فرکانس سنج با عملکرد تستر تشدید کننده کوارتز. نحوه آزمایش تشدید کننده کوارتز

فرکانس‌سنج وسیله‌ای مفید در آزمایشگاه رادیو آماتور است (مخصوصاً اگر اسیلوسکوپ در دسترس نباشد). علاوه بر فرکانس شمار، من شخصاً اغلب فاقد تستر بودم تشدید کننده های کوارتز- ازدواج های زیادی از چین شروع شد. بیش از یک بار اتفاق افتاده است که شما یک دستگاه را مونتاژ می کنید، یک میکروکنترلر را برنامه ریزی می کنید، فیوزها را ضبط می کنید تا از یک کوارتز خارجی کلاک شود و تمام - پس از ضبط فیوزها، برنامه نویس دیگر MK را نمی بیند. دلیل آن یک کوارتز "شکسته" است، کمتر اوقات یک میکروکنترلر "باگی" (یا چینی ها با دقت دوباره علامت گذاری کرده اند، مثلاً حرف "A" را در آخر اضافه کرده اند) و من به 5 مورد رسیدم. ٪ از چنین کوارتز معیوب از دسته. به هر حال، یک مجموعه نسبتاً شناخته شده فرکانس سنج چینی با یک تستر کوارتز روی یک میکروکنترلر PIC و یک صفحه نمایش LED از Aliexpress، من کاملاً آن را دوست نداشتم، زیرا اغلب به جای فرکانس یا آب و هوای زیمبابوه یا فرکانس هارمونیک های "غیر جالب" را نشان می دهد (خب، یا من خوش شانس نبودم).

تشدید کننده کوارتز یک دستگاه الکترونیکی است که بر اساس اثر پیزوالکتریک و همچنین تشدید مکانیکی ساخته شده است. توسط ایستگاه های رادیویی استفاده می شود، جایی که فرکانس حامل را بر حسب ساعت و تایمر تنظیم می کند و فاصله 1 ثانیه را در آنها تعیین می کند.

چیست و چرا لازم است

این دستگاه منبعی است که نوسانات هارمونیک با دقت بالا را ارائه می دهد. در مقایسه با آنالوگ ها، راندمان کاری بیشتر و پارامترهای پایداری دارد.

اولین نمونه از دستگاه های مدرن در ایستگاه های رادیویی در سال 1920-1930 ظاهر شد. به عنوان عناصر با عملکرد پایدار، قادر به تنظیم فرکانس حامل. آن ها هستند:

آنها جایگزین تشدید کننده های کریستال نمک روشل شدند که در سال 1917 در نتیجه اختراع الکساندر ام. نیکلسون ظاهر شد و با بی ثباتی مشخص شد.
آنها مدار استفاده شده قبلی را با یک سیم پیچ و یک خازن جایگزین کردند که در فاکتور کیفیت بالا (تا 300) تفاوتی نداشت و به تغییرات دما بستگی داشت.

کمی بعد، تشدید کننده های کوارتز به بخشی جدایی ناپذیر از تایمرها و ساعت ها تبدیل شدند. قطعات الکترونیکی با فرکانس تشدید طبیعی 32768 هرتز که در یک شمارنده باینری 15 بیتی فاصله زمانی 1 ثانیه را تعیین می کند.

امروزه از دستگاه ها در موارد زیر استفاده می شود:

ساعت های کوارتز، بدون توجه به دمای محیط، دقت کار را برای آنها فراهم می کند.
ابزار اندازه گیری، تضمین دقت بالای شاخص ها.
پژواک های دریایی، که در تحقیق و ایجاد نقشه های پایین، تثبیت صخره ها، کم عمق ها، جستجوی اجسام در آب استفاده می شود.
مدارهای مربوط به نوسانگرهای مرجع سنتز فرکانس.
طرح های مورد استفاده برای نشان دادن موج سیگنال SSB یا تلگراف.
ایستگاه های رادیویی با سیگنال DSB با فرکانس متوسط؛
فیلترهای باند رسیورهای نوع سوپرهتروداین که پایداری و کیفیت بهتری نسبت به فیلترهای LC دارند.

دستگاه ها با کیس های مختلفی ساخته می شوند. آنها به خروجی، مورد استفاده در نصب فله، و SMD، مورد استفاده در نصب سطحی تقسیم می شوند.

کار آنها به قابلیت اطمینان مدار سوئیچینگ بستگی دارد که بر موارد زیر تأثیر می گذارد:

انحراف فرکانس از مقدار مورد نیاز، ثبات پارامتر؛
میزان پیری دستگاه؛
ظرفیت بار.

خواص تشدید کننده کوارتز

از آنالوگ های موجود پیشی می گیرد، که این دستگاه را در بسیاری از موارد ضروری می کند مدارهای الکترونیکیو محدوده دستگاه را توضیح می دهد. این امر با این واقعیت تأیید می شود که در دهه اول پس از اختراع در ایالات متحده (بدون احتساب سایر کشورها) بیش از 100 هزار قطعه دستگاه تولید شده است.

از جمله خواص مثبت تشدید کننده های کوارتز که محبوبیت و تقاضا برای دستگاه ها را توضیح می دهد:

ضریب کیفیت خوب، مقادیر آن - 104-106 - از پارامترهای آنالوگ های استفاده شده قبلی فراتر می رود (آنها ضریب کیفیت 300 دارند).
ابعاد کوچک، که می تواند در کسری از میلی متر اندازه گیری شود.
مقاومت در برابر دما، نوسانات آن؛
عمر طولانی؛
سهولت ساخت؛
توانایی ساخت فیلترهای آبشاری با کیفیت بالا بدون استفاده از تنظیمات دستی.

تشدید کننده های کوارتز معایبی نیز دارند:

عناصر خارجی به شما امکان می دهند فرکانس را در یک محدوده باریک تنظیم کنید.
ساختاری شکننده دارند؛
گرمای بیش از حد را تحمل نکنید.

اصل عملکرد تشدید کننده کوارتز

این دستگاه بر اساس اثر پیزوالکتریک که خود را بر روی صفحه کوارتز نشان می دهد و در دمای پایین کار می کند. این عنصر با رعایت زاویه مشخص شده از یک کریستال کوارتز جدا شده است. دومی پارامترهای الکتروشیمیایی تشدید کننده را تعیین می کند.

صفحات از دو طرف با یک لایه نقره پوشانده شده اند (پلاتین، نیکل، طلا مناسب هستند). سپس آنها را محکم در محفظه که مهر و موم شده است ثابت می کنند. این دستگاه یک سیستم نوسانی است که فرکانس تشدید خاص خود را دارد.

هنگامی که الکترودها تحت یک ولتاژ متناوب قرار می گیرند، صفحه کوارتز که دارای خاصیت پیزوالکتریک است، خم می شود، منقبض می شود، جابجا می شود (بسته به نوع پردازش کریستال). در همان زمان، یک ضد EMF در آن ظاهر می شود، همانطور که در یک سلف واقع در یک مدار نوسانی اتفاق می افتد.

هنگامی که یک ولتاژ با فرکانس منطبق با ارتعاشات طبیعی صفحه اعمال می شود، آنگاه تشدید در دستگاه مشاهده می شود. همزمان:

عنصر کوارتز دامنه نوسانات را افزایش می دهد.
مقاومت تشدید کننده به شدت کاهش می یابد.

انرژی مورد نیاز برای حفظ نوسانات در مورد فرکانس های برابر کم است.

تعیین تشدید کننده کوارتز در مدار الکتریکی

دستگاه مشابه خازن تعیین شده است. تفاوت: یک مستطیل بین بخش های عمودی قرار می گیرد - نمادی از یک صفحه ساخته شده از یک کریستال کوارتز. اضلاع مستطیل و صفحه خازن با یک شکاف از هم جدا شده اند. در نزدیکی نمودار ممکن است وجود داشته باشد تعیین نامهابزار - QX.

نحوه آزمایش تشدید کننده کوارتز

مشکلات وسایل کوچک در صورت دریافت ضربه قوی به وجود می آید. این زمانی اتفاق می افتد که دستگاه های حاوی تشدید کننده در طراحی سقوط کنند. دومی خراب می شود و نیاز به جایگزینی با توجه به همان پارامترها دارد.

بررسی عملکرد تشدید کننده به تستر نیاز دارد. طبق مداری مبتنی بر یک ترانزیستور KT3102، 5 خازن و 2 مقاومت مونتاژ می شود (دستگاه شبیه یک نوسان ساز کوارتز است که روی ترانزیستور مونتاژ شده است).

دستگاه باید به پایه ترانزیستور و قطب منفی در اتصالات متصل، اتصالات متصل شود، با نصب یک خازن محافظ محافظت شود. منبع تغذیه مدار سوئیچینگ ثابت است - 9 ولت. به علاوه، آنها به ورودی ترانزیستور، به خروجی آن - از طریق یک خازن - یک فرکانس متر متصل می شوند که پارامترهای فرکانس تشدید کننده را ثابت می کند.

این طرح هنگام تنظیم مدار نوسان استفاده می شود. هنگامی که تشدید کننده در شرایط خوبی است، هنگام اتصال، نوساناتی ایجاد می کند که منجر به ظاهر می شود ولتاژ ACدر امیتر ترانزیستور علاوه بر این، فرکانس ولتاژ با ویژگی مشابه تشدیدگر منطبق است.

اگر فرکانس‌سنج وقوع فرکانس را تشخیص ندهد یا وجود فرکانس را تعیین کند، دستگاه معیوب است، اما یا با مقدار اسمی تفاوت زیادی دارد، یا زمانی که کیس با آهن لحیم کاری گرم می‌شود، بسیار تغییر می‌کند.

مجموعه ای از قطعات برای مونتاژ یک فرکانس متر با عملکرد یک تستر تشدید کننده کوارتز.
ساده و ارزان، بر اساس میکروکنترلر PICبا قابلیت در نظر گرفتن تغییر فرکانس گیرنده های سوپرهتروداین در اندازه گیری ها با نشانگر LED پنج رقمی، راحت و شهودی.

وضوح صفحه نمایش به طور خودکار تغییر می کند تا حداکثر دقت خواندن را با نمایشگر 5 رقمی ارائه دهد.

همچنین، مدت زمان اندازه گیری (زمان دروازه) به طور خودکار تغییر می کند که طی آن پالس های ورودی شمارش می شوند.
اگر از فرکانس شمار برای اندازه گیری گیرنده ها یا فرستنده های موج کوتاه استفاده می شود، ممکن است لازم باشد مقدار افست فرکانس را از فرکانس اندازه گیری شده اضافه یا کم کنید. فرکانس افست در بسیاری از موارد برابر با فرکانس میانی است، زیرا فرکانس شمار معمولاً به نوسانگر فرکانس متغیر گیرنده متصل است.

برای اندازه گیری فرکانس تولید کوارتز، کافی است آن را به کانکتوری با برچسب "کریستال در حال آزمایش" وصل کنید.

ویژگی های کلیدی:

• محدوده اندازه گیری فرکانس: 1 هرتز - 50 مگاهرتز
• اندازه گیری کوارتز استفاده عمومیدر فرکانس تولید در محدوده: 1 مگاهرتز - 50 مگاهرتز
• سوئیچینگ محدوده خودکار
• تنظیمات قابل برنامه ریزی برای اضافه و تفریق تغییر فرکانس برای تنظیم و اندازه گیری در گیرنده های VHFو فرستنده ها
• حالت صرفه جویی در انرژی هنگامی که از منبع جریان مستقل تغذیه می شود
• امکان استفاده از 5 ولت از رابط USB
• حداقل تعداد قطعات، مونتاژ و راه اندازی آسان

کارکرد

وضوح صفحه نمایش به طور خودکار تغییر می کند تا حداکثر دقت خواندن را در 5- ارائه کند.
نشانگر تایپ همچنین، مدت زمان اندازه گیری (زمان دروازه) به طور خودکار تغییر می کند که طی آن پالس های ورودی شمارش می شوند.

افست فرکانس را اضافه یا کم کنید. اگر از فرکانس شمار برای اندازه گیری گیرنده ها یا فرستنده های موج کوتاه استفاده می شود، ممکن است لازم باشد مقدار افست فرکانس را از فرکانس اندازه گیری شده اضافه یا کم کنید. فرکانس افست در بسیاری از موارد برابر با فرکانس میانی است، زیرا فرکانس شمار معمولاً به نوسانگر فرکانس متغیر گیرنده متصل است.
برای این منظور سیستم عامل فرکانس شمار یک حالت برنامه نویسی را پیاده سازی می کند (حالت راه اندازی) ساختار منوی فرکانس شمار در سمت چپ نشان داده شده است و نشان می دهد که چگونه

به منوی برنامه نویسی دسترسی پیدا کنید و عملکرد مورد نظر را انتخاب کنید.
برای ورود به حالت برنامه نویسی، دکمه روی دستگاه را فشار داده و نگه دارید تا نشانگر "ProG" را نشان دهد.
سپس دوباره دکمه را فشار دهید. شما خود را در اولین آیتم منو خواهید دید. برای حرکت بیشتر در منو، به طور خلاصه دکمه را فشار دهید (بیش از 1 ثانیه). برای اجرای یک آیتم منو، دکمه را بیشتر فشار دهید (بیش از یک ثانیه).

توابع منو:

· "Quit": بدون ذخیره تنظیمات خارج شوید.
· "افزودن": مقدار فرکانس اندازه گیری شده را ذخیره می کند، که برای اضافه کردن در اندازه گیری های بیشتر استفاده می شود.
· "Sub": مقدار فرکانس اندازه گیری شده را ذخیره می کند، که برای تفریق در اندازه گیری های بعدی استفاده می شود.
· "صفر": فرکانس افست را روی "صفر" تنظیم می کند، بنابراین متر فرکانس اندازه گیری شده را بدون افست نمایش می دهد.
مقدار تغییر از پیش تعیین شده از بین خواهد رفت.
· "Table": به شما امکان می دهد یک مقدار تغییر از پیش تعیین شده را از جدول انتخاب کنید. جدول در حال حاضر در حافظه غیر فرار میکروکنترلر است، می توانید چندین مقدار رایج را در آن پیدا کنید. به صورت متوالی 455.0 (کیلوهرتز)، 4.1943 (MHz)، 4.4336 (MHz)، 10.700 (MHz) ارائه می شود. پس از انتخاب مقدار مورد نظر، دکمه را برای مدت طولانی فشار دهید - به آن باز خواهید گشت
منوی اصلی به توانایی انتخاب "افزودن" یا "Sub".
· "PSave" / "NoPSV": حالت ذخیره انرژی را فعال یا غیرفعال می کند. در حالت صرفه جویی در مصرف انرژی، در صورت عدم تغییر فرکانس، نشانگر پس از 15 ثانیه خاموش می شود و اگر فرکانس بیش از مقدار LSD تغییر کند، به طور خودکار روشن می شود.

آنچه برای مونتاژ مورد نیاز است

این کیت به صورت مجموعه ای از اجزاء عرضه می شود، تخته مدار چاپیو دستورالعمل های مونتاژ، بنابراین شما نیاز دارید:
• آهن لحیم کاری و مقداری لحیم کاری با محلول فلاکس یا الکل رزین
• موچین و برش کناری
• مولتی متر
• عینک ایمنی
• یک یا دو ساعت وقت آزاد

دستور مونتاژ

• قطعات کم است، جای آنها روی تابلو امضا شده است، مونتاژ نباید مشکل ایجاد کند
• مولفه ها را در گروه ها سازماندهی کنید، از کوچک ترین و پایین ترین اجزا شروع کنید، به تدریج به قسمت های بزرگتر بروید.
• محل نصب قطعات روی برد به همان شکلی که خود قطعات امضا می شود، همه اجزا در یک - سمت بالای برد نصب می شوند.
• برای پانل های ریز مدارها و خود ریز مدارها، در حین نصب، لازم است جهت نصب "کلید" را رعایت کنید - یک برش کوچک یا یک نقطه در یکی از طرفین.
• لحیم کاری باید با احتیاط انجام شود، بدون اینکه محل لحیم کاری و خود اجزا گرم شود و از رزین کم نگذارید، لحیم کاری باید به طور یکنواخت و روان در اطراف پایه های اجزا جریان داشته باشد.
• با استفاده از کاترهای جانبی قسمت های اضافی پایه های اجزا را از قسمت عقب تخته جدا کنید و در صورت امکان تخته را با الکل بشویید.

آماده سازی برای عملیات

• اگر مونتاژ بدون خطا انجام شود، دستگاه بلافاصله شروع به کار می کند

اقدامات پیشگیرانه

• در حین نصب از عینک ایمنی برای محافظت از چشمان خود در برابر آسیب ناشی از بریدگی پا یا لحیم کاری داغ استفاده کنید.
نقاط لحیم کاری را بیش از حد معقول مورد نیاز برای لحیم کاری با کیفیت بیش از حد گرم نکنید، برای جریان بهتر لحیم کاری از رزین یا محلول الکل آن استفاده کنید.
• هنگام روشن شدن، دستگاه باید روی یک سطح دی الکتریک مانند یک ورق مقوا قرار گیرد تا از اتصال کوتاه در سطح رسانا جلوگیری شود.

دلیل ایجاد این دستگاه تعداد قابل توجهی تشدید کننده کوارتز انباشته شده بود که هم خریداری و هم لحیم شده از تابلوهای مختلفو در بسیاری از آنها هیچ نشانه ای وجود نداشت. با سفر در گستره‌های بی‌پایان اینترنت و تلاش برای جمع‌آوری و اجرای مدارهای مختلف تسترهای کوارتز، تصمیم گرفتم چیزی از خودم بیاورم. پس از آزمایش های فراوان با ژنراتورهای مختلف، هم در منطق های دیجیتال مختلف و هم روی ترانزیستورها، من 74HC4060 را انتخاب کردم، اگرچه امکان حذف نوسانات خود نیز وجود نداشت، اما همانطور که مشخص شد، این کار با عملکرد دستگاه تداخلی ندارد.

مدار کوارتز متر

این دستگاه بر اساس دو ژنراتور CD74HC4060 ساخته شده است (74HC4060 در فروشگاه وجود نداشت، اما با قضاوت بر اساس برگه داده آنها حتی "خنکتر" هستند)، یکی در فرکانس پایین و دومی در فرکانس بالا کار می کند. کمترین فرکانس هایی که داشتم کوارتز ساعت و بالاترین فرکانس کوارتز غیر هارمونیک در 30 مگاهرتز بود. با توجه به تمایل آنها به خود تحریکی، تصمیم گرفته شد که ژنراتورها را به سادگی با تغییر ولتاژ تغذیه، همانطور که توسط LED های مربوطه نشان داده شده است، سوئیچ کنند. بعد از ژنراتورها یک ریپیتر روی منطق نصب کردم. شاید به جای مقاومت R6 و R7 بهتر است خازن نصب کنید (من خودم آن را بررسی نکردم).

همانطور که مشخص شد، نه تنها کوارتز در دستگاه راه اندازی می شود، بلکه انواع فیلترها با دو یا چند پایه نیز وجود دارد که با موفقیت به اتصال دهنده های مناسب متصل شدند. یک خازن سرامیکی مانند "دو پایه" با فرکانس 4 مگاهرتز شروع به کار کرد که سپس با موفقیت به جای تشدید کننده کوارتز استفاده شد.

تصاویر نشان می دهد که برای بررسی قطعات رادیویی از دو نوع کانکتور استفاده می شود. اولین مورد از قسمت هایی از پانل ها - برای قطعات خروجی ساخته شده است، و دومی یک قطعه تخته است که از طریق سوراخ های مربوطه به مسیرها چسبانده شده و لحیم شده است - برای تشدید کننده های کوارتز SMD. برای نمایش اطلاعات، از یک فرکانس‌سنج ساده شده در میکروکنترلر PIC16F628 یا PIC16F628A استفاده شده است که به طور خودکار حد اندازه‌گیری را تغییر می‌دهد، یعنی فرکانس روی نشانگر به کیلوهرتز یا مگاهرتز خواهد بود. درباره قطعات دستگاه بخشی از برد روی قطعات سرب مونتاژ می شود و بخشی روی SMD. این برد برای نشانگر ال سی دی تک خطی Winstar WH1601A طراحی شده است (این صفحه با کنتاکت ها در بالا سمت چپ است)، کنتاکت های 15 و 16 که برای روشنایی استفاده می شوند از هم جدا نیستند، اما هرکس به آن نیاز دارد می تواند آهنگ ها را اضافه کند و جزئیات برای خودش من نور پس‌زمینه را تنظیم نکردم زیرا از یک نشانگر بدون نور پس‌زمینه از برخی از تلفن‌ها روی همان کنترلر استفاده کردم، اما در ابتدا Winstar بود. علاوه بر WH1601A، می توانید از WH1602B - دو خطی استفاده کنید، اما خط دوم استفاده نخواهد شد. به جای ترانزیستور، که در مدار می توانید هر یک از رسانایی مشابه را اعمال کنید، ترجیحاً با h21 بزرگتر. برد دارای دو ورودی برق یکی از مینی یو اس بی و دیگری از طریق بریج و 7805 می باشد همچنین در کیس دیگری جای استابلایزر تعبیه شده است.

راه اندازی ابزار

هنگام تنظیم با دکمه S1، حالت LF را روشن کنید (LED VD1 روشن می شود) و یک تشدید کننده کوارتز 32768 هرتز را به کانکتور مناسب وصل کنید (ترجیحا با مادربردکامپیوتر) با یک خازن تنظیم C11، فرکانس را روی نشانگر روی 32768 هرتز تنظیم کنید. مقاومت R8 حداکثر حساسیت را تنظیم می کند. همه فایل ها - بردها، سیستم عامل، دیتاشیت های عناصر رادیویی استفاده شده و موارد دیگر، در بایگانی دانلود می شوند. نویسنده پروژه nefedot است.

بایگانی:

دلیل ایجاد این دستگاه تعداد قابل توجهی تشدید کننده های کوارتز انباشته شده بود که هم از تخته های مختلف خریداری شده و هم لحیم شده بودند و بسیاری از آنها هیچ نامی نداشتند. با سفر در وسعت بی‌پایان اینترنت و تلاش برای جمع‌آوری و راه‌اندازی انواع مختلف، تصمیم گرفتم چیزی از خودم بیاورم. پس از آزمایش های فراوان با ژنراتورهای مختلف، هم در منطق های دیجیتال مختلف و هم روی ترانزیستورها، من 74HC4060 را انتخاب کردم، اگرچه امکان حذف نوسانات خود نیز وجود نداشت، اما همانطور که مشخص شد، این کار با عملکرد دستگاه تداخلی ندارد.

مدار کوارتز متر

درباره جزئیات دستگاه

بخشی از برد روی قطعات سربی مونتاژ می شود و بخشی روی SMD. این برد برای نشانگر ال سی دی تک خطی Winstar WH1601A طراحی شده است (این صفحه با کنتاکت ها در بالا سمت چپ است)، کنتاکت های 15 و 16 که برای روشنایی استفاده می شوند از هم جدا نیستند، اما هرکس به آن نیاز دارد می تواند آهنگ ها را اضافه کند و جزئیات برای خودش من نور پس‌زمینه را تنظیم نکردم زیرا از یک نشانگر بدون نور پس‌زمینه از برخی از تلفن‌ها روی همان کنترلر استفاده کردم، اما در ابتدا Winstar بود. علاوه بر WH1601A، می توانید از WH1602B - دو خطی استفاده کنید، اما خط دوم استفاده نخواهد شد. به جای ترانزیستور، که در مدار می توانید هر یک از رسانایی مشابه را اعمال کنید، ترجیحاً با h21 بزرگتر. برد دارای دو ورودی برق یکی از مینی یو اس بی و دیگری از طریق بریج و 7805 می باشد همچنین در کیس دیگری جای استابلایزر تعبیه شده است.

راه اندازی ابزار

هنگام راه اندازی با دکمه S1، حالت فرکانس پایین را روشن کنید (LED VD1 روشن می شود) و با وصل کردن یک تشدید کننده کوارتز 32768 هرتز (ترجیحاً از مادربرد رایانه) به کانکتور مناسب، فرکانس 32768 هرتز را روی نشانگر تنظیم کنید. با یک خازن تنظیم C11. مقاومت R8 حداکثر حساسیت را تنظیم می کند. همه فایل ها - بردها، سیستم عامل، دیتاشیت های عناصر رادیویی استفاده شده و موارد دیگر، در بایگانی دانلود می شوند. نویسنده پروژه - nefedot.

در مورد مقاله دستگاهی برای بررسی فرکانس کوارتز بحث کنید