Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Что такое кварцевый резонатор и как он работает?

Столик для завтраков на природе

Симпатичный и удобный столик из пластикового материала можно соорудить быстро и легко. Из материалов вам понадобится только поднос и четыре емкости из пластика.

Процесс изготовления довольно прост:

  1. Приклейте бутылки к поверхности подноса донышками. Это будут ножки вашего столика, а сам поднос станет столешницей.
  2. Для того чтобы изделие смотрелось привлекательнее, бутылки можно обмотать прочными и тонкими бечевками, джутовым шпагатом или покрыть акриловыми красками.
  3. Столешницу тоже можно декорировать. Для этого вы можете украсить ее в технике декупаж или, к примеру, выложить на поверхности мелкую плоскую гальку.

Технические характеристики частотомера FC50:

параметрминимумнормамаксимум
Диапазон измеряемых частот1 Гц.50 МГц.
Дискретность отсчета частоты от 0 до 50 МГц1 Гц.
Уровень входного сигнала для входа (от 0 до 50 МГц).0,6 В.5 В.
Период обновления показаний1 раз/сек
Напряжение питания (разъём «+5v»)+4,5 В.+5,0 В.+5,5 В.
Напряжение питания (разъём «+8…15v»)+8,0 В.+15,0 В.
Стабильность частоты для 19,2МГц, при температуре -20С…+80С2ppm (TCXO)

Габариты печатной платы частотомера FC50: 45мм*46мм. Дисплей цветной TFT LCD с подсветкой (диагональ 1,44» = 3,65см). * Верхний предел входного сигнала ограничен мощностью рассеивания защитных диодов 1N4148WS (0,2 Вт*2шт).

О деталях устройства

Часть платы собрана на выводных деталях, а часть на SMD. Плата разработана под ЖКИ индикатор «Винстар» однострочный WH1601A (это тот у которого контакты слева вверху), контакты 15 и 16, служащие для подсветки, не разведены, но кому надо может для себя добавить дорожки и детали. Я не развёл подсветку так как применил индикатор без подсветки от какого-то телефона на таком-же контроллере, но сначала стоял винстаровский. Кроме WH1601A можно применить WH1602B – двухстрочный, но вторая строка задействована не будет. Вместо транзистора, что на схеме можно применить любой такой же проводимости желательно с бОльшим h21. На плате разведены два входа питания, один от мини USB, другой через мост и 7805. Также предусмотрено место под стабилизатор в другом корпусе.

Схема генератора на 60 Гц

На рисунке 2 показана схема генератора частоты 60 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик.

Рис. 2. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 60 Гц.

Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD2 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 544. При этом, 32768 / 544 = 60,2352941. Это не совсем 60 Гц, но близко.

К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 60 Гц.

Как называются и как выглядят компоненты материнских плат.

Любой, кто разбирал компьютер, видел как много различных элементов на материнской плате, в этой статье я постараюсь кратко описать и показать основные компоненты, устанавливаемые на материнские платы современных компьютеров.

Транзисторы

Или мосфет. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора — изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

Резисторы

Резистор — это пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры, предназначенный для создания в электрической цепи требуемой величины электрического сопротивления, обеспечивающий перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы схожи с аккумуляторами, но в отличии от которых выводят весь свой заряд в крошечные доли секунды. Используются, чтобы выровнять напряжение или блокировать постоянный ток в цепи.

Другие конденсаторы

Керамические SMD, танталовые, ниобиевые и др.  Лучше для электроники, которая не требует высокой интенсивности работы.

Диоды

Диоды позволяют электричеству течь в одном направлении и обычно используются в качестве защиты и выпрямителей тока.

Светодиоды

Светодиод (LED). В основном LED — крошечные лампочки.

Индуктор

Индуктор (дроссель) — обмотка провода, катушка, используется для смягчения скачка тока при запуске. Зачастую стоят перед процессором.

Генератор тактовых частот

Генератор тактовых частот (клокер) — устройство, формирующее тактовые частоты, используемые на материнской плате и в процессоре.

Кварц

Кварц перемещает энергию назад и вперед между двумя формами в равные доли времени. Задаёт частоту работы всей электрической схемы.

SuperIO (SIO, MultiIO, MIO, «мультик»)

Третья по значимости и размеру микросхема на материнской плате – после мостов. Отвечает за порты ввода-вывода (COM, LPT, GamePort, инфракрасный порт, PS/2 для клавиатуры и мыши и др.). Является микроконтроллером(выполняет часть прошивки биос), выродился из контроллера клавиатуры, но в современных платах выполняет множество важных функций. Он например мониторит сигналы с Шим и когда убедится что всё ОК с питанием — даёт южному мосту команду «нажали на вкл, запускайся», ещё он управляет режимами S0-S5. На текущий момент это его основной функционал, а функции ввода — вывода — отмирающий придаток. Зачастую обладает дополнительным функционалом:

  • встроенный Hardware Monitoring;
  • контроллер управления скоростью вентиляторов;
  • интерфейс для подключения CompactFlash-карт;

    ШИМ-контроллер

    ШИМ-контроллер (от Широтно-Импульсная Модуляция) — главная микросхема, управляющая напряжением на материнской плате.

    Мосты

    «Мосты» главные электронные компоненты материнских плат. Подробнее здесь.

    Микропроцессор(ЦП)

    Микропроцессор (ЦП)- является полным механизмом вычисления.

    BIOS

    BIOS (Basic Input-Output System) микросхемы основной системы ввода/вывода.

    Dual Bios

    Технология Dual Bios на материнских платах производства Gigabyte. В случае сбоя основного bios его можно восстановить из резервной микросхемы.

    Батарейка CMOS.

    Батарейка CMOS. Служит для хранения настроек BIOS и для поддержания системного времени в актуальном состоянии.

    Аудиокодек

    Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерная программа или аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.

    Сетевой контроллер (Onboard LAN)

    Сетевой контроллер (Onboard LAN) представляет собой отдельную микросхему. Как и в случае с аудио кодеком при выходе из строя может сильно греться. Ремонтируется так же заменой или демонтажем.

Наш большой канал о покупках на AliExpress

Блокинг-генератор

По своей сути, является усилителем, собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка – источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью

Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников

Применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

FC50 — Частотомер встраиваемый от 1 Гц до 50 МГц.

Частотомер собран, настроен, проверен. Готовое решение для Ваших конструкций, экспериментов.

Технические характеристики частотомера FC50:

параметр

минимумнормамаксимум
Диапазон измеряемых частот1 Гц.50 МГц.
Дискретность отсчета частоты от 0 до 50 МГц1 Гц.
Уровень входного сигнала для входа «B» (от 0 до 50 МГц).0,6 В.5 В.
Период обновления показаний1 раз/сек
Напряжение питания (разъём «+5v»)+4,5 В.+5,0 В.+5,5 В.
Напряжение питания (разъём «+8…15v»)+8,0 В.+15,0 В.
Стабильность частоты @19,2МГц, при температуре -20С…+80С2ppm (TCXO)

Габариты печатной платы частотомера FC50: 45мм*46мм. Дисплей цветной TFT LCD с подсветкой (диагональ 1,44″ = 3,65 см). * Верхний предел входного сигнала ограничен мощностью рассеивания защитных диодов 1N4148WS (0,2 Вт*2шт).

Особенности частотомера FC50:

Термокомпенсированный опорный генератор TCXO.
Заводская калибровка.
Дискретность измерения частоты 1 Гц, в диапазоне 1 Гц… 50 МГц. Входной сигнал обрабатывается высокоскоростным компаратором (MAX999EUK).
Цветной TFT дисплей с экономичной подсветкой.
Мы не используем электролитические конденсаторы. Вместо электролитических конденсаторов, мы применяем современные высококачественные SMD керамические конденсаторы значительных емкостей.
Конструктив встраиваемого прибора. Частотомер оптимизирован для встраивания в плоскую переднюю панель любого корпуса. В комплекте поставляются нейлоновые изолирующие стойки М3*8мм., для обеспечения зазора между передней панелью и печатной платой частотомера.
Мы не используем технологии запрограммированного старения, широко распространившиеся в современной технике.
Частотомер FC50 разработан изготавливается в России. Собственное автоматизированное мелкосерийное производство.
Высокое качество.

Принципиальная схема частотомера FC50:

Краткое описание частотомера FC50:

Измеряемый сигнал с входа X1, через RC цепочку R1C1 подаётся на инвертирующий вход высокоскоростного компаратора U1 (MAX999). Исходно, компаратор MAX999 имеет встроенный аппаратный гистерезис 3,5 мВ, недостаточный для стабильной работы этого узла. Поэтому, резистором R6 значение гистерезиса увеличено до 100…200 мВ, что обеспечивает оптимальную стабильность входного формирователя. Подстроечным резистором R2 осуществляется подстройка порога срабатывания компаратора для обеспечения максимальной чувствительности входа. Сформированный компаратором сигнал поступает на вход таймера/счётчика микроконтроллера U2.

В качестве опорного генератора, используется VC-TCXO (управляемый напряжением термо-компенсированный опорный генератор), обеспечивающий высокую стабильность опорной частоты (+/-2ppm или лучше), без применения дополнительных мер по термостабилизации. Транзистор VT1 усиливает амплитуду сигнала с опорного генератора (0,4 vpp) до уровня, необходимого для работы микроконтроллера U2. При необходимости, частотомер можно откалибровать самостоятельно, подключив ко входу эталон частоты и вращая движок резистора R9 «калибровка».

Резистор R7 устанавливает яркость свечения подсветки LCD-TFT дисплея, с расчётом, чтобы прямой ток не превышал 20 мА.

Узел питания частотомера FC50 состоит из двух ступеней линейных стабилизаторов. Входное напряжение +8…+15 В, через диод VD3 защиты от переполюсовки напряжения питания, подаётся на вход первого линейного стабилизатора напряжения U3, понижающего напряжение питания до безопасного уровня +5 В. Далее, напряжение +5 В, подаётся на вход прецизионного стабилизатора U4, понижающего напряжение до уровня +3,3 В. Все узлы частотомера (исключая светодиод подсветки дисплея LCD-TFT), питаются от напряжения +3,3 В. При необходимости, частотомер может питаться от напряжения +5 В, подаваемого в обход стабилизатора U3, непосредственно на вход X3. В этом случае, защита от переполюсовки питания осуществляется диодом VD4 и плавкой перемычкой «FUSE». При постоянном питании устройства от напряжения +5 В, через контакты X3, ток потребления частотомера можно несколько снизить, разрезав перемычку J1, и тем самым отключив выход стабилизатора U3.

Лайфхакер в Telegram

Подпишись на официальный канал Лайфхакера

Особенности частотомера FC50:

Термокомпенсированный опорный генератор TCXO.
Заводская калибровка.
Дискретность измерения частоты 1 Гц, в диапазоне 1 Гц… 50 МГц. Входной сигнал обрабатывается высокоскоростным компаратором (MAX999EUK).
Цветной TFT дисплей с экономичной подсветкой.
Мы не используем электролитические конденсаторы. Вместо электролитических конденсаторов, мы применяем современные высококачественные SMD керамические конденсаторы значительных емкостей.
Конструктив встраиваемого прибора. Частотомер оптимизирован для встраивания в плоскую переднюю панель любого корпуса. В комплекте поставляются нейлоновые изолирующие стойки М3*8мм., для обеспечения зазора между передней панелью и печатной платой частотомера.
Мы не используем технологии запрограммированного старения, широко распространившиеся в современной технике.
Частотомер FC50 разработан изготавливается в России. Собственное автоматизированное мелкосерийное производство.
Высокое качество.

Принципиальная схема частотомера FC50:

Схема измерителя кварцев

За основу устройства взяты два генератора CD74HC4060 (74HC4060 не было в магазине, но судя по даташиту они ещё «круче»), один работает на низкой частоте, второй на высокой. Самыми низкочастотными какие у меня были, оказались часовые кварцы, а самым высокочастотным оказался негармониковый кварц на 30 МГц. Генераторы из-за их склонности к самовозбуждению было решено переключать просто коммутируя напряжение питания, о чём индицируют соответствующие светодиоды. После генераторов установил повторитель на логике. Возможно вместо резисторов R6 и R7 лучше установить конденсаторы (сам я не проверял).

Как оказалось, в устройстве запускаются не только кварцы, но и всякие фильтры о двух и более ногах, которые с успехом и были подключены в соответствующие разъёмы. Один «двуногий» похожий на керамический конденсатор запустился на 4 МГЦ, который после был с успехом применён вместо кварцевого резонатора.

На снимках видно, что применены два вида разъёмов для проверки радиодеталей. Первый сделан из частей панелек – для выводных деталей, а второй представляет фрагмент платы приклеенный и припаянный к дорожкам через соответствующие отверстия — для SMD кварцевых резонаторов. Для вывода информации применён упрощённый частотомер на микроконтроллере PIC16F628 или PIC16F628A, который автоматически переключает предел измерения, то есть на индикаторе частота будет или в кГц или в МГц.

Наращивание проволоки

Для продления плетения надо нарастить материал искусственно. Для этого небольшой край предыдущей «нити» соединяется и прикручивается к новому материалу. Кончик новейшей проволоки должен быть спрятан под другими петельками и звеньями плетения. Лишний кусочек отрезается и продолжается создание новых петелек и рядов изделия.

Мягкое кресло своими руками

Для придания поделке презентабельности, можно обтянуть её поролоном или синтепоном. Легче всего изготавливать мягкое кресло в два этапа: сначала сделать сиденье, имеющее вид пуфика, а затем сконструировать спинку.

  • Для сиденья берётся нужное количество бутылок, которые устанавливаются на картонный шаблон. Другим таким же шаблоном деталь накрывается сверху. Вся конструкция фиксируется скотчем.
  • Затем из поролона или синтепона вырезается деталь, которая будет смягчать верхнюю часть сиденья. Она идентична картонному шаблону, покрывающему конструкцию из бутылок.
  • Прямоугольными деталями из смягчителя элемент сиденья оборачивается с боков. Эту конструкцию можно зафиксировать при помощи иглы и нитки.
  • Вторым этапом из бутылок собирается спинка и подлокотники. Для них можно использовать «батоны» (как их сделать, описывалось выше).
  • Сверху кресло можно обтянуть тканью. Для этой цели подойдёт гобелен, пальтовая ткань, велюр, замша, кожзаменитель.

Интересен вариант обтяжки кресла плетёнкой из старых джинсов. Для этого брюки нужно нарезать полосками шириной 3-5 см. Их стачивают в более длинные, подходящие по размеру (сравнивают по выкройке). Края у полос подрубают на машинке.

Соблюдая правила шахматного плетения, делают оригинальный материал для обтягивания мягкой мебели.

Как проверить кварцевый резонатор

Проблемы с небольшими приборами возникают, если они получают сильный удар. Такое происходит при падении устройств, содержащих в конструкции резонаторы. Последние выходят со строя и требуют замены по тем же параметрам.

Проверка резонатора на работоспособность требует наличия тестера. Его собирают по схеме на основе транзистора КТ3102, 5 конденсаторов и 2 резисторов (устройство подобно кварцевому генератору, собранному на транзисторе).

Прибор необходимо в подключаемых соединениях, подключениях подключить к базе транзистора и отрицательному полюсу, защищая установкой защитного конденсатора. Питание схемы включения постоянное — 9В. Плюс подключают на вход транзистора, к его выходу — через конденсатор — частотомер, который фиксирует частотные параметры резонатора.

Схемой пользуются при настройке контура колебаний. Когда резонатор исправный, он при подключении выдает колебания, которые приводят к появлению переменного напряжения на эмиттере транзистора. Причем частота напряжения совпадает с аналогичной характеристикой резонатора.

Прибор неисправен, если частотомер не фиксирует возникновение частоты или определяет наличие частоты, но она — либо намного отличается от номинала, либо при нагреве корпуса паяльником сильно изменяется.

Watch this video on YouTube

Читайте также

ЖИЗНЬ

Принцип работы кварцевого резонатора

Работает прибор на основе пьезоэффекта, проявляющегося на пластинке из кварца, причем низкотемпературного. Элемент вырезают из цельного кристалла кварца, соблюдая задаваемый угол. Последний определяет электрохимические параметры резонатора.

Пластинки с обеих сторон покрывают слоем серебра (подходит платина, никель, золото). Затем их прочно фиксируют в корпусе, который герметизируется. Устройство представляет колебательную систему, которая обладает собственной резонансной частотой.

Когда электроды подвергаются переменному напряжению, пластинка из кварца, обладающая пьезоэлектрическим свойством, изгибается, сжимается, сдвигается (зависит от типа обработки кристалла). Одновременно в ней появляется противо-ЭДС, как это происходит в катушке индуктивности, находящейся в колебательном контуре.

Когда подается напряжение с частотой, совпадающей с собственными колебаниями пластинки, то в устройстве наблюдается резонанс. Одновременно:

  • у элемента из кварца увеличивается амплитуда колебаний;
  • сильно уменьшается сопротивления резонатора.

Энергия, которая необходима для поддержания колебаний, в случае равенства частот низкая.

Схема генератора на 50 Гц

Рис. 1. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 50 Гц.

На рисунке 1 показана схема генератора частоты 50 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD3 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 656. При этом, 32768 / 656 = 49,9512195.

Это не совсем 50 Гц, но очень близко. К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 50 Гц.

Инициал — пишем грамотно

Инструменты для рабочего процесса

После решения о выполнении какого-либо предмета из проволоки стоит обратить внимание на требуемые для рабочего процесса инструменты. К их числу можно отнести:

  • Кусачки и плоскогубцы.
  • Ножовка и напильник по металлу.
  • Тиски (ручные либо настольные).
  • Портативную наковальню.

Что касается видов плетения, то в настоящее время их существует несколько. Самая популярная из них называется Wire Wrap. Благодаря ей можно оплести разнообразные бусины, камушки и прочие аксессуары, создать броши и серёжки. Кроме этой техники существует другая методика проволочного плетения — Viking Knit. Она немного напоминает рукоделие из ниток и пряжи.

При подборе техники плетения стоит учитывать несколько особенностей, отзывы мастеров. Новичку всегда тяжело независимо от выбранной сферы деятельности. И рукоделие не являются исключением из правил. Всегда можно ошибочно подобрать материалы для работы или совершить ошибку в создании изделия. Следовательно, осваивать мастерство лучше всего с простого варианта, доступного для понимания всем.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации