένου συντονιστή χαλαζία.

Συνδέοντας έναν μετρητή συχνότητας με την έξοδο του αισθητήρα, ο χρήστης θα μπορεί να παρακολουθεί αυτή τη συχνότητα συντονισμού. Εάν η συχνότητα είναι σταθερή, εάν μια ελαφρά θέρμανση του αντηχείου με ένα αυξημένο συγκολλητικό σίδερο δεν οδηγεί σε ισχυρή μετατόπιση της συχνότητας, τότε ο αντηχείο είναι σε καλή κατάσταση. Εάν δεν υπάρχει γενιά ή η συχνότητα θα επιπλεύσει ή θα αποδειχθεί τελείως διαφορετική από ό, τι θα έπρεπε να είναι για το δοκιμασμένο συστατικό, τότε ο αντηχείο είναι ελαττωματικός και πρέπει να αντικατασταθεί.

Αυτός ο ανιχνευτής είναι επίσης κατάλληλος για την προκαθορισμό των ταλαντωτικών κυκλωμάτων, στην περίπτωση αυτή απαιτείται ο πυκνωτής C1, παρόλο που μπορεί να αποκλειστεί από το κύκλωμα κατά τον έλεγχο των συντονιστών. Το κύκλωμα απλά συνδέεται αντί του συντονιστή και το κύκλωμα αρχίζει να παράγει ταλαντώσεις με παρόμοιο τρόπο.

Ο δειγματολήπτης συναρμολογούμενος σύμφωνα με το δεδομένο κύκλωμα λειτουργεί υπέροχα σε συχνότητες από 15 έως 20 MHz. Για άλλες σειρές, μπορείτε πάντα να ψάξετε για κυκλώματα στο Internet, καθώς υπάρχουν πολλά από αυτά, τόσο σε διακριτά εξαρτήματα όσο και σε μικροκυκλώματα.