Frekvencomjer je koristan uređaj u radioamaterskom laboratoriju (osobito u nedostatku osciloskopa). Osim mjerača frekvencije, osobno mi je često nedostajao tester kvarcnog rezonatora - iz Kine je počelo stizati previše neispravnih proizvoda. Više puta se dogodilo da sastavite uređaj, programirate mikrokontroler, snimite osigurače tako da ga taktira vanjski kvarc i to je to - nakon snimanja osigurača, programator prestaje vidjeti MK. Razlog je "pokvaren" kvarc, rjeđe - "buggy" mikrokontroler (ili pažljivo preimenovan od strane Kineza s dodatkom, na primjer, slova "A" na kraju). I naišao sam na do 5% serija s takvim neispravnim kvarcima. Usput, prilično dobro poznati kineski set brojača frekvencija kategorički mi se nije svidio kvarcni tester na PIC mikrokontroleru i LED zaslon iz Aliexpressa, jer je često umjesto frekvencije pokazivao ili vrijeme u Zimbabweu ili frekvencije "nezanimljivih" harmonika (ili možda nisam imao sreće).
Želio bih odmah reći da Nije moguće provjeriti kvarcni rezonator pomoću multimetra. Da biste provjerili kvarcni rezonator pomoću osciloskopa, morate spojiti sondu na jedan od kvarcnih terminala, a zemljani krokodil na drugi, ali ova metoda ne daje uvijek pozitivan rezultat, u nastavku je objašnjeno zašto.
Jedan od glavnih razloga neuspjeha kvarcnog rezonatora je banalni pad, pa ako daljinski upravljač za televizor ili privjesak za alarm automobila prestane raditi, prvo što trebate učiniti je provjeriti. Nije uvijek moguće provjeriti generaciju na pločici jer sonda osciloskopa ima određeni kapacitet koji je obično oko 100pF, odnosno pri spajanju sonde osciloskopa spajamo kondenzator nazivne vrijednosti 100pF. Budući da su kapacitivnosti u krugovima kvarcnog oscilatora deseci i stotine pikofarada, rjeđe nanofarada, povezivanje takvog kapaciteta unosi značajnu pogrešku u projektne parametre kruga i, prema tome, može dovesti do kvara generacije. Kapacitivnost sonde može se smanjiti na 20 pF postavljanjem razdjelnika na 10, ali to ne pomaže uvijek.
Na temelju onoga što je gore napisano, možemo zaključiti da je za testiranje kvarcnog rezonatora potreban krug, kada je spojen na koji sonda osciloskopa neće ometati generaciju, odnosno krug ne bi trebao osjetiti kapacitivnost sonde. Odabir je pao na Clapp generator s tranzistorima, a kako ne bi došlo do prekida generiranja, na izlaz je spojen emiterski pratilac.
Ako ploču držite prema svjetlu, možete vidjeti da uz pomoć bušilice dobivate uredne mrlje, ako bušite odvijačem, onda su gotovo uredne). U suštini radi se o istoj montaži na flastere, samo što se flasteri ne lijepe već buše.
Fotografija bušilice može se vidjeti u nastavku.
Sada prijeđimo izravno na provjeru kvarca. Prvo, uzmimo kvarc na 4.194304MHz.
Kvarc na 8MHz.
Kvarc na 14.31818MHz.
Kvarc na 32MHz.
Želio bih reći nekoliko riječi o harmonici, Harmonici- oscilacije na frekvenciji koja je višekratnik osnovne, ako je osnovna frekvencija kvarcnog rezonatora 8MHz, onda se harmonici u ovom slučaju nazivaju oscilacije na frekvencijama: 24MHz - 3. harmonik, 40MHz - 5. harmonik, i tako dalje. Netko bi se mogao zapitati zašto u primjeru postoje samo neparni harmonici, jer Kvarc ne može raditi na parnim harmonicima!!!
Nisam pronašao kvarcni rezonator s frekvencijom višom od 32MHz, ali čak se i ovaj rezultat može smatrati izvrsnim.
Očito je da je za početnika radio amatera poželjnija metoda bez korištenja skupog osciloskopa, pa je dolje dijagram za provjeru kvarca pomoću LED-a. Maksimalna frekvencija kvarca koju sam uspio testirati pomoću ovog kruga je 14MHz, sljedeća vrijednost koju sam imao bila je 32MHz, ali s njom se generator nije pokrenuo, ali postoji veliki razmak od 14MHz do 32MHz, najvjerojatnije će uspjeti na 20MHz.
Razlog za stvaranje ovog uređaja bio je znatan broj nakupljenih kvarcnih rezonatora, kupljenih i zalemljenih s različitih ploča, a mnogi nisu imali nikakve oznake. Putujući golemim prostranstvima interneta i pokušavajući sastaviti i pokrenuti razne krugove kvarcnih testera, odlučeno je da smislimo nešto svoje. Nakon mnogih eksperimenata s različitim generatorima, kako na različitim digitalnim logikama tako i na tranzistorima, odabrao sam 74HC4060, iako također nije bilo moguće eliminirati samooscilacije, ali kako se pokazalo, to ne stvara smetnje tijekom rada uređaja .
Krug kvarcnog mjerača
Uređaj se temelji na dva CD74HC4060 generatora (74HC4060 nije bio u trgovini, ali sudeći po podatkovnoj tablici oni su još "hladniji"), jedan radi na niskoj frekvenciji, drugi na visokoj. Najniže frekvencije koje sam imao bili su kvarcni satovi, a najviša frekvencija bio je neharmonijski kvarc na 30 MHz. Zbog njihove sklonosti samouzbuđivanju, odlučeno je da se generatori preklapaju jednostavnim prebacivanjem napona napajanja, što je prikazano odgovarajućim LED diodama. Nakon generatora ugradio sam logički repetitor. Možda bi bilo bolje ugraditi kondenzatore umjesto otpornika R6 i R7 (nisam to osobno provjerio).
Kako se pokazalo, uređaj ne pokreće samo kvarc, već i sve vrste filtara s dvije ili više nogu, koji su uspješno spojeni na odgovarajuće konektore. Na 4 MHz lansiran je jedan “dvonožac” sličan keramičkom kondenzatoru, koji je kasnije uspješno korišten umjesto kvarcnog rezonatora.
Fotografije pokazuju da se za testiranje radijskih komponenti koriste dvije vrste konektora. Prvi je izrađen od dijelova ploča - za izvodne dijelove, a drugi je fragment ploče zalijepljen i zalemljen na staze kroz odgovarajuće rupe - za SMD kvarcne rezonatore. Za prikaz informacija koristi se pojednostavljeni mjerač frekvencije na mikrokontroleru PIC16F628 ili PIC16F628A, koji automatski prebacuje granicu mjerenja, odnosno frekvencija na indikatoru bit će u kHz ili MHz. O detaljima uređaja Dio ploče je montiran na olovne dijelove, a dio na SMD. Ploča je dizajnirana za Winstar jednoredni LCD indikator WH1601A (ovo je onaj sa kontaktima gore lijevo), kontakti 15 i 16 koji služe za osvjetljenje nisu razvedeni, ali tko treba može dodati tragove i detalje za njih. Nisam uključio pozadinsko osvjetljenje jer sam koristio indikator bez pozadinskog osvjetljenja s nekog telefona na istom kontroleru, ali prvo je bio Winstar. Osim WH1601A, možete koristiti WH1602B - dvoredni, ali se drugi red neće koristiti. Umjesto tranzistora u krugu možete koristiti bilo koju istu vodljivost, po mogućnosti s većom h21. Ploča ima dva ulaza za napajanje, jedan sa mini USB-a, drugi preko mosta i 7805. U drugom kućištu ima mjesta i za stabilizator.
Postavljanje uređaja
Prilikom ugađanja s gumbom S1, uključite niskofrekventni način rada (VD1 LED će zasvijetliti) i umetanjem kvarcnog rezonatora na 32768 Hz u odgovarajući konektor (po mogućnosti s matične ploče računala), pomoću kondenzatora za ugađanje C11 postavite frekvencija na indikatoru na 32768 Hz. Otpornik R8 postavlja maksimalnu osjetljivost. Sve datoteke - ploče, firmware, podatkovne tablice za korištene radio elemente i više, preuzmite u arhivi. Autor projekta je nefedot.
ARHIVA:
Razlog za stvaranje ovog uređaja bio je znatan broj nakupljenih kvarcnih rezonatora, kupljenih i zalemljenih s različitih ploča, a mnogi nisu imali nikakve oznake. Putujući nepreglednim prostranstvima interneta i pokušavajući sastaviti i lansirati razne, odlučeno je da smislimo nešto svoje. Nakon mnogih eksperimenata s različitim generatorima, kako na različitim digitalnim logikama tako i na tranzistorima, odabrao sam 74HC4060, iako također nije bilo moguće eliminirati samooscilacije, ali kako se pokazalo, to ne stvara smetnje tijekom rada uređaja .
Krug kvarcnog mjerača
Uređaj se temelji na dva CD74HC4060 generatora (74HC4060 nije bio u trgovini, ali sudeći po podatkovnoj tablici oni su još "hladniji"), jedan radi na niskoj frekvenciji, drugi na visokoj. Najniže frekvencije koje sam imao bili su kvarcni satovi, a najviša frekvencija bio je neharmonijski kvarc na 30 MHz. Zbog njihove sklonosti samouzbuđivanju, odlučeno je da se generatori preklapaju jednostavnim prebacivanjem napona napajanja, što je prikazano odgovarajućim LED diodama. Nakon generatora ugradio sam logički repetitor. Možda bi bilo bolje ugraditi kondenzatore umjesto otpornika R6 i R7 (nisam to osobno provjerio).
Kako se pokazalo, uređaj ne pokreće samo kvarc, već i sve vrste filtara s dvije ili više nogu, koji su uspješno spojeni na odgovarajuće konektore. Na 4 MHz lansiran je jedan “dvonožac” sličan keramičkom kondenzatoru, koji je kasnije uspješno korišten umjesto kvarcnog rezonatora.
Fotografije pokazuju da se za testiranje radijskih komponenti koriste dvije vrste konektora. Prvi je izrađen od dijelova ploča - za izvodne dijelove, a drugi je fragment ploče zalijepljen i zalemljen na staze kroz odgovarajuće rupe - za SMD kvarcne rezonatore. Za prikaz informacija koristi se pojednostavljeni mjerač frekvencije na mikrokontroleru PIC16F628 ili PIC16F628A, koji automatski prebacuje granicu mjerenja, odnosno frekvencija na indikatoru će biti ili kHz ili u MHz.
O detaljima uređaja
Dio ploče je montiran na olovne dijelove, a dio na SMD. Ploča je dizajnirana za Winstar jednoredni LCD indikator WH1601A (ovo je onaj sa kontaktima gore lijevo), kontakti 15 i 16 koji služe za osvjetljenje nisu razvedeni, ali tko treba može dodati tragove i detalje za njih. Nisam uključio pozadinsko osvjetljenje jer sam koristio indikator bez pozadinskog osvjetljenja s nekog telefona na istom kontroleru, ali prvo je bio Winstar. Osim WH1601A, možete koristiti WH1602B - dvoredni, ali se drugi red neće koristiti. Umjesto tranzistora u krugu možete koristiti bilo koju istu vodljivost, po mogućnosti s većom h21. Ploča ima dva ulaza za napajanje, jedan sa mini USB-a, drugi preko mosta i 7805. U drugom kućištu ima mjesta i za stabilizator.
Postavljanje uređaja
Prilikom ugađanja s gumbom S1, uključite niskofrekventni način rada (VD1 LED će zasvijetliti) i umetanjem kvarcnog rezonatora na 32768 Hz u odgovarajući konektor (po mogućnosti s matične ploče računala), pomoću kondenzatora za ugađanje C11 postavite frekvencija na indikatoru na 32768 Hz. Otpornik R8 postavlja maksimalnu osjetljivost. Sve datoteke - ploče, firmware, podatkovne tablice za korištene radio elemente i više, preuzmite u arhivi. Autor projekta - nefedot.
Raspravite o članku UREĐAJ ZA PROVJERU FREKVENCIJE KVARCA
Oscilacije imaju jednu od najvažnijih uloga u suvremenom svijetu. Dakle, postoji čak i takozvana teorija struna, koja tvrdi da su sve oko nas samo valovi. Ali postoje i druge mogućnosti korištenja ovog znanja, a jedna od njih je kvarcni rezonator. Događa se da bilo koja oprema povremeno ne uspije, a oni nisu iznimka. Kako možete biti sigurni da nakon negativnog incidenta i dalje radi kako treba?
Recimo koju riječ o kvarcnom rezonatoru
Kvarcni rezonator je analog oscilatornog kruga koji se temelji na induktivitetu i kapacitetu. Ali postoji razlika između njih u korist prvog. Kao što je poznato, koncept faktora kvalitete koristi se za karakterizaciju oscilatornog kruga. U rezonatoru na bazi kvarca doseže vrlo visoke vrijednosti - u rasponu od 10 5 -10 7 . Osim toga, učinkovitiji je za cijeli strujni krug pri promjenama temperature, što se prevodi u duži životni vijek dijelova kao što su kondenzatori. Oznaka kvarcnih rezonatora na dijagramu je u obliku okomito smještenog pravokutnika, koji je s obje strane "u sendviču" pločama. Izvana na crtežima nalikuju hibridu kondenzatora i otpornika.
Kako radi kvarcni rezonator?
Od kvarcnog kristala izrezuje se ploča, prsten ili poluga. Na njega se stavljaju najmanje dvije elektrode, koje su vodljive trake. Ploča je fiksirana i ima vlastitu rezonantnu frekvenciju mehaničkih vibracija. Kada se na elektrode primijeni napon, dolazi do kompresije, smicanja ili savijanja zbog piezoelektričnog učinka (ovisno o tome kako je kvarc izrezan). Oscilirajući kristal u takvim slučajevima radi poput induktora. Ako je frekvencija napona koji se dovodi jednaka ili vrlo blizu svojim prirodnim vrijednostima, tada je potrebno manje energije pri značajnim razlikama za održavanje rada. Sada možemo prijeći na isticanje glavnog problema, zbog kojeg je i napisan ovaj članak o kvarcnom rezonatoru. Kako provjeriti njegovu funkcionalnost? Odabrane su 3 metode o kojima će biti riječi.
Metoda br. 1
Ovdje tranzistor KT368 igra ulogu generatora. Njegovu frekvenciju određuje kvarcni rezonator. Kada se napaja, generator počinje raditi. Stvara impulse koji su jednaki frekvenciji njegove glavne rezonancije. Njihov niz prolazi kroz kondenzator, koji je označen kao C3 (100r). Filtrira istosmjernu komponentu, a zatim sam impuls prenosi na analogni mjerač frekvencije, koji je izgrađen na dvije D9B diode i sljedećim pasivnim elementima: kondenzator C4 (1n), otpornik R3 (100k) i mikroampermetar. Svi ostali elementi služe da osiguraju stabilnost kruga i da ništa ne izgori. Ovisno o postavljenoj frekvenciji, napon na kondenzatoru C4 može se promijeniti. Ovo je prilično približna metoda, a njena prednost je jednostavnost. I, sukladno tome, što je veći napon, to je veća frekvencija rezonatora. Ali postoje određena ograničenja: trebali biste ga isprobati na ovom krugu samo u slučajevima kada je unutar približnog raspona od tri do deset MHz. Ispitivanje kvarcnih rezonatora koji prelazi ove vrijednosti obično ne spada u amatersku radioelektroniku, ali u nastavku ćemo razmotriti crtež čiji je raspon 1-10 MHz.
Metoda broj 2
Kako biste povećali točnost, možete spojiti mjerač frekvencije ili osciloskop na izlaz generatora. Tada će biti moguće izračunati željeni pokazatelj pomoću Lissajousovih brojki. Ali imajte na umu da je u takvim slučajevima kvarc pobuđen, i na harmonicima i na osnovnoj frekvenciji, što zauzvrat može dati značajno odstupanje. Pogledajte dijagrame ispod (ovaj i prethodni). Kao što vidite, postoje različiti načini traženja frekvencije, a ovdje ćete morati eksperimentirati. Glavna stvar je slijediti sigurnosne mjere.
Provjera dva kvarcna rezonatora odjednom
Ovaj sklop će vam omogućiti da odredite rade li dva kvarcna otpornika koji rade u rasponu od jedan do deset MHz. Također, zahvaljujući njemu, možete prepoznati udarne signale koji idu između frekvencija. Stoga ne možete samo odrediti izvedbu, već i odabrati kvarcne otpornike koji su najprikladniji jedni za druge u smislu njihove izvedbe. Krug je izveden s dva glavna oscilatora. Prvi od njih radi s kvarcnim rezonatorom ZQ1 i implementiran je na tranzistoru KT315B. Za provjeru rada izlazni napon mora biti veći od 1,2 V i pritisnite tipku SB1. Označeni indikator odgovara signalu visoke razine i logičkom. Ovisno o kvarcnom rezonatoru, potrebna vrijednost za testiranje se može povećati (napon se može povećati svakim testom za 0,1A-0,2V na onaj preporučen u službenim uputama za korištenje mehanizma). U ovom slučaju, izlaz DD1.2 će biti 1, a DD1.3 će biti 0. Također, označavajući rad kvarcnog oscilatora, HL1 LED će svijetliti. Drugi mehanizam radi slično i prijavit će ga HL2. Ako ih pokrenete istovremeno, zasvijetlit će i HL4 LED.
Kada se usporede frekvencije dva generatora, njihovi izlazni signali iz DD1.2 i DD1.5 šalju se na DD2.1 DD2.2. Na izlazima drugog pretvarača, sklop prima signal moduliran širinom impulsa kako bi se zatim usporedila izvedba. To možete vidjeti vizualno treptanjem HL4 LED. Kako bi se poboljšala točnost, dodaje se frekvencijski mjerač ili osciloskop. Ako se stvarni pokazatelji razlikuju za kiloherce, tada za određivanje kvarca više frekvencije pritisnite tipku SB2. Tada će prvi rezonator smanjiti svoje vrijednosti, a ton otkucaja svjetlosnog signala bit će manji. Tada možemo pouzdano reći da je ZQ1 viša frekvencija od ZQ2.
Značajke čekova
Prilikom provjere uvijek:
- Pročitajte upute koje ste dobili uz kvarcni rezonator;
- Pridržavajte se mjera opreza.
Mogući uzroci kvara
Postoji nekoliko načina da onemogućite svoj kvarcni rezonator. Vrijedno je upoznati se s nekima od najpopularnijih kako biste izbjegli probleme u budućnosti:
- Padovi s visine. Najpopularniji razlog. Upamtite: uvijek trebate održavati svoje radno područje u redu i pratiti svoje radnje.
- Prisutnost konstantnog napona. Općenito, kvarcni rezonatori ga se ne boje. Ali bilo je presedana. Da biste provjerili njegovu funkcionalnost, spojite kondenzator od 1000 mF u seriju - ovaj korak će ga vratiti u rad ili izbjeći negativne posljedice.
- Amplituda signala je prevelika. Ovaj problem se može riješiti na različite načine:
- Generacijsku frekvenciju lagano pomaknite u stranu tako da se razlikuje od glavnog pokazatelja mehaničke rezonancije kvarca. Ovo je složenija opcija.
- Smanjite broj volti koji napajaju sam generator. Ovo je lakša opcija.
- Provjerite je li kvarcni rezonator stvarno u kvaru. Dakle, razlog smanjenja aktivnosti može biti fluks ili strane čestice (u ovom slučaju potrebno ga je temeljito očistiti). Također može biti da je izolacija korištena previše aktivno i izgubila je svoja svojstva. Da biste provjerili ovu točku, možete lemiti "tri točke" na KT315 i provjeriti je s osovinom (istodobno možete usporediti aktivnost).
Zaključak
U članku se raspravljalo o tome kako provjeriti rad takvih elemenata električnih krugova kao što je frekvencija kvarcnog rezonatora, kao i njihova svojstva. Razmotreni su načini utvrđivanja potrebnih informacija, kao i mogući razlozi zbog kojih oni zataje tijekom rada. Ali kako biste izbjegli negativne posljedice, uvijek radite bistre glave - i tada će rad kvarcnog rezonatora biti manje uznemirujući.
