Resonator kuarsa adalah perangkat elektronik yang dibangun di atas efek piezoelektrik, serta resonansi mekanis. Ini digunakan oleh stasiun radio, di mana ia mengatur frekuensi pembawa, dalam jam dan pengatur waktu, memperbaiki interval 1 detik di dalamnya.
Isi
Apa itu dan mengapa itu dibutuhkan
Perangkat adalah sumber yang menyediakan osilasi harmonik presisi tinggi. Ini memiliki, jika dibandingkan dengan analog, efisiensi kerja yang lebih besar, parameter yang stabil.
Sampel pertama perangkat modern muncul di stasiun radio pada 1920-1930. sebagai elemen dengan operasi yang stabil, mampu mengatur frekuensi pembawa. Mereka:
- mereka menggantikan resonator kristal garam Rochelle, yang muncul pada tahun 1917 sebagai hasil dari penemuan Alexander M. Nicholson dan dicirikan oleh ketidakstabilan;
- mereka mengganti sirkuit yang digunakan sebelumnya dengan koil dan kapasitor, yang tidak berbeda dalam faktor kualitas tinggi (hingga 300) dan tergantung pada perubahan suhu.
Beberapa saat kemudian, resonator kuarsa menjadi bagian integral dari pengatur waktu dan jam. Komponen elektronik dengan frekuensi resonansi alami 32768 Hz, yang dalam pencacah biner 15-bit menetapkan interval waktu 1 detik.
Perangkat yang digunakan saat ini di:
- jam tangan kuarsa, memberi mereka akurasi kerja, terlepas dari suhu sekitar;
- alat ukur, menjamin keakuratan indikator yang tinggi;
- sounder gema laut, yang digunakan dalam penelitian dan pembuatan peta dasar, memperbaiki karang, perairan dangkal, mencari objek di dalam air;
- sirkuit yang sesuai dengan frekuensi sintesis osilator referensi;
- skema yang digunakan untuk indikasi gelombang sinyal SSB atau telegraf;
- stasiun radio dengan sinyal DSB dengan frekuensi menengah;
- filter pas band penerima tipe superheterodyne, yang lebih stabil dan berkualitas baik daripada filter LC.
Perangkat diproduksi dengan kasing yang berbeda. Mereka dibagi menjadi output, digunakan dalam pemasangan massal, dan SMD, digunakan dalam pemasangan permukaan.
Operasi mereka tergantung pada keandalan sirkuit switching, yang mempengaruhi:
- penyimpangan frekuensi dari nilai yang diperlukan, stabilitas parameter;
- tingkat penuaan perangkat;
- Kapasitas beban.
Sifat-sifat resonator kuarsa
Melampaui analog yang ada sebelumnya, yang membuat perangkat sangat diperlukan di banyak sirkuit elektronik dan menjelaskan ruang lingkup perangkat.Hal ini diperkuat dengan fakta bahwa dalam dekade pertama sejak penemuan di Amerika Serikat (tidak termasuk negara lain) lebih dari 100 ribu keping perangkat telah diproduksi.
Di antara sifat positif resonator kuarsa, yang menjelaskan popularitas dan permintaan perangkat:
- faktor kualitas yang baik, yang nilainya - 104-106 - melebihi parameter analog yang digunakan sebelumnya (memiliki faktor kualitas 300);
- dimensi kecil, yang dapat diukur dalam pecahan milimeter;
- ketahanan terhadap suhu, fluktuasinya;
- umur panjang;
- kemudahan pembuatan;
- kemampuan untuk membuat filter kaskade berkualitas tinggi tanpa menggunakan pengaturan manual.
Resonator kuarsa juga memiliki kelemahan:
- elemen eksternal memungkinkan Anda untuk menyesuaikan frekuensi dalam rentang yang sempit;
- memiliki struktur yang rapuh;
- tidak mentolerir panas yang berlebihan.
Prinsip pengoperasian resonator kuarsa
Perangkat ini bekerja berdasarkan efek piezoelektrik, yang memanifestasikan dirinya pada pelat kuarsa, dan pada suhu rendah. Elemen dipotong dari kristal kuarsa tunggal, mengamati sudut yang ditentukan. Yang terakhir menentukan parameter elektrokimia resonator.
Pelat dilapisi di kedua sisi dengan lapisan perak (platinum, nikel, emas cocok). Kemudian mereka dipasang dengan kuat di rumah, yang disegel. Perangkat adalah sistem osilasi yang memiliki frekuensi resonansi sendiri.
Ketika elektroda dikenai tegangan bolak-balik, pelat kuarsa, yang memiliki sifat piezoelektrik, menekuk, berkontraksi, bergeser (tergantung pada jenis pemrosesan kristal). Pada saat yang sama, counter-EMF muncul di dalamnya, seperti yang terjadi pada induktor yang terletak di sirkuit osilasi.
Ketika tegangan diterapkan dengan frekuensi yang bertepatan dengan getaran alami pelat, maka resonansi diamati pada perangkat. Serentak:
- elemen kuarsa meningkatkan amplitudo osilasi;
- resistansi resonator sangat berkurang.
Energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan osilasi rendah dalam hal frekuensi yang sama.
Penunjukan resonator kuarsa pada sirkuit listrik
Perangkat ini ditunjuk mirip dengan kapasitor. Perbedaan: persegi panjang ditempatkan di antara segmen vertikal - simbol piring yang terbuat dari kristal kuarsa. Sisi persegi panjang dan pelat kapasitor dipisahkan oleh celah. Di dekat diagram mungkin ada penunjukan huruf perangkat - QX.
Cara menguji resonator kuarsa
Masalah dengan peralatan kecil muncul jika mereka menerima pukulan keras. Ini terjadi ketika perangkat yang mengandung resonator dalam desain jatuh. Yang terakhir gagal dan membutuhkan penggantian sesuai dengan parameter yang sama.
Memeriksa kinerja resonator memerlukan penguji. Itu dirakit sesuai dengan sirkuit berdasarkan transistor KT3102, 5 kapasitor dan 2 resistor (perangkat ini mirip dengan osilator kuarsa yang dirakit pada transistor).
Perangkat harus terhubung ke basis transistor dan kutub negatif di koneksi yang terhubung, koneksi, pelindung dengan memasang kapasitor pelindung. Catu daya dari rangkaian switching konstan - 9V. Plus, mereka terhubung ke input transistor, ke outputnya - melalui kapasitor - pengukur frekuensi, yang memperbaiki parameter frekuensi resonator.
Skema ini digunakan saat mengatur sirkuit osilasi.Ketika resonator dalam kondisi baik, ketika terhubung, menghasilkan osilasi yang mengarah pada munculnya tegangan bolak-balik pada emitor transistor. Selain itu, frekuensi tegangan bertepatan dengan karakteristik resonator yang serupa.
Perangkat rusak jika pengukur frekuensi tidak mendeteksi kemunculan frekuensi atau menentukan keberadaan frekuensi, tetapi nilainya jauh berbeda dari nilai nominalnya, atau sangat berubah ketika wadah dipanaskan dengan besi solder.
Artikel serupa:
