Коливань приділяється одна з найважливіших ролей в 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 кварцовому резонаторі замовимо слово
Кварцовим резонатором називають аналог коливального контуру, що базується на індуктивності і ємності. Але між ними є різниця на користь першого. Як відомо, для характеристики коливального контуру використовують поняття добротності. В резонаторі на основі кварцу вона досягає дуже високих значень – в 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 кристалу кварцу вирізається пластинка, 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 напруги, то з-за п’єзоелектричного ефекту відбувається стиск, зсув або згинання (залежно від того, як вирізувався кварц). Коливний кристал в таких випадках робить роботу подібно котушці індуктивності. Якщо частота напруги, що подається, дорівнює або дуже близька до власних значень, то потрібно меншу кількість енергії при значних відмінностях для підтримки функціонування. Тепер можна переходити до висвітлення головної проблеми, із-за чого, власне, і пишеться ця стаття про кварцовий резонатор. Як перевірити його працездатність? Було відібрано 3 способи, про які й буде розказано.
Спосіб № 1
Тут транзистор КТ368 грає роль генератора. Його частота визначається кварцовим резонатором. Коли надходить живлення, 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 передає імпульс на аналоговий частотомір, який побудований на двох діодах Д9Б і таких пасивних елементах: конденсаторі С4 (1n), резисторі R3 (100к) і микроамперметре. Всі інші елементи служать для стабільності роботи схеми і щоб нічого не перегоріло. Залежно від встановленої частоти може змінюватися напруження, яке є на конденсаторі С4. Це досить приблизний спосіб і його перевага – легкість. І, відповідно, чим вище напруга, тим більша частота резонатора. Але існують певні обмеження: пробувати її на даній схемі слід тільки в тих випадках, якщо вона знаходиться в приблизних межах від трьох до десяти МГц. Перевірка кварцових резонаторів, що виходить за межі цих значень, зазвичай не підпадає під побутову радіоелектроніку, але далі буде розглянуто креслення, у якого діапазон – 1-10 МГц.
Спосіб № 2
Для збільшення точності можна до виходу генератора підключити частотомір або осцилограф. Тоді можна буде розрахувати шуканий показник, використовуючи фігури Ліссажу. Але майте на увазі, що в таких випадках кварц порушується, 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 – дотримуйте техніку безпеки.
Перевірка відразу двох кварцових резонаторів
Дана схема дозволить визначити, працездатні два кварцових резистора, які функціонують у межах від одного до десяти МГц. Також завдяки їй можна дізнатися сигнали поштовхів, які йдуть між частотами. Тому ви зможете не тільки визначити працездатність, але і підібрати кварцові резистори, які найбільш підходять один одному за своїми показниками. Схема реалізована за двома задають генераторами. Перший з них працює з кварцовим резонатором ZQ1 і реалізований на транзисторі КТ315Б. Щоб перевірити працездатність, напруга на виході повинна бути більше 1,2 В, і слід натиснути на кнопку SB1. Зазначений показник відповідає сигналу високого рівня і логічної одиниці. Залежно від кварцового резонатора може бути збільшено необхідне значення для перевірки (можна напруга кожну перевірку підвищувати на 0,1 А-0,2 В до рекомендованого в офіційній інструкції по використанню механізму). При цьому вихід DD1.2 буде мати 1, а DD1.3 – 0. Також, повідомляючи про роботу кварцового генератора, буде горіти 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 їх вихідні сигнали з DD1.2 і DD1.5 направляються на DD2.1 DD2.2. На виходах друге 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 частотомір або осцилограф. Якщо реальні показники відрізняються на килогерцы, то для визначення більш високочастотного кварцу натисніть на кнопку SB2. Тоді перший резонатор зменшить свої значення і тон биттів 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 в майбутньому уникнути якихось проблем:
- Падіння з висоти. Найпопулярніша причина. Пам’ятайте: завжди необхідно утримувати робоче місце в повному порядку і стежити за своїми діями.
- Присутність постійної напруги. В цілому кварцові резонатори не бояться його. Але прецеденти були. Для перевірки працездатності увімкніть послідовно конденсатор на 1000 мт – цей крок поверне його в дію або дозволить уникнути негативних наслідків.
- Занадто велика амплітуда сигналу. Вирішити дану проблему можна різними способами:
- Відвести частоту генерації трохи в сторону, 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 у такому разі його якісно очистити). Також може бути, що занадто активно експлуатувалася ізоляція, і вона втратила свої властивості. Для контрольної перевірки з цього пункту можна на КТ315 спаяти «трехточку» і перевірити осцом (одночасно можна порівняти активність).
Висновок
У статті було розглянуто, як перевірити працездатність таких елементів електричних схем, як частота кварцевого резонатора, а також їх властивість. Були обговорені способи встановлення необхідної інформації, а також можливі причини, чому вони виходять із ладу під час експлуатації. Але для уникнення негативних наслідків завжди працюйте з ясною головою – і тоді робота кварцового резонатора буде менше турбувати.
