Αντηχεία χαλαζία: σκοπός, εφαρμογή, αρχή δράσης, χαρακτηριστικά χρήσης
Σε τι χρησιμεύουν οι συντονιστές χαλαζία;
Τα σύγχρονα ψηφιακά ηλεκτρονικά, πλήρη με μικροεπεξεργαστές και μικροελεγκτές, είναι απλά αδιανόητα χωρίς ταλαντώσεις ρολογιού. Και όπου λαμβάνονται οι ταλαντώσεις του ρολογιού, υπάρχει η λειτουργία της γεννήτριας και του συστήματος ταλάντωσης, και όπου είναι το σύστημα ταλάντωσης, θα εμφανιστεί αναγκαστικά τόσο το φαινόμενο συντονισμού όσο και μια τόσο σημαντική παράμετρος όπως ο παράγοντας ποιότητας. Εδώ εισάγουμε τους συντονιστές χαλαζία (ταλαντωτές).
Ο συντονιστής χαλαζία (quartz) είναι μια γεννήτρια ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων με υψηλό βαθμό σταθερότητας συχνότητας, η οποία χρησιμοποιεί τις πιεζοηλεκτρικές και μηχανικές ιδιότητες της πλάκας χαλαζία.
Σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας, ένας συντονιστής χαλαζία είναι ένας ταλαντωτής με σταθεροποίηση συχνότητας χαλαζία. Τέτοιες γεννήτριες χρησιμοποιούνται ως μια εξαιρετικά σταθερή κύρια γεννήτρια σε εξοπλισμό μέτρησης, πρότυπα συχνότητας και χρόνου, ρολόγια χαλαζία, καθώς και σε διάφορους ηλεκτρονικούς εξοπλισμούς.
Το μειονέκτημα των συντονιστών χαλαζία είναι ότι μπορεί να παράγει μόνο σε σταθερές συχνότητες που καθορίζονται από τη συχνότητα συντονισμού του χαλαζία και πρακτικά δεν επιτρέπει συντονισμό συχνότητας.
Όλα τα κυκλώματα συντονιστών χαλαζία χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες ανάλογα με τον συντονισμό χαλαζία (παράλληλο ή σε σειρά) που χρησιμοποιείται σε αυτά. Τα πιο διαδεδομένα είναι τα κυκλώματα συντονιστών χαλαζία, στα οποία ο χαλαζίας λειτουργεί κοντά στη συχνότητα παράλληλου συντονισμού του.
Έτσι, ένας αντηχείο χαλαζία σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα είναι μια ασυναγώνιστη εναλλακτική από οποιαδήποτε ταλαντούμενο κύκλωμαπου αποτελείται από έναν πυκνωτή και έναν επαγωγέα. Η έξοδος είναι ο υψηλότερος συντελεστής Q των συντονιστών χαλαζία. Ενώ ένα καλό κύκλωμα LC φτάνει σε συντελεστή Q 300, ο συντελεστής Q ενός συντονιστή χαλαζία μπορεί να φτάσει έως και 10.000.000. Όπως μπορείτε να δείτε, η υπεροχή είναι δεκάδες χιλιάδες φορές. Έτσι, κανένα κύκλωμα ταλάντωσης δεν μπορεί να συγκριθεί με έναν συντονιστή χαλαζία ως προς τον παράγοντα Q.
Περιττό να πούμε για την επίδραση της θερμοκρασίας στη συχνότητα συντονισμού. Η συχνότητα συντονισμού του ίδιου κυκλώματος ταλάντωσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το TKE (συντελεστής θερμοκρασίας χωρητικότητας) του πυκνωτή που εισέρχεται σε αυτό. Ο χαλαζίας, από την άλλη πλευρά, έχει πολύ υψηλή σταθερότητα στη θερμοκρασία, για αυτό το λόγο οι συντονιστές χαλαζία κρατούν σταθερά τις θέσεις τους ως πηγές ταλάντωσης για γεννήτριες συχνότητας ρολογιού για διάφορους σκοπούς.
Πώς λειτουργεί ένα αντηχείο χαλαζία
Για να καταλάβετε πώς λειτουργεί και λειτουργεί ένας συντονιστής χαλαζία, αρκεί να θυμηθείτε τι είναι πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο… Φανταστείτε μια πλάκα από χαλαζία χαμηλής θερμοκρασίας (διοξείδιο του πυριτίου) κομμένη από έναν κρύσταλλο με συγκεκριμένο τρόπο.Η γωνία με την οποία κόβεται μια γκοφρέτα από τον κρύσταλλο καθορίζει τις ηλεκτρομηχανικές ιδιότητες του αντηχείου που παράγεται. Τα ηλεκτρόδια συνδέονται τώρα σε αυτή την πλάκα και στις δύο πλευρές με την εναπόθεση στρώσεων από νικέλιο, πλατίνα, χρυσό ή ασήμι, και στερεά σύρματα προσαρτώνται σε αυτά. Ολόκληρη η δομή τοποθετείται σε ένα μικρό σφραγισμένο περίβλημα.
Έτσι, προέκυψε ένα ηλεκτρομηχανικό σύστημα ταλάντωσης, το οποίο έχει (λόγω των φυσικών χαρακτηριστικών του χαλαζία χαμηλής θερμοκρασίας) πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο και έχει τη δική του συχνότητα συντονισμού.
Εάν τώρα εφαρμοστεί μια εναλλασσόμενη τάση στα ηλεκτρόδια, η συχνότητα της οποίας είναι κοντά στη συχνότητα συντονισμού του προκύπτοντος συστήματος ταλάντωσης, τότε η πλάκα θα αρχίσει μηχανικά να συστέλλεται και να διαστέλλεται με μέγιστο πλάτος και λόγω του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου, τόσο πιο κοντά η συχνότητα της εφαρμοζόμενης τάσης είναι στον συντονισμό, τόσο μικρότερη θα είναι η αντίσταση του συντονιστή. Αυτή είναι η αναλογία ενός συντονιστή χαλαζία με κύκλωμα ταλαντωτή υψηλής συχνότητας. Το αποτέλεσμα είναι ουσιαστικά ανάλογο με ένα κύκλωμα σειράς LC.
Χαρακτηριστικά αντηχείου χαλαζία
Ένας συντονιστής χαλαζία μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή ενός ισοδύναμου κυκλώματος, στο οποίο το C0 είναι η ηλεκτρική χωρητικότητα στερέωσης που σχηματίζεται από τις μεταλλικές βάσεις καλωδίων και τα ηλεκτρόδια. Τα C1, L και R είναι η χωρητικότητα, η επαγωγή και η ενεργός αντίσταση της πλάκας απευθείας με τα ηλεκτρόδια, ως ανάλογο ενός πραγματικού κυκλώματος ταλάντωσης που λαμβάνεται λόγω των ηλεκτρομηχανικών ιδιοτήτων της πλάκας.
Εάν εξαιρέσουμε την χωρητικότητα στερέωσης C0 από το κύκλωμα, τότε θα λάβουμε ρητά ένα κύκλωμα ταλάντωσης σειράς.Όσον αφορά την ονομασία του συντονιστή στο διάγραμμα, μοιάζει με πυκνωτή με ένα ορθογώνιο που συμβολίζει έναν κρύσταλλο χαλαζία μεταξύ των πλακών.
Κατά τη διαδικασία συναρμολόγησης και αποσυναρμολόγησης συντονιστών χαλαζία σε σανίδες με συγκόλληση, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι η υπερθέρμανση του χαλαζία πάνω από 573 ° C είναι γεμάτη με απώλεια των πιεζοηλεκτρικών ιδιοτήτων του κρυστάλλου.