Честотомерът е полезно устройство в лабораторията на радиолюбител (особено при липса на осцилоскоп). В допълнение към честотомера, на мен лично често ми липсваше тестер за кварцов резонатор - твърде много дефектни продукти започнаха да пристигат от Китай. Случвало се е повече от веднъж да сглобите устройство, да програмирате микроконтролера, да запишете предпазители, така че да се клокне от външен кварц и това е - след запис на предпазителите, програмистът спира да вижда MK. Причината е „счупен“ кварц, по-рядко - „бъги“ микроконтролер (или внимателно премаркиран от китайците с добавяне, например, на буквата „А“ в края). И се натъкнах на до 5% от партидата с такива дефектни кварци , Между другото, доста добре познат китайски набор от честотни броячи Категорично не ми хареса кварцовият тестер на PIC микроконтролер и LED дисплей от Aliexpress, защото често вместо честотата показваше или времето в Зимбабве или честотите на „безинтересните“ хармоници (или може би нямах късмет).
Бих искал да кажа веднага, че Не е възможно да проверите кварцовия резонатор с помощта на мултицет. За да проверите кварцов резонатор с помощта на осцилоскоп, трябва да свържете сондата към един от кварцовите терминали, а земният крокодил към другия, но този метод не винаги дава положителен резултат, следното описва защо.
Една от основните причини за повредата на кварцов резонатор е баналното падане, така че ако дистанционното управление на телевизора или ключодържателят на автомобилната аларма спре да работи, тогава първото нещо, което трябва да направите, е да го проверите. Не винаги е възможно да се провери генерирането на платката, тъй като сондата на осцилоскопа има определен капацитет, който обикновено е около 100pF, тоест, когато свързваме сондата на осцилоскопа, свързваме кондензатор с номинална стойност 100pF. Тъй като капацитетът на кварцовите осцилаторни вериги е десетки и стотици пикофаради, по-рядко нанофаради, свързването на такъв капацитет въвежда значителна грешка в проектните параметри на веригата и съответно може да доведе до отказ на генериране. Капацитетът на сондата може да бъде намален до 20pF чрез настройване на делителя на 10, но това не винаги помага.
Въз основа на написаното по-горе можем да заключим, че за да тествате кварцов резонатор, ви е необходима верига, когато е свързана към която сондата на осцилоскопа няма да наруши генерирането, тоест веригата не трябва да усеща капацитета на сондата. Изборът падна върху генератор на Clapp с транзистори, а за да се предотврати прекъсване на генерирането, към изхода беше свързан емитерен повторител.
Ако държите дъската до светлината, можете да видите, че с помощта на бормашина се получават спретнати петна; ако пробиете с отвертка, те са почти чисти). По същество това е същият монтаж върху лепенките, само че лепенките не са залепени, а пробити.
Снимка на свредлото може да видите по-долу.
Сега нека да преминем директно към проверката на кварца. Първо, нека вземем кварц на 4.194304MHz.
Кварц на 8MHz.
Кварц на 14.31818MHz.
Кварц на 32MHz.
Бих искал да кажа няколко думи за хармониците, Хармоници- трептения с честота, кратна на основната, ако основната честота на кварцов резонатор е 8 MHz, тогава хармониците в този случай се наричат трептения на честоти: 24 MHz - 3-ти хармоник, 40 MHz - 5-ти хармоник и скоро. Някой може да се чуди защо в примера има само нечетни хармоници, защото Кварца не може да работи на четни хармоници!!!
Не намерих кварцов резонатор с честота по-висока от 32MHz, но дори този резултат може да се счита за отличен.
Очевидно е, че за начинаещ радиолюбител е за предпочитане метод без използване на скъп осцилоскоп, така че по-долу има диаграма за проверка на кварц с помощта на светодиод. Максималната кварцова честота, която успях да тествам с помощта на тази схема, е 14MHz, следващата стойност, която имах, беше 32MHz, но при нея генераторът не стартира, но има голяма разлика от 14MHz до 32MHz, най-вероятно ще работи до 20MHz.
Причината за създаването на това устройство беше значителен брой натрупани кварцови резонатори, както закупени, така и запоени от различни платки, а много от тях нямаха никакви маркировки. Пътувайки през огромните простори на Интернет и опитвайки се да сглобим и стартираме различни схеми на кварцови тестери, беше решено да измислим нещо свое. След много експерименти с различни генератори, както на различни цифрови логики, така и на транзистори, избрах 74HC4060, въпреки че също не беше възможно да се елиминират собствените трептения, но както се оказа, това не създава смущения по време на работата на устройството .
Верига на кварцовия измервателен уред
Устройството се основава на два генератора CD74HC4060 (74HC4060 не беше в магазина, но съдейки по листа с данни, те са дори „по-хладни“), единият работи на ниска честота, вторият на висока. Най-нискочестотните, които имах, бяха едночасов кварц, а най-високата честота беше нехармоничен кварц при 30 MHz. Поради склонността им към самовъзбуждане беше решено генераторите да се превключват просто чрез превключване на захранващото напрежение, което се индикира от съответните светодиоди. След генераторите инсталирах логически повторител. Може би е по-добре да инсталирате кондензатори вместо резистори R6 и R7 (не съм го проверил сам).
Както се оказа, устройството работи не само с кварц, но и с всякакви филтри с две или повече крака, които бяха успешно свързани към съответните конектори. Един „двуног“, подобен на керамичен кондензатор, беше изстрелян на 4 MHz, който по-късно беше успешно използван вместо кварцов резонатор.
Снимките показват, че за тестване на радиокомпоненти се използват два вида конектори. Първият е направен от части на панели - за извеждащи части, а вторият е фрагмент от платката, залепен и запоен към пистите през съответните отвори - за SMD кварцови резонатори. За показване на информация се използва опростен честотомер на микроконтролер PIC16F628 или PIC16F628A, който автоматично превключва границата на измерване, т.е. честотата на индикатора ще бъде или в kHz, или в MHz. Относно подробностите за устройството Част от платката е сглобена на оловни части, а част на SMD. Платката е предназначена за Winstar едноредов LCD индикатор WH1601A (това е с контактите горе вляво), контакти 15 и 16, които служат за осветяване, не са изведени, но всеки който има нужда може да добави следи и детайли за тях си. Не включих подсветката, защото използвах индикатор без подсветка от някакъв телефон на същия контролер, но първо имаше Winstar. В допълнение към WH1601A можете да използвате WH1602B - двуредов, но вторият ред няма да се използва. Вместо транзистор във веригата можете да използвате всеки от същата проводимост, за предпочитане с по-голям h21. Платката има два входа за захранване, единият от мини USB, другият през мост и 7805. Има място и за стабилизатор в друг корпус.
Настройка на устройството
Когато настройвате с бутона S1, включете нискочестотния режим (светодиодът VD1 ще светне) и като поставите кварцов резонатор на 32768 Hz в съответния конектор (за предпочитане от дънната платка на компютъра), използвайте настройващия кондензатор C11, за да настроите честотата на индикатора до 32768 Hz. Резисторът R8 задава максималната чувствителност. Всички файлове - платки, фърмуер, дейташитове за използваните радио елементи и други, изтеглете в архива. Автор на проекта е nefedot.
АРХИВ:
Причината за създаването на това устройство беше значителен брой натрупани кварцови резонатори, както закупени, така и запоени от различни платки, а много от тях нямаха никакви маркировки. Пътувайки из необятните простори на Интернет и опитвайки се да сглобим и стартираме различни, беше решено да измислим нещо свое. След много експерименти с различни генератори, както на различни цифрови логики, така и на транзистори, избрах 74HC4060, въпреки че също не беше възможно да се елиминират собствените трептения, но както се оказа, това не създава смущения по време на работата на устройството .
Верига на кварцовия измервателен уред
Устройството се основава на два генератора CD74HC4060 (74HC4060 не беше в магазина, но съдейки по листа с данни, те са дори „по-хладни“), единият работи на ниска честота, вторият на висока. Най-нискочестотните, които имах, бяха едночасов кварц, а най-високата честота беше нехармоничен кварц при 30 MHz. Поради склонността им към самовъзбуждане беше решено генераторите да се превключват просто чрез превключване на захранващото напрежение, което се индикира от съответните светодиоди. След генераторите инсталирах логически повторител. Може би е по-добре да инсталирате кондензатори вместо резистори R6 и R7 (не съм го проверил сам).
Както се оказа, устройството работи не само с кварц, но и с всякакви филтри с две или повече крака, които бяха успешно свързани към съответните конектори. Един „двуног“, подобен на керамичен кондензатор, беше изстрелян на 4 MHz, който по-късно беше успешно използван вместо кварцов резонатор.
Снимките показват, че за тестване на радиокомпоненти се използват два вида конектори. Първият е направен от части на панели - за извеждащи части, а вторият е фрагмент от платката, залепен и запоен към пистите през съответните отвори - за SMD кварцови резонатори. За показване на информация се използва опростен честотомер на микроконтролера PIC16F628 или PIC16F628A, който автоматично превключва границата на измерване, т.е. честотата на индикатора ще бъде или kHzили в MHz.
Относно подробностите за устройството
Част от платката е сглобена на оловни части, а част на SMD. Платката е предназначена за Winstar едноредов LCD индикатор WH1601A (това е с контактите горе вляво), контакти 15 и 16, които служат за осветяване, не са изведени, но всеки който има нужда може да добави следи и детайли за тях си. Не включих подсветката, защото използвах индикатор без подсветка от някакъв телефон на същия контролер, но първо имаше Winstar. В допълнение към WH1601A можете да използвате WH1602B - двуредов, но вторият ред няма да се използва. Вместо транзистор във веригата можете да използвате всеки от същата проводимост, за предпочитане с по-голям h21. Платката има два входа за захранване, единият от мини USB, другият през мост и 7805. Има място и за стабилизатор в друг корпус.
Настройка на устройството
Когато настройвате с бутона S1, включете нискочестотния режим (светодиодът VD1 ще светне) и като поставите кварцов резонатор на 32768 Hz в съответния конектор (за предпочитане от дънната платка на компютъра), използвайте настройващия кондензатор C11, за да настроите честотата на индикатора до 32768 Hz. Резисторът R8 задава максималната чувствителност. Всички файлове - платки, фърмуер, дейташитове за използваните радио елементи и други, изтеглете в архива. Автор на проекта - нефедот.
Обсъдете статията УСТРОЙСТВО ЗА ПРОВЕРКА НА ЧЕСТОТА НА КВАРЦ
Трептенията играят една от най-важните роли в съвременния свят. И така, има дори така наречената струнна теория, която твърди, че всичко около нас е просто вълна. Но има и други възможности за използване на това знание и един от тях е кварцов резонатор. Просто така се случва, че всяко оборудване периодично се проваля и те не са изключение. Как можете да сте сигурни, че след негативен инцидент той все още работи както трябва?
Да кажем няколко думи за кварцовия резонатор
Кварцовият резонатор е аналог на осцилаторна верига, базирана на индуктивност и капацитет. Но между тях има разлика в полза на първия. Както е известно, понятието качествен фактор се използва за характеризиране на осцилаторна верига. В резонатор на базата на кварц той достига много високи стойности - в диапазона 10 5 -10 7 . В допълнение, той е по-ефективен за цялата верига при температурни промени, което се изразява в по-дълъг експлоатационен живот на части като кондензатори. Обозначаването на кварцовите резонатори в диаграмата е под формата на вертикално разположен правоъгълник, който е „притиснат“ от двете страни с плочи. Външно в чертежите те приличат на хибрид от кондензатор и резистор.
Как работи кварцовият резонатор?
От кварцов кристал се изрязва плоча, пръстен или бар. Към него се прилагат най-малко два електрода, които са проводими ленти. Плочата е фиксирана и има собствена резонансна честота на механични вибрации. Когато се приложи напрежение към електродите, се получава компресия, срязване или огъване поради пиезоелектричния ефект (в зависимост от това как е нарязан кварцът). Осцилиращият кристал в такива случаи наистина работи като индуктор. Ако честотата на подаваното напрежение е равна или много близка до естествените си стойности, тогава е необходима по-малко енергия при значителни разлики за поддържане на работата. Сега можем да преминем към подчертаване на основния проблем, поради който се пише тази статия за кварцов резонатор. Как да проверите неговата функционалност? Избрани са 3 метода, които ще бъдат обсъдени.
Метод №1
Тук транзисторът KT368 играе ролята на генератор. Честотата му се определя от кварцов резонатор. Когато се подаде захранване, генераторът започва да работи. Той създава импулси, които са равни на честотата на основния му резонанс. Тяхната последователност преминава през кондензатор, който е обозначен като C3 (100r). Той филтрира DC компонента и след това предава самия импулс към аналогов честотомер, който е изграден от два диода D9B и следните пасивни елементи: кондензатор C4 (1n), резистор R3 (100k) и микроамперметър. Всички останали елементи служат за осигуряване на стабилност на веригата и така че нищо да не изгори. В зависимост от зададената честота напрежението на кондензатора C4 може да се промени. Това е доста приблизителен метод и предимството му е лекотата. И съответно, колкото по-високо е напрежението, толкова по-висока е честотата на резонатора. Но има определени ограничения: трябва да го изпробвате на тази схема само в случаите, когато е в приблизителния диапазон от три до десет MHz. Тестването на кварцови резонатори, което надхвърля тези стойности, обикновено не попада в любителската радиоелектроника, но по-долу ще разгледаме чертеж, чийто диапазон е 1-10 MHz.
Метод номер 2
За да увеличите точността, можете да свържете честотомер или осцилоскоп към изхода на генератора. Тогава ще бъде възможно да се изчисли желаният индикатор с помощта на фигурите на Lissajous. Но имайте предвид, че в такива случаи кварцът се възбужда, както на хармониците, така и на основната честота, което от своя страна може да даде значително отклонение. Вижте диаграмите по-долу (тази и предишната). Както можете да видите, има различни начини за търсене на честота и тук ще трябва да експериментирате. Основното е да се спазват предпазните мерки.
Проверка на два кварцови резонатора наведнъж
Тази схема ще ви позволи да определите дали два кварцови резистора, които работят в диапазона от един до десет MHz, работят. Също така, благодарение на него можете да разпознаете ударните сигнали, които преминават между честотите. Следователно можете не само да определите производителността, но и да изберете кварцови резистори, които са най-подходящи един за друг по отношение на тяхната производителност. Схемата е изпълнена с два главни осцилатора. Първият от тях работи с кварцов резонатор ZQ1 и е реализиран на транзистор KT315B. За да проверите работата, изходното напрежение трябва да е по-голямо от 1,2 V и натиснете бутона SB1. Посоченият индикатор съответства на сигнал с високо ниво и логическа единица. В зависимост от кварцовия резонатор, необходимата стойност за тестване може да бъде увеличена (напрежението може да се увеличава при всеки тест с 0,1A-0,2V до препоръчаното в официалните инструкции за използване на механизма). В този случай изходът DD1.2 ще бъде 1, а DD1.3 ще бъде 0. Освен това, показвайки работата на кварцовия осцилатор, светодиодът HL1 ще светне. Вторият механизъм работи по подобен начин и ще бъде докладван от HL2. Ако ги стартирате едновременно, светодиодът HL4 също ще светне.
Когато се сравняват честотите на два генератора, техните изходни сигнали от DD1.2 и DD1.5 се изпращат към DD2.1 DD2.2. На изходите на вторите инвертори веригата получава широчинно-импулсен модулиран сигнал, за да сравни след това производителността. Можете да видите това визуално чрез мигане на светодиода HL4. За подобряване на точността се добавя честотомер или осцилоскоп. Ако действителните показатели се различават с килохерци, тогава за да определите кварц с по-висока честота, натиснете бутона SB2. Тогава първият резонатор ще намали стойностите си и тонът на ударите на светлинния сигнал ще бъде по-слаб. Тогава можем уверено да кажем, че ZQ1 е с по-висока честота от ZQ2.
Характеристики на чековете
Когато проверявате винаги:
- Прочетете инструкциите, приложени към кварцовия резонатор;
- Спазвайте мерките за безопасност.
Възможни причини за повреда
Има доста начини да деактивирате вашия кварцов резонатор. Струва си да се запознаете с някои от най-популярните, за да избегнете проблеми в бъдеще:
- Пада от високо. Най-популярната причина. Запомнете: винаги трябва да поддържате работното си място в ред и да наблюдавате действията си.
- Наличие на постоянно напрежение. Като цяло кварцовите резонатори не се страхуват от него. Но имаше прецеденти. За да проверите неговата функционалност, свържете последователно кондензатор от 1000 mF - тази стъпка ще го върне към работа или ще избегне негативни последици.
- Амплитудата на сигнала е твърде голяма. Този проблем може да бъде решен по различни начини:
- Преместете честотата на генериране леко встрани, така че да се различава от основния индикатор на механичния резонанс на кварца. Това е по-сложен вариант.
- Намалете броя на волтовете, които захранват самия генератор. Това е по-лесен вариант.
- Проверете дали кварцовият резонатор наистина не работи. Така че причината за намаляване на активността може да бъде поток или чужди частици (в този случай е необходимо да се почисти старателно). Възможно е също така изолацията да е била използвана твърде активно и да е загубила свойствата си. За да проверите тази точка, можете да запоите „три точки“ на KT315 и да я проверите с ос (в същото време можете да сравните активността).
Заключение
В статията се обсъжда как да се провери работата на такива елементи на електрически вериги като честотата на кварцов резонатор, както и техните свойства. Бяха обсъдени начините за установяване на необходимата информация, както и възможните причини, поради които те отказват по време на работа. Но за да избегнете негативни последици, винаги работете с ясна глава - и тогава работата на кварцовия резонатор ще бъде по-малко обезпокоителна.
