A razão para a criação deste dispositivo foi um número considerável de ressonadores de quartzo acumulados, comprados e soldados de placas diferentes, e muitos não tinham nenhuma designação. Viajando pelas extensões intermináveis \u200b\u200bda Internet e tentando coletar e administrar vários, decidiu-se criar algo próprio. Depois de muitos experimentos com geradores diferentes, tanto em lógicas digitais diferentes quanto em transistores, optei pelo 74HC4060, embora também não tenha sido possível eliminar as auto-oscilações, mas como se viu, isso não interferiu no funcionamento do dispositivo.

Circuito medidor de quartzo

O dispositivo é baseado em dois geradores CD74HC4060 (74HC4060 não estava na loja, mas a julgar pelo datasheet eles são ainda mais "frios"), um trabalha em baixa frequência, o outro em alta frequência. A frequência mais baixa que eu tinha era um cristal de relógio e a mais alta era um cristal não harmônico de 30 MHz. Por causa de sua tendência à autoexcitação, foi decidido trocar os geradores simplesmente trocando a tensão de alimentação, que é indicada pelos LEDs correspondentes. Depois dos geradores, instalei um repetidor na lógica. Talvez em vez de resistores R6 e R7, seja melhor instalar capacitores (eu mesmo não verifiquei).

Como se viu, não apenas cristais de quartzo são lançados no dispositivo, mas também todos os tipos de filtros com duas ou mais pernas, que foram conectados com sucesso aos conectores correspondentes. Um condensador de "duas pernas" semelhante a um de cerâmica começou a 4 MHz, que mais tarde foi usado com sucesso em vez de um ressonador de quartzo.

As imagens mostram que dois tipos de conectores são usados \u200b\u200bpara verificar os componentes do rádio. O primeiro é feito de partes dos painéis - para as partes de saída, e o segundo é um pedaço da placa colada e soldada nas trilhas através dos orifícios correspondentes - para ressonadores de quartzo SMD. Para a exibição das informações, foi utilizado um frequencímetro simplificado no microcontrolador PIC16F628 ou PIC16F628A, que muda automaticamente o limite de medição, ou seja, a frequência no indicador estará tanto em kHzou em MHz.

Sobre os detalhes do dispositivo

Parte da placa é montada em peças de saída e parte em SMD. A placa é projetada para o indicador LCD "Winstar", WH1601A de linha única (este é aquele com os contatos no canto superior esquerdo), os pinos 15 e 16, que são usados \u200b\u200bpara iluminação de fundo, não são separados, mas quem precisar pode adicionar trilhas e detalhes para si. Não configurei a luz de fundo, pois usei um indicador sem luz de fundo de algum telefone no mesmo controlador, mas primeiro havia um Winstar. Além de WH1601A, você pode usar WH1602B - duas linhas, mas a segunda linha não será usada. Em vez de um transistor, que no circuito, você pode usar qualquer um da mesma condutividade, de preferência com um h21 maior. A placa tem duas entradas de alimentação, uma do mini USB, outra através do bridge e 7805. Há também um lugar para um estabilizador em outro gabinete.

Configurando o dispositivo

Ao configurar com o botão S1, ative o modo LF (o LED VD1 acenderá) e conectando um ressonador de quartzo de 32768 Hz (de preferência da placa-mãe do computador) ao conector correspondente com o capacitor trimmer C11, defina a frequência para 32768 Hz no indicador. O resistor R8 define a sensibilidade máxima. Todos os arquivos - placas, firmware, fichas técnicas dos elementos de rádio usados \u200b\u200be muito mais, baixe no arquivo. Autor do projeto - nefedot.

Discuta o artigo DISPOSITIVO PARA VERIFICAR A FREQUÊNCIA DO QUARTZO

Um ressonador de quartzo é um dispositivo eletrônico baseado no efeito piezoelétrico e na ressonância mecânica. É utilizado por emissoras de rádio, onde define a frequência da portadora, em horas e timers, fixando neles um intervalo de 1 segundo.

O que é e por que é necessário

O dispositivo é uma fonte de oscilações harmônicas de alta precisão. Possui, quando comparado com análogos, maior eficiência, parâmetros estáveis.

As primeiras amostras de dispositivos modernos apareceram em estações de rádio em 1920-1930. como elementos com operação estável, capazes de definir a frequência da portadora. Eles:

• substituíram os ressonadores de cristal, que operavam com o sal de Rochelle, que surgiram em 1917 como resultado da invenção de Alexander M. Nicholson e eram notáveis \u200b\u200bpor sua instabilidade;
• substituiu o circuito usado anteriormente por uma bobina e um capacitor, que não diferia em alto fator Q (até 300) e dependia de mudanças de temperatura.

Um pouco mais tarde, os ressonadores de quartzo tornaram-se parte integrante dos cronômetros e relógios. Componentes eletrônicos com frequência de ressonância natural de 32.768 Hz, que em um contador binário de 15 bits define o intervalo de tempo igual a 1 segundo.

Os dispositivos são usados \u200b\u200bhoje em:

• relógios de quartzo, garantindo sua precisão independentemente da temperatura ambiente;
• instrumentos de medição, garantindo-lhes alta precisão dos indicadores;
• eco-sondas marinhas, que são utilizadas na pesquisa e criação de mapas de fundo, fixação de recifes, cardumes, busca de objetos na água;
• circuitos correspondentes aos osciladores de referência de síntese de frequência;
• esquemas usados \u200b\u200bpara forma de onda SSB ou sinal telegráfico;
• emissoras de rádio com sinal DSB com freqüência intermediária;
• filtros passa-banda de receptores super-heteródinos, que são mais estáveis \u200b\u200be melhores do que os filtros LC.

Os dispositivos são fabricados com diferentes invólucros. Eles são divididos em lead-out, usado na montagem volumétrica, e SMD, usado na montagem saliente.

Seu trabalho depende da confiabilidade do circuito de comutação, que afeta:

• desvio de frequência do valor necessário, estabilidade de parâmetro;
• taxa de envelhecimento do dispositivo;
• capacidade de carregamento.

Propriedades do ressonador de quartzo

Ultrapassa as contrapartes pré-existentes, o que torna o dispositivo indispensável em muitos circuitos eletrônicos e explica a abrangência do dispositivo. Isso é confirmado pelo fato de que na primeira década desde a invenção nos Estados Unidos (sem contar outros países), foram produzidos mais de 100 mil aparelhos.

Entre as propriedades positivas dos ressonadores de quartzo, o que explica a popularidade e a demanda por dispositivos:

• fator de boa qualidade, cujos valores - 104-106 - excedem os parâmetros dos análogos usados \u200b\u200banteriormente (têm fator de qualidade de 300);
• pequenas dimensões, que podem ser medidas em frações de milímetro;
• resistência à temperatura, suas flutuações;
• longa vida útil;
• facilidade de fabricação;
• a capacidade de construir filtros em cascata de alta qualidade sem usar configurações manuais.

Os ressonadores de quartzo também têm desvantagens:

• elementos externos permitem sintonizar a frequência em uma faixa estreita;
• têm uma estrutura frágil;
• não tolere calor excessivo.

O princípio de operação de um ressonador de quartzo

O dispositivo funciona com base no efeito piezoelétrico, que se manifesta em uma placa de quartzo, aliás, de baixa temperatura. O elemento é cortado de um cristal de quartzo sólido, observando o ângulo especificado. Este último determina os parâmetros eletroquímicos do ressonador.

As placas são revestidas em ambos os lados com uma camada de prata (platina, níquel, ouro são adequados). Em seguida, eles são firmemente fixados na caixa, que é selada. O dispositivo é um sistema oscilatório que possui sua própria frequência de ressonância.

Quando os eletrodos são expostos a uma tensão alternada, a placa piezoelétrica de quartzo se dobra, se contrai, se tesoura (dependendo do tipo de processamento do cristal). Ao mesmo tempo, um contra-EMF aparece nele, como acontece em uma bobina de indutância localizada em um circuito oscilatório.

Quando uma voltagem é aplicada com uma frequência que coincide com as vibrações naturais da placa, então uma ressonância é observada no dispositivo. Simultaneamente:

• para um elemento de quartzo, a amplitude de vibração aumenta;
• a resistência do ressonador é bastante reduzida.

A energia necessária para manter as vibrações é baixa no caso de frequências iguais.

Designação de um ressonador de quartzo no diagrama elétrico

O dispositivo é designado de forma semelhante a um capacitor. Diferença: um retângulo é colocado entre as linhas verticais - um símbolo de uma placa feita de um cristal de quartzo. Uma lacuna separa os lados do retângulo e a placa do capacitor. Ao lado do diagrama, pode haver uma letra de designação do dispositivo - QX.

Como verificar um ressonador de cristal

Surgem problemas com pequenos aparelhos se forem atingidos com força. Isso acontece quando os dispositivos contendo ressonadores são descartados. Este último falha e requer substituição de acordo com os mesmos parâmetros.

Verificar a operabilidade do ressonador requer um testador. É montado de acordo com o esquema baseado no transistor KT3102, 5 capacitores e 2 resistores (o dispositivo é semelhante a um gerador de quartzo montado em um transistor).

O dispositivo deve ser conectado nas conexões conectadas, conexões na base do transistor e no pólo negativo, protegendo com a instalação de um capacitor de proteção. A fonte de alimentação do circuito de comutação é constante - 9V. O plus é conectado à entrada do transistor, à sua saída - por meio de um capacitor - um frequencímetro, que fixa os parâmetros de frequência do ressonador.

O esquema é usado ao ajustar o circuito de oscilação. Quando o ressonador está em bom estado de funcionamento, quando conectado, ele emite oscilações que levam ao aparecimento de uma tensão alternada no emissor do transistor. Além disso, a frequência da tensão coincide com uma característica semelhante do ressonador.

O dispositivo falha se o contador de frequência não registra a ocorrência de frequência ou determina a presença de uma frequência, mas é muito diferente do valor nominal, ou quando a caixa é aquecida com um ferro de solda, muda muito.

Como verificar um ressonador de quartzo? Verificando ressonadores de quartzo

As oscilações assumem um dos papéis mais importantes no mundo moderno. Então, existe até a chamada teoria das cordas, que afirma que tudo ao nosso redor são apenas ondas. Mas existem outras opções para usar esse conhecimento, e uma delas é um ressonador de quartzo. Acontece que não importa que equipamento falhe de vez em quando, e eles não são exceção. Como você pode ter certeza de que ele ainda está funcionando corretamente após um incidente negativo?

Vamos dizer uma palavra sobre um ressonador de quartzo

Um ressonador de quartzo é um análogo de um circuito oscilatório baseado em indutância e capacitância. Mas entre eles há uma diferença em favor do primeiro. Como está claro, o conceito de fator de qualidade é usado para as propriedades do circuito oscilatório. Em um ressonador à base de quartzo, ele atinge valores muito altos - na faixa de 10 5 -10 7. Além disso, é mais eficiente para todo o circuito à medida que a temperatura muda, o que se traduz em maior vida útil para peças como capacitores. A designação dos ressoadores de quartzo no diagrama é realizada na forma de um retângulo colocado verticalmente, que é "preso" por placas em ambos os lados. Do lado de fora nos desenhos, eles se parecem com um híbrido de um capacitor e um resistor.

Como funciona um ressonador de quartzo?

Uma placa, anel ou barra é cortada de um cristal de quartzo. Pelo menos dois eletrodos são aplicados a ele, que são tiras condutoras. A placa é fixa e possui sua própria frequência ressonante de vibrações mecânicas. Quando a tensão é aplicada aos eletrodos, devido ao efeito piezoelétrico, ocorre compressão, cisalhamento ou flexão (dependendo de como o quartzo foi cortado). O cristal oscilante em tais casos faz o trabalho como um indutor. Se a frequência da tensão fornecida for igual ou muito próxima de seus valores, então é necessária a menor quantidade de energia com diferenças significativas para manter o funcionamento. Agora você pode correr até a luz do principal obstáculo, e é por isso que, de fato, este artigo está sendo escrito sobre um ressonador de quartzo. como verificar seu desempenho? 3 métodos foram selecionados, os quais serão descritos.

Método número 1

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Aqui, o transistor KT368 desempenha o papel de um gerador. Sua frequência é determinada por um ressonador de quartzo. Quando a energia é aplicada, o gerador começa a funcionar. Ele cria pulsos que são iguais à frequência de sua ressonância fundamental. Sua seqüência passa por um capacitor, que é designado como C3 (100p). Ele filtra o componente DC e, em seguida, transmite o próprio pulso para um medidor de frequência analógico, que é construído em 2 diodos D9B e tais elementos passivos: um capacitor C4 (1n), um resistor R3 (100k) e um microamperímetro. Todos os outros elementos servem para a estabilidade do circuito e para que nada se queime. Dependendo da frequência definida, a tensão que está no capacitor C4 pode mudar. Este é um método bastante indicativo e sua vantagem é a facilidade. E, consequentemente, quanto mais alta a tensão, mais alta a frequência do ressonador. Mas existem certas limitações: você deve experimentá-lo neste circuito apenas nos casos em que estiver na faixa aproximada de 3 a 10 MHz. Verifica ressonadores de quartzoque vai além desses valores, geralmente não se enquadra na eletrônica de rádio amador, mas uma consideração mais aprofundada será dada ao desenho, cujo espectro é 1-10 MHz.

Como verificar um ressonador de cristal

O esquema usual para verificações ressonadores de quartzo, e se você adicionar ao circuito multímetro com possibilidade de medir ...

Verificando ressonadores de quartzo

O esquema usual para verificações desempenho de ressonadores de quartzo, bem como a possibilidade verificações frequência ...

Método número 2

Para aumentar a precisão, você pode conectar um medidor de frequência ou um osciloscópio à saída do gerador. Então será possível calcular o indicador desejado usando os números de Lissajous. Mas tenha em mente que, nesses casos, o quartzo é excitado, tanto nos harmônicos quanto na frequência fundamental, o que, por sua vez, pode dar um desvio significativo. Dê uma olhada nos diagramas acima (este e o anterior). Veja, existem vários métodos para encontrar a frequência e aqui você tem que experimentar. O principal é seguir as precauções de segurança.

Verificando dois de uma vez ressonadores de quartzo

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Este circuito permitirá que você descubra se dois resistores de quartzo estão operacionais, operando na faixa de 1 a 10 MHz. Além disso, graças a ela, você pode descobrir os sinais de choque que vão entre as frequências. Portanto, você pode não apenas encontrar desempenho, mas também escolher resistores de quartzo que são mais adequados um para o outro em termos de desempenho. O circuito é implementado com 2 osciladores mestres. O primeiro deles funciona com um ressonador de quartzo ZQ1 e é implementado em um transistor KT315B. De modo a verificar operabilidade, a tensão de saída deve ser superior a 1,2 V e pressione o botão SB1. O indicador indicado corresponde ao sinal de nível mais alto e unidade lógica. Dependendo do ressonador de quartzo, o valor necessário para o teste pode ser aumentado (a tensão pode ser aumentada para cada teste em 0,1 A-0,2 V em relação ao recomendado na nota oficial para o uso do mecanismo). Com tudo isso, a saída de DD1.2 terá 1, e DD1.3 - 0. Além disso, indicando o funcionamento do oscilador de cristal, o LED HL1 acenderá. O 2º mecanismo funciona de maneira semelhante e será informado pelo HL2. Se você iniciá-los imediatamente, o LED HL4 ainda acenderá.

Quando as frequências de 2 geradores são comparadas, seus sinais de saída de DD1.2 e DD1.5 são enviados para DD2.1 DD2.2. Nas saídas dos segundos inversores, o circuito recebe um sinal modulado por largura de pulso para posteriormente comparar as características. Você pode ver isso visualmente piscando o LED HL4. Para melhorar a precisão, adicione um contador de frequência ou um osciloscópio. Se as características reais diferirem em quilohertz, para determinar um cristal com mais frequência, pressione o botão SB2. Então, o primeiro ressonador diminuirá seus valores e o tom da batida dos sinais de luz será menor. Então, podemos dizer com segurança que ZQ1 é mais frequente do que ZQ2.

Ao verificar sempre:

1. Leia a anotação que o ressonador de cristal possui;
2. Siga as precauções de segurança.

Possíveis causas de falha

Existem muitos métodos para derivar seus próprios ressonador de quartzo fora de serviço. Vale a pena familiarizar-se com alguns dos mais populares para evitar problemas no futuro:

1. Quedas de altura. O motivo mais popular. Lembre-se: você sempre precisa manter seu local de trabalho em ordem e cuidar de suas ações.
2. A presença de tensão constante. Em geral, os ressonadores de quartzo não têm medo dele. Mas havia precedentes. Para verificar a operabilidade, ligue o capacitor de 1000 mF um por um - esta etapa o retornará à operação ou permitirá que você evite consequências negativas.
3. Amplitude de sinal muito grande. Você pode resolver esse problema usando vários métodos:

• Não é suficiente desviar a frequência de geração para o lado de forma que ela difira do indicador principal de ressonância mecânica do quartzo. Esta é uma opção mais difícil.
• Reduza o número de Volts que alimentam o próprio gerador. Esta é uma opção mais fácil.
• Verifique se fora ressonador de quartzo realmente fora de ordem. Portanto, um pré-requisito para uma queda na atividade pode ser um fluxo ou partículas estranhas (neste caso, deve ser perfeitamente limpo). Também pode ser que o isolamento tenha sido explorado muito intensamente e tenha perdido suas características. Para uma verificação de controle neste ponto, você pode soldar o "três pontos" no KT315 e verificá-lo com um eixo (você pode comparar imediatamente a atividade).

O equipamento digital moderno requer alta precisão, portanto, muitas vezes os dispositivos digitais contêm um ressonador de quartzo, que é um oscilador harmônico estável e confiável. Trabalhe digital com base nessa frequência constante e use-a para operar um dispositivo digital. Ressonadores de quartzo são uma substituição confiável para o circuito de oscilação, montados em um capacitor e um indutor.

O fator de qualidade do circuito de oscilação baseado na bobina e no capacitor não ultrapassa 300. É uma característica do circuito de oscilação, que determina o valor da banda de ressonância. A figura de mérito mostra quantas vezes a energia do sistema oscilante excede as perdas de energia durante um período de oscilação. Quanto maior o fator de qualidade, menos energia é perdida em um período e mais lentamente as oscilações amortecem. A capacitância de um condensador em um circuito convencional flutua dependendo da temperatura do meio. A quantidade de indutância da bobina também depende de muitos fatores. Existem até coeficientes correspondentes que determinam a dependência dos parâmetros desses elementos com a temperatura.

Os ressonadores de quartzo, em contraste com os circuitos de oscilação descritos acima, têm um fator Q muito alto, atingindo um valor de vários milhões. Ao mesmo tempo, a temperatura entre -40 +70 graus não afeta este parâmetro de forma alguma. A alta estabilidade de operação dos ressonadores de quartzo em qualquer temperatura levou ao seu uso difundido em eletrônica digital e engenharia de rádio.

Variedades

Por tipo de corpo:

• Para instalação volumétrica (cilíndrica e padrão).
• Para montagem em superfície.

Por material corporal:

• Metálico.
• Vidro.
• Plástico.

Pela forma da caixa:

• Volta.
• Retangular.
• Cilíndrico.
• Plano.

Pelo número de sistemas ressonantes:

• Solteiro.
• Duplo.

Para proteção do casco:

• Selado.
• Não selado.
• Vácuo.

Por nomeação:

• Filtrando.
• Gerador.

Uma propriedade importante dos ressonadores de quartzo para uma operação bem-sucedida é sua atividade. Mas não é determinado apenas por suas próprias propriedades. Todo o circuito elétrico afeta sua atividade.

Os ressonadores usados \u200b\u200bem filtros usam os mesmos modos de oscilação dos ressonadores de osciladores. Os filtros usam ressonadores a vácuo de 2 e 4 eletrodos. Para filtros multilink, os filtros de 4 eletrodos são usados \u200b\u200bcom mais frequência, pois são mais econômicos.

Princípio de operação e dispositivo

Ressonadores de quartzo funcionam com base em um efeito piezoelétrico formado em uma placa de quartzo. O quartzo é um cristal natural. É uma modificação do composto silício-oxigênio e tem a fórmula química SiO 2. A fração de massa do quartzo na crosta terrestre é de cerca de 60%, na forma livre de 12%. Outros minerais também podem conter quartzo.

Para a produção de ressonadores de quartzo, o quartzo de baixa temperatura é usado. Tem um efeito piezoelétrico pronunciado. A estabilidade química do quartzo é muito alta, apenas o ácido fluorídrico é capaz de dissolver o quartzo. Em termos de dureza, o quartzo está em segundo lugar depois do diamante. Uma placa de quartzo para um ressonador é feita cortando um pedaço de quartzo em um determinado ângulo. Dependendo desse ângulo de corte, a placa de quartzo possui diferentes parâmetros eletromecânicos.

Como resultado, um circuito oscilatório é formado com uma frequência de ressonância natural, que determina o funcionamento de todo o ressonador. Se uma voltagem alternada com uma frequência de ressonância for aplicada aos eletrodos da placa, então um efeito de ressonância ocorrerá e a amplitude das oscilações da placa aumentará significativamente. Nesse caso, o ressonador diminuirá sua resistência em uma quantidade significativa. Este processo é semelhante ao processo que ocorre em um circuito de oscilação em série (baseado em uma bobina e um capacitor). As perdas de energia durante a excitação de um ressonador de quartzo na frequência de ressonância são muito pequenas, já que o fator Q do circuito de oscilação de quartzo é muito alto.

Este circuito equivalente consiste em:

• R - Resistência.
• C1 - Capacidade.
• eu - Indutância.
• C2 - A capacidade elétrica estática das placas juntamente com os suportes.

Esses elementos determinam os parâmetros eletromecânicos da placa de quartzo. Se você remover os elementos de montagem, obterá um contorno sequencial LC... Quando montado em uma placa de circuito, o ressonador de quartzo não tolera calor excessivo, pois sua estrutura é muito frágil. O forte aquecimento pode deformar o suporte e os eletrodos, o que afeta o funcionamento do ressonador de quartzo acabado. O quartzo perde completamente suas propriedades piezoelétricas quando aquecido a uma temperatura de 5370 graus. No entanto, o ferro de solda não é capaz de aquecer tanto.

Em circuitos elétricos, um ressonador de quartzo é indicado por analogia com um capacitor, mas entre as placas há um retângulo simbolizando uma placa de quartzo. No diagrama, o ressonador é designado " QX».

Normalmente, um mau funcionamento do ressonador de quartzo é causado por um forte impacto ou queda do dispositivo em que está localizado. Neste caso, o ressonador deve ser substituído por um novo com os mesmos parâmetros. Esse mau funcionamento ocorre em dispositivos pequenos que são mais fáceis de derrubar ou danificar. Mas esses danos aos ressonadores não são comuns e, geralmente, o mau funcionamento do dispositivo reside em algo completamente diferente.

Como verificar ressonadores de quartzo

Para verificar o desempenho do ressonador, é montado um testador simples especial, que ajuda a verificar, além do funcionamento do ressonador, sua frequência de ressonância. O circuito de tal dispositivo é semelhante a um oscilador de cristal montado em um transistor.

Ao conectar um ressonador entre o pólo negativo e a base do transistor por meio de um capacitor de proteção, use um contador de frequência para medir a frequência de ressonância. Este esquema é adequado para ajustar contornos de vibração. Quando o circuito está ligado, um ressonador em funcionamento cria oscilações. Como resultado, uma tensão alternada aparece no emissor do transistor com a frequência de ressonância do ressonador em teste.

Se você conectar um medidor de frequência à saída do testador, poderá medir a frequência de ressonância. Com uma frequência estável e um leve aquecimento do corpo do ressonador, a frequência não deve mudar significativamente. Se o contador de frequência não detectar a ocorrência da frequência, ou se mudar muito ou tiver grandes diferenças em relação ao nominal, o ressonador está inutilizável e precisa ser substituído.

Ao usar esse testador para ajustar os circuitos, a capacidade C1 é necessária. Mas ao verificar a saúde dos ressonadores, sua presença no circuito não é necessária. Nesse caso, o circuito oscilatório é simplesmente conectado no lugar do ressonador de quartzo e o testador começa a criar oscilações da mesma maneira.

O testador, feito de acordo com o esquema considerado, provou-se bem com uma frequência de 15-20 megahertz. Para outros intervalos, você pode encontrar outros circuitos montados em microcircuitos e outros componentes.

Âmbito de aplicação

Devido à estabilidade dos parâmetros dos ressonadores de quartzo, eles são amplamente utilizados em diversos campos.

• Muitos dispositivos de medição operar com base em tais ressonadores, enquanto a precisão da medição é muito alta.
• A placa piezoelétrica é usada como um ressonador em ecobatímetro marinho identificar objetos localizados na água, estudar o fundo do mar, determinar a localização de cardumes e recifes. Isso permite o estudo da vida no oceano em áreas de mar profundo, bem como a criação de mapas precisos do fundo do mar.
• PARA ressonadores de cristal encontraram grande popularidade em relógio de quartzo , uma vez que a frequência de vibração de uma placa de quartzo é praticamente independente da temperatura e tem uma pequena mudança relativa na frequência.

Os ressonadores de quartzo estão ampliando seu escopo de uso, a demanda por eles é cada vez maior, pois possuem parâmetros metrológicos e eficiência operacional aumentados.

A tecnologia digital moderna requer alta precisão, por isso não é nenhuma surpresa que quase qualquer dispositivo digital, que não chamaria a atenção do homem comum hoje, contenha um ressonador de quartzo dentro.

Ressonadores de quartzo em diferentes frequências são necessários como fontes confiáveis \u200b\u200be estáveis \u200b\u200bde oscilações harmônicas, de modo que o microcontrolador digital possa contar com a frequência de referência e operar com ela no futuro, durante a operação do dispositivo digital. Assim, um ressonador de quartzo é um substituto confiável para um circuito LC oscilante.

Se considerarmos um circuito oscilatório simples que consiste em e, então rapidamente descobre-se que o fator de qualidade de tal circuito no circuito não ultrapassará 300, além disso, a capacitância do capacitor irá flutuar dependendo da temperatura ambiente, o mesmo acontecerá com a indutância.

Não é à toa que capacitores e bobinas têm parâmetros como TKE - o coeficiente de temperatura da capacitância e TKI - o coeficiente de temperatura da indutância, mostrando o quanto os principais parâmetros desses componentes mudam com uma mudança em sua temperatura.

Ao contrário dos circuitos oscilatórios, os ressonadores baseados em quartzo têm um fator de qualidade inatingível para circuitos oscilatórios, que é medido em valores de 10.000 a 10.000.000, e a estabilidade de temperatura dos ressonadores de quartzo está fora de questão, porque a frequência permanece constante em qualquer valor de temperatura, geralmente na faixa de - 40 ° C a + 70 ° C

Portanto, devido à sua estabilidade de alta temperatura e fator de qualidade, os ressonadores de quartzo são usados \u200b\u200bem toda a engenharia de rádio e eletrônica digital.

Para definir a frequência do relógio, ele sempre precisa de um gerador de frequência do relógio no qual possa confiar com segurança, e esse gerador sempre precisa de um de alta frequência e alta precisão. É aqui que o ressonador de quartzo vem ao resgate. Obviamente, em algumas aplicações, os ressonadores piezocerâmicos com um fator Q de 1000 podem ser dispensados, e tais ressonadores são suficientes para brinquedos eletrônicos e rádios domésticos, mas o quartzo é necessário para dispositivos mais precisos.

O funcionamento de um ressonador de quartzo é baseado em uma placa de quartzo. O quartzo é uma modificação polimórfica do dióxido de silício SiO2 e ocorre naturalmente na forma de cristais e pedras. Na forma livre, o quartzo na crosta terrestre é cerca de 12%, além disso, na forma de misturas na composição de outros minerais, o quartzo também está contido e, em geral, na crosta terrestre mais de 60% de quartzo (fração de massa).

O quartzo de baixa temperatura com propriedades piezoelétricas pronunciadas é adequado para a criação de ressonadores. O quartzo é quimicamente muito estável e só pode ser dissolvido em ácido fluorídrico. Em termos de dureza, o quartzo é superior à opala, mas não atinge o diamante.

Ao fazer uma placa de quartzo, uma peça é cortada de um cristal de quartzo em um ângulo estritamente especificado. Dependendo do ângulo de corte, a placa de quartzo resultante será diferente em suas propriedades eletromecânicas.

É assim que se obtém um sistema oscilatório, que possui sua própria frequência ressonante, e o ressonador de quartzo assim obtido possui sua própria frequência ressonante, determinada por parâmetros eletromecânicos.

Agora, se você aplicar uma tensão alternada de uma determinada frequência ressonante aos eletrodos de metal do plástico, o fenômeno da ressonância aparecerá, e a amplitude das vibrações harmônicas da placa aumentará significativamente. Nesse caso, a resistência do ressonador diminuirá bastante, ou seja, o processo é semelhante ao que ocorre em um circuito oscilatório em série. Devido ao alto fator de qualidade de tal "circuito oscilatório", as perdas de energia durante sua excitação na frequência de ressonância são desprezíveis.

No circuito equivalente: C2 - capacidade elétrica estática das placas com suportes, L - indutância, C1 - capacitância, R - resistência, refletindo as propriedades eletromecânicas da placa de quartzo instalada. Se você remover os elementos de montagem, um circuito LC serial permanecerá.

Durante a instalação em uma placa de circuito impresso, o ressonador de quartzo não deve ser superaquecido, pois sua estrutura é bastante frágil, e o superaquecimento pode levar à deformação dos eletrodos e do suporte, o que certamente afetará o funcionamento do ressonador no dispositivo acabado. Se você aquecer o quartzo a 5730 ° C, ele perderá completamente suas propriedades piezoelétricas, mas, felizmente, é impossível aquecer o elemento com um ferro de solda a essa temperatura.

A designação de um ressonador de quartzo no diagrama é semelhante à designação de um capacitor com um retângulo entre as placas (placa de quartzo) e com a inscrição "ZQ" ou "Z".

Freqüentemente, a causa de danos a um ressonador de quartzo é uma queda ou forte impacto do dispositivo no qual ele está instalado, sendo necessário substituir o ressonador por um novo com a mesma frequência de ressonância. Esses danos são típicos de dispositivos de pequeno porte que são fáceis de largar. No entanto, de acordo com as estatísticas, esses danos aos ressonadores de quartzo são extremamente raros e, mais frequentemente, o mau funcionamento do dispositivo é causado por outro motivo.

Para verificar a capacidade de manutenção de um ressonador de quartzo, você pode montar uma pequena sonda que ajudará não apenas a se certificar de que o ressonador está funcionando, mas também a ver sua frequência de ressonância. O circuito da sonda é um circuito oscilador de cristal de transistor único típico.

Ligando o ressonador entre a base e o negativo (é possível através de um capacitor de proteção em caso de curto-circuito no ressonador), resta medir a frequência ressonante com um frequencímetro. Este esquema também é adequado para o ajuste preliminar de circuitos oscilatórios.

Quando o circuito é ligado, um ressonador em funcionamento contribuirá para a geração de oscilações e uma tensão alternada pode ser observada no emissor do transistor, cuja frequência corresponderá à frequência ressonante fundamental do ressonador de quartzo em teste.

Ao conectar um medidor de frequência à saída da sonda, o usuário pode observar esta frequência ressonante. Se a frequência for estável, se um leve aquecimento do ressonador por um ferro de solda elevado não levar a um forte desvio de frequência, então o ressonador está em boas condições. Se não houver geração, ou a frequência flutuar ou se revelar completamente diferente do que deveria ser para o componente em teste, o ressonador está com defeito e deve ser substituído.

Esta ponta de prova também é conveniente para o ajuste preliminar dos circuitos oscilatórios, neste caso o capacitor C1 é necessário, embora possa ser excluído do circuito durante a verificação dos ressonadores. O circuito é simplesmente conectado no lugar do ressonador e o circuito começa a oscilar de maneira semelhante.

A sonda montada de acordo com o esquema acima funciona muito bem em frequências de 15 a 20 MHz. Para outras faixas, você sempre pode procurar circuitos na Internet, já que existem muitos deles, tanto em componentes discretos quanto em um microcircuito.