Un frecvențămetru este un dispozitiv util într-un laborator de radioamator (mai ales dacă nu este disponibil un osciloscop). Pe lângă contorul de frecvență, personal mi-a lipsit adesea un tester rezonatoare cu cuarț- au început să vină prea multe căsătorii din China. S-a întâmplat de mai multe ori să asamblezi un dispozitiv, să programezi un microcontroler, să înregistrezi siguranțe, astfel încât să fie tactat de la un cuarț extern și atât - după ce a înregistrat siguranțe, programatorul nu mai vede MK-ul. Motivul este un cuarț „rupt”, mai rar un microcontroler „buggy” (sau remarcat cu atenție de chinezi cu adăugarea, de exemplu, a literei „A” la sfârșit). Și am dat de până la 5 % din un astfel de cuarț defect din lot. Apropo, un set chinezesc de frecvență destul de cunoscut cu un tester de cuarț pe un microcontroler PIC și un afișaj LED de la Aliexpress, nu mi-a plăcut categoric, pentru că adesea, în loc de frecvența, arăta fie vremea din Zimbabwe, fie frecvențele armonicilor „neinteresante” (bine, sau nu am avut noroc).

Un rezonator cu cuarț este un dispozitiv electronic construit pe efectul piezoelectric, precum și pe rezonanța mecanică. Este folosit de posturile de radio, unde stabilește frecvența purtătoare, în ore și cronometre, fixând un interval de 1 secundă în acestea.

Ce este și de ce este nevoie

Dispozitivul este o sursă care oferă oscilații armonice de înaltă precizie. Are, în comparație cu analogii, o eficiență de lucru mai mare, parametri stabili.

Primele mostre de dispozitive moderne au apărut pe posturile de radio în anii 1920-1930. ca elemente cu funcționare stabilă, capabile să stabilească frecvența purtătoare. Sunt:

• au înlocuit rezonatoarele cu cristal de sare Rochelle, care au apărut în 1917 ca urmare a invenției lui Alexander M. Nicholson și s-au caracterizat prin instabilitate;
• au înlocuit circuitul folosit anterior cu o bobină și un condensator, care nu diferă în factorul de înaltă calitate (până la 300) și depindea de schimbările de temperatură.

Puțin mai târziu, rezonatoarele de cuarț au devenit o parte integrantă a cronometrelor și ceasurilor. Componente electronice cu o frecvență de rezonanță naturală de 32768 Hz, care într-un contor binar de 15 biți setează un interval de timp de 1 secundă.

Dispozitivele sunt folosite astăzi în:

• ceasuri cu quartz, oferindu-le precizia de lucru, indiferent de temperatura ambianta;
• instrumente de măsurare, garantându-le o precizie ridicată a indicatorilor;
• sondele marine, care sunt utilizate în cercetarea și realizarea hărților de fund, fixarea recifelor, adâncimi, căutarea obiectelor în apă;
• circuite corespunzătoare oscilatoarelor de referință care sintetizează frecvențe;
• scheme utilizate pentru indicarea undelor a semnalului SSB sau telegrafic;
• stații radio cu semnal DSB cu o frecvență intermediară;
• filtre trece-bandă ale receptoarelor de tip superheterodin, care sunt mai stabile și de bună calitate decât filtrele LC.

Dispozitivele sunt fabricate cu diferite carcase. Acestea sunt împărțite în ieșire, utilizate în montarea în vrac și SMD, utilizate în montarea la suprafață.

Munca lor depinde de fiabilitatea circuitului de comutare, care afectează:

• abaterea de frecvență de la valoarea cerută, stabilitatea parametrului;
• rata de îmbătrânire a dispozitivului;
• capacitate de incarcare.

Proprietățile unui rezonator cu cuarț

Depășește analogii existente anterior, ceea ce face ca dispozitivul să fie indispensabil pentru mulți circuite electroniceși explică domeniul de aplicare al dispozitivului. Acest lucru este confirmat de faptul că în primul deceniu de la invenție în Statele Unite (fără a număra alte țări) au fost produse peste 100 de mii de dispozitive.

Printre proprietățile pozitive ale rezonatoarelor de cuarț, care explică popularitatea și cererea de dispozitive:

• factor de calitate bună, ale căror valori - 104-106 - depășesc parametrii analogilor utilizați anterior (au un factor de calitate de 300);
• dimensiuni mici, care pot fi măsurate în fracțiuni de milimetru;
• rezistența la temperatură, fluctuațiile acesteia;
• durată lungă de viață;
• ușurință de fabricație;
• capacitatea de a construi filtre în cascadă de înaltă calitate fără a utiliza setări manuale.

Rezonatoarele cu cuarț au și dezavantaje:

• elementele externe vă permit să reglați frecvența într-un interval restrâns;
• au o structură fragilă;
• nu tolera căldura excesivă.

Principiul de funcționare al unui rezonator cu cuarț

Aparatul funcționează pe baza efectului piezoelectric, care se manifestă pe o placă de cuarț, și la temperatură scăzută. Elementul este decupat dintr-un singur cristal de cuarț, respectând unghiul specificat. Acesta din urmă determină parametrii electrochimici ai rezonatorului.

Plăcile sunt acoperite pe ambele părți cu un strat de argint (platină, nichel, aur sunt potrivite). Apoi sunt fixate ferm în carcasă, care este sigilată. Dispozitivul este un sistem oscilator care are propria frecvență de rezonanță.

Când electrozii sunt supuși unei tensiuni alternative, placa de cuarț, care are o proprietate piezoelectrică, se îndoaie, se contractă, se deplasează (în funcție de tipul de prelucrare a cristalului). În același timp, apare un contra-EMF, așa cum se întâmplă într-un inductor situat într-un circuit oscilator.

Când se aplică o tensiune cu o frecvență care coincide cu vibrațiile naturale ale plăcii, atunci se observă rezonanța în dispozitiv. Simultan:

• un element de cuarț mărește amplitudinea oscilațiilor;
• rezistența rezonatorului este mult redusă.

Energia necesară pentru a menține oscilațiile este scăzută în cazul frecvențelor egale.

Desemnarea unui rezonator cu cuarț pe circuitul electric

Dispozitivul este desemnat în mod similar unui condensator. Diferența: între segmentele verticale este plasat un dreptunghi - simbol al unei plăci din cristal de cuarț. Laturile dreptunghiului și ale plăcii condensatorului sunt separate printr-un spațiu. În apropierea diagramei pot fi prezente desemnarea literei instrument - QX.

Cum se testează un rezonator cu cuarț

Problemele cu aparatele mici apar dacă primesc o lovitură puternică. Acest lucru se întâmplă atunci când dispozitivele care conțin rezonatoare în proiect cad. Acestea din urmă eșuează și necesită înlocuire conform acelorași parametri.

Verificarea performanței rezonatorului necesită un tester. Este asamblat conform unui circuit bazat pe un tranzistor KT3102, 5 condensatoare și 2 rezistențe (dispozitivul este similar cu un oscilator cu cuarț asamblat pe un tranzistor).

Dispozitivul trebuie conectat la baza tranzistorului și la polul negativ în conexiunile conectate, conexiunile, protejând prin instalarea unui condensator de protecție. Alimentarea circuitului de comutare este constantă - 9V. În plus, se conectează la intrarea tranzistorului, la ieșirea acestuia - printr-un condensator - un frecvențămetru, care fixează parametrii de frecvență ai rezonatorului.

Schema este utilizată la configurarea circuitului de oscilație. Când rezonatorul este în stare bună, când este conectat, produce oscilații care duc la apariție Tensiune AC la emiţătorul tranzistorului. În plus, frecvența tensiunii coincide cu o caracteristică similară a rezonatorului.

Aparatul este defect dacă frecvențametrul nu detectează apariția unei frecvențe sau determină prezența unei frecvențe, dar fie este mult diferit de valoarea nominală, fie se modifică foarte mult când carcasa este încălzită cu un fier de lipit.

Un set de componente pentru asamblarea unui contor de frecvență cu funcția de tester cu rezonator cu cuarț.
Simplu și ieftin, bazat pe Microcontroler PIC cu capacitatea de a ține cont de schimbarea frecvenței receptoarelor superheterodine în măsurători cu un indicator LED din cinci cifre, convenabil și intuitiv.

Rezoluția afișajului este comutată automat pentru a oferi o precizie maximă de citire cu un afișaj cu 5 cifre.

De asemenea, se modifică automat durata măsurării (timpul porții) în care sunt numărate impulsurile la intrare.
Dacă contorul de frecvență este utilizat pentru a măsura receptoare sau transmițătoare cu unde scurte, poate fi necesar să adăugați sau să scădeți valoarea decalajului de frecvență din frecvența măsurată. Frecvența de compensare este în multe cazuri egală cu frecvența intermediară, deoarece contorul de frecvență este de obicei conectat la oscilatorul de frecvență variabilă al receptorului.

Pentru a măsura frecvența de generare a unui cuarț, pur și simplu conectați-l la conectorul etichetat „Cristal în curs de testare”

Caracteristici cheie:

• Domeniu de măsurare a frecvenței: 1 Hz - 50 MHz
• Măsurarea cuarțului uz generalîn frecvența de generare în intervalul: 1MHz - 50MHz
• Comutare automată a intervalului
• Setări programabile pentru adăugarea și scăderea decalajului de frecvență pentru acordare și măsurători Receptoare VHFși emițătoare.
• Mod de economisire a energiei atunci când este alimentat de la o sursă de curent independentă
• Posibilitatea de a utiliza 5V de la interfața USB
• Număr minim de componente, asamblare și configurare ușoară

Funcții

Rezoluția afișajului este comutată automat pentru a oferi acuratețe maximă de citire la 5-
indicator de tastare. De asemenea, se modifică automat durata măsurării (timpul porții) în care sunt numărate impulsurile la intrare.

Adăugați sau scădeți offset de frecvență. Dacă contorul de frecvență este utilizat pentru a măsura receptoare sau transmițătoare cu unde scurte, poate fi necesar să adăugați sau să scădeți valoarea decalajului de frecvență din frecvența măsurată. Frecvența de compensare este în multe cazuri egală cu frecvența intermediară, deoarece contorul de frecvență este de obicei conectat la oscilatorul de frecvență variabilă al receptorului.
În acest scop, firmware-ul contorului de frecvență implementează un mod de programare (mod setup) Structura meniului contorului de frecvență este afișată în stânga și arată cum

Accesați meniul de programare și selectați funcția dorită.
Pentru a intra în modul de programare, apăsați și mențineți apăsat butonul de pe dispozitiv până când indicatorul arată „ProG”
Apoi apăsați din nou butonul. Te vei regăsi în primul element de meniu. Pentru a vă deplasa mai departe prin meniu, apăsați scurt butonul (nu mai mult de 1 secundă). Pentru a executa un element de meniu, țineți butonul apăsat mai mult timp (mai mult de o secundă).

Funcții de meniu:

· „Ieșire”: Ieșiți fără a salva setările.
· „Adăugați”: salvează valoarea frecvenței tocmai măsurată, care va fi folosită pentru a adăuga măsurători ulterioare.
· „Sub”: salvează valoarea frecvenței tocmai măsurată, care va fi folosită pentru scădere în măsurători ulterioare.
· „Zero”: Setează frecvența de compensare la „zero”, astfel încât contorul va afișa frecvența măsurată fără decalaj.
Valoarea presetată de schimbare se va pierde.
· „Tabel”: Vă permite să selectați o valoare de schimbare prestabilită din tabel. Tabelul se află deja în memoria nevolatilă a microcontrolerului, puteți găsi mai multe valori comune în el. Vi se vor oferi secvenţial 455,0 (kHz), 4,1943 (MHz), 4,4336 (MHz), 10,700 (MHz). După selectarea valorii dorite, apăsați butonul timp îndelungat - veți reveni la
meniul principal la posibilitatea de a selecta „Adăugați” sau „Sub”.
· „PSave” / „NoPSV”: Activează sau dezactivează modul de economisire a energiei. În modul de economisire a energiei, indicatorul se stinge după 15 secunde dacă nu există o schimbare de frecvență și se aprinde automat dacă frecvența se modifică mai mult decât valoarea LSD.

Ce este necesar pentru asamblare

Setul este furnizat ca set de componente, placă de circuit imprimatși instrucțiuni de asamblare, deci veți avea nevoie de:
• fier de lipit și ceva lipit cu flux sau soluție alcoolică de colofoniu
• pensete și tăietoare laterale
• multimetru
• ochelari de protectie
• o oră sau două de timp liber

Ordin de asamblare

• Sunt puține componente, locurile lor pe tablă sunt semnate, asamblarea nu trebuie să creeze dificultăți
• Organizați componentele în grupuri, începând cu cele mai mici și mai joase componente, trecând treptat la cele mai mari.
• locațiile de instalare ale componentelor de pe placă sunt semnate în același mod ca și componentele în sine, toate componentele sunt instalate pe una - partea de sus a plăcii
• pentru panourile pentru microcircuite și microcircuitele în sine, în timpul instalării, este necesar să se respecte direcția de instalare a „cheii” - un mic decupaj sau un punct pe una dintre laturi
• lipirea trebuie efectuată cu atenție, fără a supraîncălzi locul de lipit și componentele în sine și nu vă zgâriți cu colofoniu, lipirea ar trebui să curgă în jurul picioarelor componentelor uniform și fără probleme.
• Folosiți tăietoare laterale pentru a îndepărta părțile suplimentare ale picioarelor componentelor de pe partea din spate a plăcii și, dacă este posibil, spălați placa cu alcool.

Pregătirea pentru operare

• Daca asamblarea se face fara erori, aparatul incepe sa functioneze imediat

Masuri de precautie

• Folosiți ochelari de protecție în timpul instalării pentru a vă proteja ochii împotriva rănilor cauzate de tăieturile picioarelor sau lipirea la cald.
• Nu supraîncălziți punctele de lipit peste o limită rezonabilă necesară pentru lipirea de calitate, utilizați colofoniu sau soluția sa de alcool pentru un flux mai bun de lipit
• Când este pornit, dispozitivul trebuie să se sprijine pe o suprafață dielectrică, cum ar fi o foaie de carton, pentru a evita scurtcircuitele prin suprafața conductivă.

Motivul creării acestui dispozitiv a fost un număr considerabil de rezonatoare de cuarț acumulate, atât achiziționate, cât și lipite de la plăci diferite, iar pe multe nu erau semne. Călătorind prin întinderile nesfârșite ale Internetului și încercând să asamblez și să rulez diverse circuite de testere cu cuarț, am decis să vin cu ceva al meu. După multe experimente cu generatoare diferite, atât pe logici digitale diferite, cât și pe tranzistoare, am ales 74HC4060, deși nici auto-oscilațiile nu a fost posibilă, dar după cum s-a dovedit, acest lucru nu interferează cu funcționarea dispozitivului.

Circuit contor cu cuarț

Dispozitivul se bazează pe două generatoare CD74HC4060 (74HC4060 nu a fost în magazin, dar judecând după fișa de date sunt chiar mai „cooler”), unul funcționează la o frecvență joasă, al doilea la una înaltă. Cele mai joase frecvențe pe care le-am avut au fost cuarțul de ceas, iar cea mai mare frecvență a fost cuarțul nearmonic la 30 MHz. Datorită tendinței lor de autoexcitare, s-a decis comutarea generatoarelor prin simpla comutare a tensiunii de alimentare, așa cum este indicat de LED-urile corespunzătoare. După generatoare, am instalat un repetor pe logică. Poate că în locul rezistențelor R6 și R7 este mai bine să instalați condensatori (nu l-am verificat eu).

După cum s-a dovedit, nu numai cuarțul este lansat în dispozitiv, ci și tot felul de filtre cu două sau mai multe picioare, care au fost conectate cu succes la conectorii corespunzători. Un condensator asemănător ceramicii „cu două picioare” a început la 4 MHz, care a fost apoi folosit cu succes în locul unui rezonator cu cuarț.

Imaginile arată că sunt utilizate două tipuri de conectori pentru a verifica componentele radio. Primul este realizat din părți ale panourilor - 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 microcontrolerul PIC16F628 sau PIC16F628A a fost folosit un frecvențămetru simplificat, care comută automat limita de măsurare, adică frecvența de pe indicator va fi fie în kHz, fie în MHz. Despre părțile dispozitivului O parte a plăcii este asamblată pe părțile plumb și o parte pe SMD. Placa este conceputa pentru indicatorul LCD cu o singura linie Winstar WH1601A (acesta este cel cu contactele din stanga sus), contactele 15 si 16, care sunt folosite pentru iluminare, nu sunt separate, dar cine are nevoie poate adauga piste si detalii pentru sine. Nu am setat lumina de fundal pentru că am folosit un indicator fără iluminare de fundal de la un telefon de pe același controler, dar la început a fost Winstar. În plus față de WH1601A, puteți utiliza WH1602B - cu două linii, dar a doua linie nu va fi folosită. În loc de un tranzistor, că în circuit puteți aplica oricare din aceeași conductivitate, de preferință cu un h21 mai mare. Placa are două intrări de alimentare, una de la mini USB, cealaltă prin bridge și 7805. Există și loc pentru stabilizator în altă carcasă.

Configurarea instrumentului

Când configurați cu butonul S1, porniți modul LF (LED-ul VD1 se va aprinde) și conectați un rezonator de cuarț de 32768 Hz la conectorul corespunzător (de preferință cu placa de baza computer) cu un condensator de acord C11, setați frecvența la 32768 Hz pe indicator. 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 nicio denumire. Călătorind prin întinderile nesfârșite ale Internetului și încercând să adun și să lansez diverse, am decis să vin cu ceva al meu. După multe experimente cu generatoare diferite, atât pe logici digitale diferite, cât și pe tranzistoare, am ales 74HC4060, deși nici auto-oscilațiile nu a fost posibilă, dar după cum s-a dovedit, acest lucru nu interferează cu funcționarea dispozitivului.

Circuit contor cu cuarț

Dispozitivul se bazează pe două generatoare CD74HC4060 (74HC4060 nu a fost în magazin, dar judecând după fișa de date sunt chiar mai „cooler”), unul funcționează la o frecvență joasă, al doilea la una înaltă. Cele mai joase frecvențe pe care le-am avut au fost cuarțul de ceas, iar cea mai mare frecvență a fost cuarțul nearmonic la 30 MHz. Datorită tendinței lor de autoexcitare, s-a decis comutarea generatoarelor prin simpla comutare a tensiunii de alimentare, așa cum este indicat de LED-urile corespunzătoare. După generatoare, am instalat un repetor pe logică. Poate că în locul rezistențelor R6 și R7 este mai bine să instalați condensatori (nu l-am verificat eu).

După cum s-a dovedit, nu numai cuarțul este lansat în dispozitiv, ci și tot felul de filtre cu două sau mai multe picioare, care au fost conectate cu succes la conectorii corespunzători. Un condensator asemănător ceramicii „cu două picioare” a început la 4 MHz, care a fost apoi folosit cu succes în locul unui rezonator cu cuarț.

Imaginile arată că sunt utilizate două tipuri de conectori pentru a verifica componentele radio. Primul este realizat din părți ale panourilor - 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 microcontrolerul PIC16F628 sau PIC16F628A a fost folosit un frecvențămetru simplificat, care comută automat limita de măsurare, adică frecvența de pe indicator va fi fie în kHz sau în MHz.

Despre detaliile dispozitivului

O parte a plăcii este asamblată pe piese de plumb, iar o parte pe SMD. Placa este conceputa pentru indicatorul LCD cu o singura linie Winstar WH1601A (acesta este cel cu contactele din stanga sus), contactele 15 si 16, care sunt folosite pentru iluminare, nu sunt separate, dar cine are nevoie poate adauga piste si detalii pentru sine. Nu am setat lumina de fundal pentru că am folosit un indicator fără iluminare de fundal de la un telefon de pe același controler, dar la început a fost Winstar. În plus față de WH1601A, puteți utiliza WH1602B - cu două linii, dar a doua linie nu va fi folosită. În loc de un tranzistor, că în circuit puteți aplica oricare din aceeași conductivitate, de preferință cu un h21 mai mare. Placa are două intrări de alimentare, una de la mini USB, cealaltă prin bridge și 7805. Există și loc pentru stabilizator în altă carcasă.

Configurarea instrumentului

Când configurați cu butonul S1, porniți modul de joasă frecvență (LED-ul VD1 se va aprinde) și prin conectarea unui rezonator de cuarț de 32768Hz (de preferință de pe placa de bază a computerului) la conectorul corespunzător, setați frecvența de 32768Hz pe indicator. cu un condensator de acord C11. 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