Un résonateur à quartz est un appareil électronique construit sur l'effet piézoélectrique, ainsi que sur la résonance mécanique. Il est utilisé par les stations de radio, où il définit la fréquence porteuse, en heures et en minuteries, en leur fixant un intervalle de 1 seconde.
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Qu'est-ce que c'est et pourquoi est-ce nécessaire
L'appareil est une source qui fournit des oscillations harmoniques de haute précision. Il a, par rapport aux analogues, une plus grande efficacité de travail, des paramètres stables.
Les premiers échantillons d'appareils modernes sont apparus sur les stations de radio en 1920-1930. en tant qu'éléments à fonctionnement stable, capables de régler la fréquence porteuse. Elles sont:
- ils ont remplacé les résonateurs à cristal de sel de Rochelle, apparus en 1917 à la suite de l'invention d'Alexander M. Nicholson et caractérisés par une instabilité ;
- ils ont remplacé le circuit précédemment utilisé par une bobine et un condensateur, qui ne différaient pas par leur facteur de qualité élevé (jusqu'à 300) et dépendaient des changements de température.
Un peu plus tard, les résonateurs à quartz sont devenus une partie intégrante des minuteries et des horloges. Composants électroniques avec une fréquence de résonance naturelle de 32768 Hz, qui dans un compteur binaire 15 bits définit un intervalle de temps de 1 seconde.
Les appareils sont utilisés aujourd'hui dans :
- montres à quartz, leur offrant la précision du travail, quelle que soit la température ambiante;
- instruments de mesure, leur garantissant une grande précision des indicateurs;
- les échosondeurs marins, qui sont utilisés dans la recherche et la création de cartes de fond, la fixation des récifs, les bas-fonds, la recherche d'objets dans l'eau ;
- des circuits correspondant à des oscillateurs de référence synthétisant des fréquences ;
- schémas utilisés pour l'indication d'onde du signal SSB ou télégraphique;
- stations de radio avec un signal DSB avec une fréquence intermédiaire ;
- filtres passe-bande récepteurs de type superhétérodyne, qui sont plus stables et de bonne qualité que les filtres LC.
Les appareils sont fabriqués avec des boîtiers différents. Ils sont divisés en sortie, utilisée pour le montage en vrac, et SMD, utilisée pour le montage en surface.
Leur fonctionnement dépend de la fiabilité du circuit de commutation, qui affecte :
- écart de fréquence par rapport à la valeur requise, stabilité des paramètres ;
- taux de vieillissement de l'appareil ;
- capacité de chargement.
Propriétés d'un résonateur à quartz
Surpasse les analogues existants, ce qui rend l'appareil indispensable dans de nombreux circuits électroniques et explique la portée de l'appareil.Ceci est confirmé par le fait qu'au cours de la première décennie depuis l'invention aux États-Unis (sans compter les autres pays), plus de 100 000 appareils ont été produits.
Parmi les propriétés positives des résonateurs à quartz, qui expliquent la popularité et la demande d'appareils :
- bon facteur de qualité, dont les valeurs - 104-106 - dépassent les paramètres des analogues précédemment utilisés (ils ont un facteur de qualité de 300);
- petites dimensions, qui peuvent être mesurées en fractions de millimètre;
- résistance à la température, ses fluctuations;
- longue durée de vie;
- facilité de fabrication;
- la possibilité de créer des filtres en cascade de haute qualité sans utiliser de réglages manuels.
Les résonateurs à quartz présentent également des inconvénients :
- les éléments externes vous permettent de régler la fréquence dans une plage étroite;
- avoir une structure fragile;
- ne tolère pas la chaleur excessive.
Le principe de fonctionnement d'un résonateur à quartz
L'appareil fonctionne sur la base de l'effet piézoélectrique, qui se manifeste sur une plaque de quartz, et à basse température. L'élément est découpé dans un seul cristal de quartz, en respectant l'angle spécifié. Ce dernier détermine les paramètres électrochimiques du résonateur.
Les plaques sont recouvertes des deux côtés d'une couche d'argent (le platine, le nickel, l'or conviennent). Ensuite, ils sont fermement fixés dans le boîtier, qui est scellé. L'appareil est un système oscillatoire qui a sa propre fréquence de résonance.
Lorsque les électrodes sont soumises à une tension alternative, la lame de quartz, qui a une propriété piézoélectrique, se plie, se contracte, se décale (selon le type de traitement du cristal). En même temps, une contre-EMF y apparaît, comme cela se produit dans une inductance située dans un circuit oscillant.
Lorsqu'une tension est appliquée avec une fréquence coïncidant avec les vibrations naturelles de la plaque, alors une résonance est observée dans le dispositif. Simultanément:
- un élément de quartz augmente l'amplitude des oscillations ;
- la résistance du résonateur est fortement réduite.
L'énergie nécessaire pour entretenir les oscillations est faible dans le cas de fréquences égales.
Désignation d'un résonateur à quartz sur le circuit électrique
L'appareil est désigné de la même manière qu'un condensateur. Différence : un rectangle est placé entre les segments verticaux - le symbole d'une plaque en cristal de quartz. Les côtés du rectangle et la plaque du condensateur sont séparés par un espace. À proximité sur le schéma, il peut y avoir une désignation de lettre de l'appareil - QX.
Comment tester un résonateur à quartz
Les problèmes avec les petits appareils électroménagers surviennent s'ils reçoivent un coup violent. Cela se produit lorsque des appareils contenant des résonateurs dans la conception tombent. Ces derniers échouent et doivent être remplacés selon les mêmes paramètres.
La vérification des performances du résonateur nécessite un testeur. Il est assemblé selon un circuit basé sur un transistor KT3102, 5 condensateurs et 2 résistances (le dispositif est similaire à un oscillateur à quartz monté sur un transistor).
L'appareil doit être connecté à la base du transistor et au pôle négatif dans les connexions connectées, les connexions, protégeant en installant un condensateur de protection. L'alimentation du circuit de commutation est constante - 9V. De plus, ils connectent à l'entrée du transistor, à sa sortie - via le condensateur - un fréquencemètre, qui fixe les paramètres de fréquence du résonateur.
Le schéma est utilisé lors de la configuration du circuit d'oscillation.Lorsque le résonateur est en bon état, lorsqu'il est connecté, il produit des oscillations qui conduisent à l'apparition d'une tension alternative au niveau de l'émetteur du transistor. De plus, la fréquence de la tension coïncide avec une caractéristique similaire du résonateur.
L'appareil est défectueux si le fréquencemètre ne détecte pas l'apparition d'une fréquence ou ne détermine pas la présence d'une fréquence, mais elle est soit très différente de la valeur nominale, soit elle change considérablement lorsque le boîtier est chauffé avec un fer à souder.
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