Un frecvențămetru este un dispozitiv util în laboratorul unui radioamator (mai ales în absența unui osciloscop). Pe lângă frecvențametrul, personal mi-a lipsit adesea un tester cu rezonanță cu cuarț - au început să sosească prea multe produse defecte din China. S-a întâmplat de mai multe ori să asamblați un dispozitiv, să programați microcontrolerul, să înregistrați siguranțe astfel încât să fie tactate de un cuarț extern și atât - după ce a înregistrat siguranțele, programatorul nu mai vede MK-ul. Motivul este cuarțul „rupt”, mai rar - un microcontroler „buggy” (sau reetichetat cu atenție de chinezi cu adăugarea, de exemplu, a literei „A” la sfârșit). Și am dat peste până la 5% din lotul cu astfel de cuarțuri defecte.Apropo, un set chinezesc de contoare de frecvență destul de cunoscut nu mi-a plăcut categoric testerul de cuarț de pe un microcontroler PIC și un afișaj LED de la Aliexpress, deoarece adesea în loc de frecvență arăta fie vremea din Zimbabwe sau frecvențele armonicilor „neinteresante” (sau poate am avut ghinion).
Aș vrea să spun imediat că Nu este posibilă verificarea rezonatorului de cuarț folosind un multimetru. Pentru a verifica un rezonator de cuarț folosind un osciloscop, trebuie să conectați sonda la unul dintre bornele de cuarț și crocodilul de pământ la celălalt, dar această metodă nu dă întotdeauna un rezultat pozitiv, următoarele descrie de ce.
Unul dintre principalele motive pentru defecțiunea unui rezonator cu cuarț este o cădere banală, așa că dacă telecomanda televizorului sau telecomanda de alarmă auto nu mai funcționează, atunci primul lucru pe care trebuie să-l faceți este să o verificați. Nu este întotdeauna posibil să se verifice generarea pe placă deoarece sonda osciloscopului are o anumită capacitate, care este de obicei de aproximativ 100pF, adică la conectarea sondei osciloscopului, conectăm un condensator cu o valoare nominală de 100pF. Deoarece capacitățile nominale ale circuitelor oscilatoare cu cuarț sunt de zeci și sute de picofaradi, mai rar nanofaradi, conectarea unei astfel de capacități introduce o eroare semnificativă în parametrii de proiectare ai circuitului și, în consecință, poate duce la defecțiunea generației. Capacitatea sondei poate fi redusă la 20pF prin setarea divizorului la 10, dar acest lucru nu ajută întotdeauna.
Pe baza celor scrise mai sus, putem concluziona că pentru a testa un rezonator cu cuarț, aveți nevoie de un circuit, atunci când este conectat la care sonda osciloscopului nu va perturba generarea, adică circuitul nu ar trebui să simtă capacitatea sondei. Alegerea a căzut pe un generator Clapp cu tranzistori, iar pentru a preveni întreruperea generației, la ieșire a fost conectat un emițător follower.
Dacă țineți placa până la lumină, puteți vedea că cu ajutorul unui burghiu obțineți pete îngrijite; dacă găuriți cu o șurubelniță, atunci sunt aproape îngrijite). În esență, aceasta este aceeași instalare pe patch-uri, doar că patch-urile nu sunt lipite, ci găurite.
O fotografie a burghiului poate fi văzută mai jos.
Acum să trecem direct la verificarea cuarțului. În primul rând, să luăm cuarțul la 4,194304MHz.
Cuarț la 8MHz.
Cuarț pe 14,31818MHz.
Cuarț la 32 MHz.
Aș dori să spun câteva cuvinte despre armonici, Armonice- oscilații la o frecvență care este un multiplu al celei fundamentale, dacă frecvența fundamentală a unui rezonator cu cuarț este de 8 MHz, atunci armonicile în acest caz se numesc oscilații la frecvențe: 24 MHz - armonica a 3-a, 40 MHz - armonica a 5-a și curând. Cineva s-ar putea întreba de ce în exemplu există doar armonici ciudate, pentru că Cuarțul nu poate funcționa chiar și pe armonici!!!
Nu am găsit un rezonator de cuarț cu o frecvență mai mare de 32MHz, dar chiar și acest rezultat poate fi considerat excelent.
Evident, pentru un radioamator începător, este de preferat o metodă fără a folosi un osciloscop scump, așa că mai jos este o diagramă pentru verificarea cuarțului folosind un LED. Frecvența maximă de cuarț pe care am putut-o testa folosind acest circuit este 14MHz, următoarea valoare pe care am avut-o a fost 32MHz, dar odată cu ea generatorul nu a pornit, dar există un decalaj mare de la 14MHz la 32MHz, cel mai probabil va funcționa până la capăt. la 20MHz.
Motivul creării acestui dispozitiv a fost un număr considerabil de rezonatoare de cuarț acumulate, atât achiziționate, cât și lipite de la diferite plăci, iar mulți nu aveau niciun marcaj. Călătorind prin vastele întinderi ale Internetului și încercând să asamblam și să rulăm diferite circuite de testare cu cuarț, s-a decis să venim cu ceva al nostru. După multe experimente cu generatoare diferite, atât pe logici digitale diferite, cât și pe tranzistoare, am ales 74HC4060, deși nici nu a fost posibilă eliminarea auto-oscilațiilor, dar după cum s-a dovedit, acest lucru nu creează interferențe în timpul funcționării dispozitivului. .
Circuit contor cu cuarț
Dispozitivul se bazează pe două generatoare CD74HC4060 (74HC4060 nu era în magazin, dar judecând după fișa tehnică sunt chiar mai „cooler”), unul funcționează la o frecvență joasă, al doilea la una înaltă. Cele cu cea mai joasă frecvență pe care le-am avut au fost cuarțul orar, iar cea mai mare frecvență a fost cuarțul nearmonic la 30 MHz. Datorită tendinței lor de a se autoexcita, s-a decis comutarea generatoarelor prin simpla comutare a tensiunii de alimentare, care este indicată de LED-urile corespunzătoare. După generatoare, am instalat un repetor logic. Ar putea fi mai bine să instalați condensatori în loc de rezistențele R6 și R7 (nu l-am verificat eu).
După cum s-a dovedit, dispozitivul rulează nu numai cuarț, ci și tot felul de filtre cu două sau mai multe picioare, care au fost conectate cu succes la conectorii corespunzători. Un „biped” similar cu un condensator ceramic a fost lansat la 4 MHz, care a fost ulterior folosit cu succes în locul unui rezonator cu cuarț.
Fotografiile arată că două tipuri de conectori sunt folosite pentru a testa componentele radio. Primul este realizat din părți de panouri - pentru părțile de ieșire, iar al doilea este un fragment de placă lipit și lipit de șine prin găurile corespunzătoare - pentru rezonatoare cuarț SMD. Pentru a afișa informații, pe un microcontroler PIC16F628 sau PIC16F628A se folosește un frecvențămetru simplificat, care comută automat limita de măsurare, adică frecvența de pe indicator va fi fie în kHz, fie în MHz. Despre detaliile dispozitivului O parte a plăcii este asamblată pe piese de plumb, iar o parte pe SMD. Placa este proiectata pentru indicatorul LCD cu o singura linie Winstar WH1601A (acesta este cel cu contactele din stanga sus), contactele 15 si 16, care servesc pentru iluminare, nu sunt rutate, dar oricine are nevoie poate adauga piste si detalii pentru ei. Nu am aprins lumina de fundal pentru că am folosit un indicator neiluminat de la un telefon de pe același controler, dar la început a existat unul Winstar. Pe lângă WH1601A, puteți utiliza WH1602B - cu două linii, dar a doua linie nu va fi folosită. În loc de un tranzistor în circuit, puteți utiliza oricare din aceeași conductivitate, de preferință cu un h21 mai mare. Placa are două intrări de alimentare, una de la un mini USB, cealaltă printr-un bridge și 7805. Există și spațiu pentru un stabilizator în altă carcasă.
Configurarea dispozitivului
Când reglați cu butonul S1, porniți modul de joasă frecvență (LED-ul VD1 se va aprinde) și inserând un rezonator de cuarț la 32768 Hz în conectorul corespunzător (de preferință de pe placa de bază a computerului), utilizați condensatorul de reglare C11 pentru a seta frecvența indicatorului la 32768 Hz. Rezistorul R8 setează sensibilitatea maximă. Toate fișierele - plăci, firmware, fișe de date pentru elementele radio utilizate și multe altele, descărcate în arhivă. Autorul proiectului este nefedot.
ARHIVA:
Motivul creării acestui dispozitiv a fost un număr considerabil de rezonatoare de cuarț acumulate, atât achiziționate, cât și lipite de la diferite plăci, iar mulți nu aveau niciun marcaj. Călătorind prin vastele întinderi ale Internetului și încercând să adunăm și să lansăm diverse, s-a decis să venim cu ceva al nostru. După multe experimente cu generatoare diferite, atât pe logici digitale diferite, cât și pe tranzistoare, am ales 74HC4060, deși nici nu a fost posibilă eliminarea auto-oscilațiilor, dar după cum s-a dovedit, acest lucru nu creează interferențe în timpul funcționării dispozitivului. .
Circuit contor cu cuarț
Dispozitivul se bazează pe două generatoare CD74HC4060 (74HC4060 nu era în magazin, dar judecând după fișa tehnică sunt chiar mai „cooler”), unul funcționează la o frecvență joasă, al doilea la una înaltă. Cele cu cea mai joasă frecvență pe care le-am avut au fost cuarțul orar, iar cea mai mare frecvență a fost cuarțul nearmonic la 30 MHz. Datorită tendinței lor de a se autoexcita, s-a decis comutarea generatoarelor prin simpla comutare a tensiunii de alimentare, care este indicată de LED-urile corespunzătoare. După generatoare, am instalat un repetor logic. Ar putea fi mai bine să instalați condensatori în loc de rezistențele R6 și R7 (nu l-am verificat eu).
După cum s-a dovedit, dispozitivul rulează nu numai cuarț, ci și tot felul de filtre cu două sau mai multe picioare, care au fost conectate cu succes la conectorii corespunzători. Un „biped” similar cu un condensator ceramic a fost lansat la 4 MHz, care a fost ulterior folosit cu succes în locul unui rezonator cu cuarț.
Fotografiile arată că două tipuri de conectori sunt folosite pentru a testa componentele radio. Primul este realizat din părți de panouri - pentru părțile de ieșire, iar al doilea este un fragment de placă lipit și lipit de șine prin găurile corespunzătoare - pentru rezonatoare cuarț SMD. Pentru a afișa informații, se folosește un contor de frecvență simplificat pe microcontrolerul PIC16F628 sau PIC16F628A, care comută automat limita de măsurare, adică frecvența de pe indicator va fi fie kHz sau în MHz.
Despre detaliile dispozitivului
O parte a plăcii este asamblată pe piese de plumb, iar o parte pe SMD. Placa este proiectata pentru indicatorul LCD cu o singura linie Winstar WH1601A (acesta este cel cu contactele din stanga sus), contactele 15 si 16, care servesc pentru iluminare, nu sunt rutate, dar oricine are nevoie poate adauga piste si detalii pentru ei. Nu am aprins lumina de fundal pentru că am folosit un indicator neiluminat de la un telefon de pe același controler, dar la început a existat unul Winstar. Pe lângă WH1601A, puteți utiliza WH1602B - cu două linii, dar a doua linie nu va fi folosită. În loc de un tranzistor în circuit, puteți utiliza oricare din aceeași conductivitate, de preferință cu un h21 mai mare. Placa are două intrări de alimentare, una de la un mini USB, cealaltă printr-un bridge și 7805. Există și spațiu pentru un stabilizator în altă carcasă.
Configurarea dispozitivului
Când reglați cu butonul S1, porniți modul de joasă frecvență (LED-ul VD1 se va aprinde) și inserând un rezonator de cuarț la 32768 Hz în conectorul corespunzător (de preferință de pe placa de bază a computerului), utilizați condensatorul de reglare C11 pentru a seta frecvența indicatorului la 32768 Hz. Rezistorul R8 setează sensibilitatea maximă. Toate fișierele - plăci, firmware, fișe de date pentru elementele radio utilizate și multe altele, descărcate în arhivă. Autorul proiectului - nefedot.
Discutați articolul DISPOZITIV PENTRU VERIFICAREA FRECVENȚEI CUARTULUI
Oscilațiile joacă unul dintre cele mai importante roluri în lumea modernă. Deci, există chiar și o așa-numită teorie a corzilor, care susține că totul în jurul nostru este doar valuri. Dar există și alte opțiuni pentru utilizarea acestor cunoștințe, iar una dintre ele este un rezonator cu cuarț. Se întâmplă că orice echipament eșuează periodic și nu fac excepție. Cum te poți asigura că după un incident negativ încă funcționează așa cum ar trebui?
Să spunem un cuvânt despre rezonatorul de cuarț
Un rezonator cu cuarț este un analog al unui circuit oscilator bazat pe inductanță și capacitate. Dar există o diferență între ei în favoarea primei. După cum se știe, conceptul de factor de calitate este utilizat pentru a caracteriza un circuit oscilator. Într-un rezonator pe bază de cuarț atinge valori foarte mari - în intervalul 10 5 -10 7 . În plus, este mai eficient pentru întregul circuit atunci când temperatura se schimbă, ceea ce se traduce printr-o durată de viață mai lungă pentru piese precum condensatoare. Denumirea rezonatoarelor de cuarț din diagramă este sub forma unui dreptunghi situat vertical, care este „sandwich” pe ambele părți de plăci. În exterior, în desene, ele seamănă cu un hibrid între un condensator și un rezistor.
Cum funcționează un rezonator cu cuarț?
O farfurie, inel sau bară este tăiată dintr-un cristal de cuarț. Cel puțin doi electrozi, care sunt benzi conductoare, îi sunt aplicați. Placa este fixă și are propria frecvență de rezonanță a vibrațiilor mecanice. Când se aplică tensiune electrozilor, apare compresia, forfecarea sau îndoirea din cauza efectului piezoelectric (în funcție de modul în care a fost tăiat cuarțul). Cristalul oscilant în astfel de cazuri funcționează ca un inductor. Dacă frecvența tensiunii care este furnizată este egală sau foarte apropiată de valorile sale naturale, atunci este necesară mai puțină energie la diferențe semnificative pentru a menține funcționarea. Acum putem trece la evidențierea problemei principale, motiv pentru care se scrie acest articol despre un rezonator cu cuarț. Cum să-i verifici funcționalitatea? Au fost selectate 3 metode, care vor fi discutate.
Metoda nr. 1
Aici tranzistorul KT368 joacă rolul unui generator. Frecvența sa este determinată de un rezonator cu cuarț. Când este furnizată energie, generatorul începe să funcționeze. Ea creează impulsuri care sunt egale cu frecvența rezonanței sale principale. Secvența lor trece printr-un condensator, care este desemnat ca C3 (100r). Filtrează componenta de curent continuu și apoi transmite pulsul însuși către un contor de frecvență analogic, care este construit pe două diode D9B și următoarele elemente pasive: condensator C4 (1n), rezistență R3 (100k) și un microampermetru. Toate celelalte elemente servesc pentru a asigura stabilitatea circuitului și pentru ca nimic să nu se ardă. În funcție de frecvența setată, tensiunea la condensatorul C4 se poate modifica. Aceasta este o metodă destul de aproximativă și avantajul ei este ușurința. Și, în consecință, cu cât tensiunea este mai mare, cu atât frecvența rezonatorului este mai mare. Dar există anumite limitări: ar trebui să îl încercați pe acest circuit numai în cazurile în care se află în intervalul aproximativ de trei până la zece MHz. Testarea rezonatoarelor de cuarț care depășește aceste valori, de obicei, nu se încadrează în electronica radioamator, dar mai jos vom lua în considerare un desen al cărui interval este 1-10 MHz.
Metoda numărul 2
Pentru a crește precizia, puteți conecta un frecvențămetru sau un osciloscop la ieșirea generatorului. Apoi va fi posibil să se calculeze indicatorul dorit folosind cifrele Lissajous. Dar rețineți că în astfel de cazuri cuarțul este excitat, atât la armonici, cât și la frecvența fundamentală, ceea ce, la rândul său, poate da o abatere semnificativă. Priviți diagramele de mai jos (aceasta și precedenta). După cum puteți vedea, există diferite moduri de a căuta frecvența și aici va trebui să experimentați. Principalul lucru este să urmați măsurile de siguranță.
Verificarea a două rezonatoare de cuarț deodată
Acest circuit vă va permite să determinați dacă două rezistențe de cuarț care funcționează în intervalul de la unu la zece MHz sunt operaționale. De asemenea, datorită acestuia, puteți recunoaște semnalele de șoc care trec între frecvențe. Prin urmare, puteți nu numai să determinați performanța, ci și să selectați rezistențele de cuarț care sunt cele mai potrivite unul pentru celălalt în ceea ce privește performanța lor. Circuitul este implementat cu două oscilatoare master. Primul dintre ele funcționează cu un rezonator de cuarț ZQ1 și este implementat pe un tranzistor KT315B. Pentru a verifica funcționarea, tensiunea de ieșire trebuie să fie mai mare de 1,2 V și apăsați butonul SB1. Indicatorul indicat corespunde unui semnal de nivel înalt și unei unități logice. În funcție de rezonatorul de cuarț, valoarea necesară pentru testare poate fi mărită (tensiunea poate fi crescută la fiecare test cu 0,1A-0,2V până la cea recomandată în instrucțiunile oficiale de utilizare a mecanismului). În acest caz, ieșirea DD1.2 va fi 1, iar DD1.3 va fi 0. De asemenea, indicând funcționarea oscilatorului de cuarț, LED-ul HL1 se va aprinde. Al doilea mecanism funcționează similar și va fi raportat de HL2. Dacă le porniți simultan, se va aprinde și LED-ul HL4.
Când se compară frecvențele a două generatoare, semnalele lor de ieșire de la DD1.2 și DD1.5 sunt trimise la DD2.1 DD2.2. La ieșirile celui de-al doilea invertor, circuitul primește un semnal modulat pe lățime de impuls pentru a compara apoi performanța. Puteți vedea acest lucru vizual prin clipirea LED-ului HL4. Pentru a îmbunătăți acuratețea, se adaugă un frecvențămetru sau un osciloscop. Dacă indicatorii actuali diferă în funcție de kiloherți, atunci pentru a determina un cuarț cu frecvență mai mare, apăsați butonul SB2. Atunci primul rezonator își va reduce valorile, iar tonul bătăilor semnalului luminos va fi mai mic. Apoi putem spune cu încredere că ZQ1 are o frecvență mai mare decât ZQ2.
Caracteristicile cecurilor
Când verificați întotdeauna:
- Citiți instrucțiunile care au venit cu rezonatorul de cuarț;
- Urmați măsurile de siguranță.
Cauze posibile ale eșecului
Există destul de multe moduri de a vă dezactiva rezonatorul de cuarț. Merită să vă familiarizați cu unele dintre cele mai populare pentru a evita orice probleme în viitor:
- Căderi de la înălțime. Cel mai popular motiv. Amintiți-vă: ar trebui să vă păstrați întotdeauna zona de lucru în ordine și să vă monitorizați acțiunile.
- Prezența tensiunii constante. În general, rezonatoarelor de cuarț nu se tem de asta. Dar au existat precedente. Pentru a-i verifica funcționalitatea, conectați un condensator de 1000 mF în serie - acest pas îl va readuce în funcțiune sau va evita consecințele negative.
- Amplitudinea semnalului este prea mare. Această problemă poate fi rezolvată în diferite moduri:
- Mutați ușor frecvența de generare în lateral, astfel încât să difere de indicatorul principal al rezonanței mecanice a cuarțului. Aceasta este o opțiune mai complexă.
- Reduceți numărul de volți care alimentează generatorul însuși. Aceasta este o opțiune mai ușoară.
- Verificați dacă rezonatorul de cuarț este într-adevăr defect. Deci, motivul scăderii activității poate fi fluxul sau particulele străine (în acest caz, este necesar să o curățați temeinic). De asemenea, se poate ca izolația să fi fost folosită prea activ și să-și piardă proprietățile. Pentru a verifica acest punct, puteți lipi un „în trei puncte” pe KT315 și îl puteți verifica cu o axă (în același timp puteți compara activitatea).
Concluzie
Articolul a discutat despre modul de verificare a performanței unor astfel de elemente ale circuitelor electrice, cum ar fi frecvența unui rezonator cu cuarț, precum și proprietățile acestora. S-au discutat metodele de stabilire a informațiilor necesare, precum și posibilele motive pentru care acestea eșuează în timpul funcționării. Dar pentru a evita consecințele negative, lucrați întotdeauna cu capul limpede - și atunci funcționarea rezonatorului de cuarț va fi mai puțin deranjantă.
