เครื่องมือโฮมเมดสำหรับทดสอบควอตซ์ เครื่องสะท้อนกลับแบบควอตซ์ - โครงสร้าง หลักการทำงาน วิธีตรวจสอบ ตรวจสอบตัวสะท้อนควอทซ์สองตัวพร้อมกัน

เราเสนอให้พิจารณาอุปกรณ์อื่นที่ผลิตเมื่อไม่กี่วันก่อน นี่คือเครื่องทดสอบแร่ควอตซ์สำหรับตรวจสอบประสิทธิภาพ (การทำงาน) ของควอตซ์ที่ใช้ในอุปกรณ์หลายชนิด อย่างน้อยก็ใน นาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์- ระบบทั้งหมดนั้นเรียบง่ายมาก แต่นี่คือความเรียบง่ายที่จำเป็นอย่างแท้จริง

เครื่องมือทดสอบประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลายอย่าง:

• ทรานซิสเตอร์ NPN BC547C 2 ตัว
• 2 ตัวเก็บประจุ 10nF
• 2 คาปาซิเตอร์ 220pF
• ตัวต้านทาน 2 ตัว 1k
• ตัวต้านทาน 1 ตัว 3k3
• ตัวต้านทาน 1 47k
• ไฟแอลอีดี 1 ดวง

ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ AA 1.5 V จำนวน 6 ก้อน (หรือโครนา) ตัวเครื่องทำจากกล่องขนมและปิดด้วยเทปสี

แผนผังของเครื่องทดสอบควอตซ์

แผนภาพมีลักษณะดังนี้:

รุ่นที่สองของโครงการ:

หากต้องการตรวจสอบ ให้ใส่ควอตซ์เข้าไปใน SN1 จากนั้นเปลี่ยนสวิตช์ไปที่ตำแหน่งเปิด หากไฟ LED สว่างขึ้น แสดงว่าแร่ควอตซ์กำลังทำงาน และหากหลังจากเปิดไฟ LED ไม่สว่างหรือสว่างน้อยเกินไปแสดงว่าเรากำลังเผชิญกับองค์ประกอบวิทยุที่เสียหาย

แน่นอนว่าวงจรนี้มีไว้สำหรับผู้เริ่มต้นมากกว่า โดยเป็นตัวแทนของเครื่องทดสอบควอตซ์แบบธรรมดาโดยไม่ต้องกำหนดความถี่การสั่น T1 และ XT ได้สร้างเครื่องกำเนิดขึ้นมา C1 และ C2 - ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หากควอตซ์ยังมีชีวิตอยู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำงานได้ดีและแรงดันเอาต์พุตจะถูกแก้ไขโดยองค์ประกอบ C3, C4, D1 และ D2 ทรานซิสเตอร์ T2 จะเปิดขึ้นและ LED จะสว่างขึ้น เครื่องทดสอบนี้เหมาะสำหรับการทดสอบควอตซ์ 100 kHz - 30 MHz

ตัวสะท้อนควอทซ์คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สร้างขึ้นจากเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก เช่นเดียวกับการสั่นพ้องทางกล ถูกใช้โดยสถานีวิทยุโดยจะตั้งค่าความถี่ของผู้ให้บริการในนาฬิกาและตัวจับเวลาโดยกำหนดช่วงเวลา 1 วินาที

มันคืออะไรและทำไมจึงจำเป็น

อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นแหล่งที่ให้การสั่นแบบฮาร์มอนิกที่มีความแม่นยำสูง เมื่อเปรียบเทียบกับอะนาล็อกแล้วจะมีประสิทธิภาพในการทำงานมากกว่าและมีพารามิเตอร์ที่เสถียร

ตัวอย่างแรก อุปกรณ์ที่ทันสมัยปรากฏบนสถานีวิทยุในปี พ.ศ. 2463-2473 เป็นองค์ประกอบที่มีการทำงานที่มั่นคงและสามารถกำหนดความถี่คลื่นพาหะได้ พวกเขา:

• แทนที่เครื่องสะท้อนเสียงคริสตัลที่ทำงานบนเกลือ Rochelle ซึ่งปรากฏในปี 1917 อันเป็นผลมาจากการประดิษฐ์ของ Alexander M. Nicholson และมีลักษณะความไม่แน่นอน
• แทนที่วงจรที่ใช้ก่อนหน้านี้ด้วยคอยล์และตัวเก็บประจุซึ่งไม่มีปัจจัยคุณภาพสูง (มากถึง 300) และขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

หลังจากนั้นไม่นาน ตัวสะท้อนกลับของควอตซ์ก็กลายเป็นส่วนสำคัญของตัวจับเวลาและนาฬิกา ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ด้วยความถี่เรโซแนนซ์ของตัวเองที่ 32768 Hz ซึ่งในตัวนับไบนารี 15 บิตจะตั้งค่าช่วงเวลาเท่ากับ 1 วินาที

อุปกรณ์ที่ใช้ในวันนี้ใน:

• นาฬิกาควอทซ์ที่รับประกันความแม่นยำโดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิโดยรอบ
• เครื่องมือวัดรับประกันความแม่นยำสูงของตัวบ่งชี้
• เครื่องเก็บเสียงสะท้อนทางทะเลซึ่งใช้ในการวิจัยและสร้างแผนที่ด้านล่าง การบันทึกแนวปะการัง สันดอน และการค้นหาวัตถุในน้ำ
• วงจรที่สอดคล้องกับออสซิลเลเตอร์อ้างอิงที่สังเคราะห์ความถี่
• วงจรที่ใช้ในการแสดงคลื่นของสัญญาณ SSB หรือสัญญาณโทรเลข
• สถานีวิทยุที่มีสัญญาณ DSB ที่มีความถี่กลาง
• ตัวกรอง bandpass ของตัวรับ superheterodyne ซึ่งมีความเสถียรและคุณภาพสูงกว่าตัวกรอง LC

อุปกรณ์ดังกล่าวผลิตขึ้นโดยมีตัวเรือนที่แตกต่างกัน แบ่งออกเป็นเอาต์พุตซึ่งใช้ในการติดตั้งตามปริมาตร และ SMD ใช้ในการติดตั้งบนพื้นผิว

การทำงานขึ้นอยู่กับความน่าเชื่อถือของวงจรสวิตชิ่งซึ่งส่งผลต่อ:

• การเบี่ยงเบนความถี่จากค่าที่ต้องการ ความเสถียรของพารามิเตอร์
• อัตราอายุของอุปกรณ์
• ความสามารถในการรับน้ำหนัก

คุณสมบัติของตัวสะท้อนควอทซ์

เหนือกว่าระบบอะนาล็อกที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ซึ่งทำให้อุปกรณ์ขาดไม่ได้ในหลาย ๆ วงจรอิเล็กทรอนิกส์และอธิบายขอบเขตการใช้งานอุปกรณ์ สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงทศวรรษแรกนับตั้งแต่มีการประดิษฐ์ มีการผลิตอุปกรณ์มากกว่า 100,000 ชิ้นในสหรัฐอเมริกา (ไม่นับประเทศอื่น ๆ )

ในบรรดาคุณสมบัติเชิงบวกของเครื่องสะท้อนควอทซ์ที่อธิบายความนิยมและความต้องการอุปกรณ์:

• ปัจจัยด้านคุณภาพที่ดีซึ่งค่า – 104-106 – เกินพารามิเตอร์ของอะนาล็อกที่ใช้ก่อนหน้านี้ (มีปัจจัยด้านคุณภาพ 300)
• ขนาดเล็กซึ่งสามารถวัดได้เป็นเศษส่วนของมิลลิเมตร
• ความต้านทานต่ออุณหภูมิและความผันผวน
• อายุการใช้งานยาวนาน
• ความง่ายในการผลิต
• ความเป็นไปได้ในการสร้างตัวกรองน้ำตก คุณภาพสูงโดยไม่ต้องใช้การตั้งค่าด้วยตนเอง

เครื่องสะท้อนเสียงแบบควอตซ์ก็มีข้อเสียเช่นกัน:

• องค์ประกอบภายนอกช่วยให้คุณปรับความถี่ในช่วงแคบได้
• มีการออกแบบที่เปราะบาง
• ไม่สามารถทนต่อความร้อนมากเกินไปได้

หลักการทำงานของเครื่องสะท้อนกลับแบบควอตซ์

อุปกรณ์ทำงานบนพื้นฐานของเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกซึ่งปรากฏบนแผ่นควอตซ์อุณหภูมิต่ำ ชิ้นงานถูกตัดออกจากคริสตัลควอตซ์แข็ง โดยสังเกตจากมุมที่กำหนด หลังกำหนดพารามิเตอร์ไฟฟ้าเคมีของเครื่องสะท้อน

แผ่นเคลือบทั้งสองด้านด้วยชั้นเงิน (เหมาะสำหรับแพลตตินัม, นิกเกิล, ทอง) จากนั้นจึงยึดไว้อย่างแน่นหนาในตัวเครื่องซึ่งปิดผนึกไว้ อุปกรณ์นี้เป็นระบบออสซิลลาทอรีที่มีความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเอง

เมื่ออิเล็กโทรดอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ แผ่นควอตซ์ซึ่งมีคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริก การโค้งงอ การหดตัว และการเลื่อน (ขึ้นอยู่กับประเภทของการประมวลผลคริสตัล) ในเวลาเดียวกัน back-EMF จะปรากฏขึ้นเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในตัวเหนี่ยวนำที่อยู่ในวงจรออสซิลเลเตอร์

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับความถี่ที่ตรงกับการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของเพลต จะสังเกตเห็นเสียงสะท้อนในอุปกรณ์ พร้อมกัน:

• องค์ประกอบควอตซ์เพิ่มความกว้างของการสั่นสะเทือน
• ความต้านทานของเรโซเนเตอร์ลดลงอย่างมาก

พลังงานที่จำเป็นในการรักษาการสั่นจะต่ำในกรณีที่มีความถี่เท่ากัน

การกำหนดเครื่องสะท้อนควอทซ์บนแผนภาพไฟฟ้า

อุปกรณ์ได้รับการออกแบบคล้ายกับตัวเก็บประจุ ความแตกต่าง: สี่เหลี่ยมผืนผ้าวางอยู่ระหว่างส่วนแนวตั้ง - สัญลักษณ์ของแผ่นคริสตัลควอตซ์ ช่องว่างแยกด้านข้างของสี่เหลี่ยมและแผ่นตัวเก็บประจุ บริเวณใกล้เคียงบนแผนภาพอาจมีการกำหนดตัวอักษรของอุปกรณ์ - QX

วิธีตรวจสอบเครื่องสะท้อนควอทซ์

ปัญหาเกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กเกิดขึ้นหากได้รับแรงกระแทกอย่างรุนแรง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์ที่มีตัวสะท้อนเสียงตก หลังล้มเหลวและจำเป็นต้องเปลี่ยนตามพารามิเตอร์เดียวกัน

การตรวจสอบการทำงานของตัวสะท้อนกลับต้องใช้ผู้ทดสอบ ประกอบขึ้นตามวงจรที่ใช้ทรานซิสเตอร์ KT3102, ตัวเก็บประจุ 5 ตัวและตัวต้านทาน 2 ตัว (อุปกรณ์คล้ายกับออสซิลเลเตอร์แบบควอตซ์ที่ประกอบบนทรานซิสเตอร์)

อุปกรณ์จะต้องเชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์และขั้วลบซึ่งได้รับการป้องกันโดยการติดตั้งตัวเก็บประจุป้องกัน แหล่งจ่ายไฟสำหรับวงจรสวิตชิ่งคงที่ – 9V นอกจากนี้มิเตอร์ความถี่ยังเชื่อมต่อกับอินพุตของทรานซิสเตอร์และเชื่อมต่อกับเอาต์พุตผ่านตัวเก็บประจุซึ่งบันทึกพารามิเตอร์ความถี่ของตัวสะท้อน

แผนภาพนี้ใช้เมื่อตั้งค่าวงจรออสซิลเลชัน เมื่อตัวสะท้อนเสียงทำงานอย่างถูกต้อง เมื่อเชื่อมต่อแล้วจะทำให้เกิดการสั่นซึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ นอกจากนี้ความถี่แรงดันไฟฟ้ายังเกิดขึ้นพร้อมกับคุณลักษณะที่คล้ายกันของเครื่องสะท้อนเสียงอีกด้วย

อุปกรณ์มีข้อผิดพลาดหากเครื่องวัดความถี่ตรวจไม่พบความถี่หรือตรวจพบว่ามีความถี่อยู่ แต่จะแตกต่างจากค่าที่ระบุมากหรือเมื่อเคสถูกให้ความร้อนด้วยหัวแร้งก็จะเปลี่ยนแปลงอย่างมาก

เหตุผลในการสร้างอุปกรณ์นี้คือมีการสะสมตัวสะท้อนควอทซ์จำนวนมากทั้งที่ซื้อและบัดกรีจากบอร์ดต่าง ๆ และหลายตัวไม่มีเครื่องหมายใด ๆ การเดินทางผ่านอินเทอร์เน็ตอันกว้างใหญ่และพยายามรวบรวมและเปิดตัวสิ่งต่าง ๆ จึงมีการตัดสินใจที่จะสร้างบางสิ่งขึ้นมาเอง หลังจากการทดลองหลายครั้งกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แตกต่างกันทั้งในลอจิกดิจิทัลที่แตกต่างกันและบนทรานซิสเตอร์ฉันเลือก 74HC4060 แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดการสั่นในตัวเอง แต่เมื่อปรากฏออกมาสิ่งนี้จะไม่สร้างการรบกวนระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ .

วงจรมิเตอร์ควอทซ์

อุปกรณ์นี้ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า CD74HC4060 สองตัว (74HC4060 ไม่ได้อยู่ในร้านค้า แต่ตัดสินโดยแผ่นข้อมูลว่า "เย็นกว่า") เครื่องหนึ่งทำงานที่ความถี่ต่ำเครื่องที่สองทำงานที่ความถี่สูง ความถี่ต่ำสุดที่ฉันมีคือควอตซ์ชั่วโมง และความถี่สูงสุดคือควอตซ์ที่ไม่ใช่ฮาร์มอนิกที่ 30 MHz เนื่องจากมีแนวโน้มที่จะตื่นเต้นในตัวเองจึงตัดสินใจเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพียงแค่เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าซึ่งระบุด้วยไฟ LED ที่เกี่ยวข้อง หลังจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฉันติดตั้งตัวทวนลอจิก การติดตั้งตัวเก็บประจุแทนตัวต้านทาน R6 และ R7 อาจดีกว่า (ฉันไม่ได้ตรวจสอบด้วยตัวเอง)

เมื่อปรากฎว่าอุปกรณ์ทำงานไม่เพียง แต่ควอตซ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวกรองทุกประเภทที่มีสองขาขึ้นไปซึ่งเชื่อมต่อกับตัวเชื่อมต่อที่เหมาะสมได้สำเร็จ "biped" หนึ่งตัวที่คล้ายกับตัวเก็บประจุเซรามิกเปิดตัวที่ 4 MHz ซึ่งต่อมาถูกนำมาใช้แทนเครื่องสะท้อนควอทซ์ได้สำเร็จ

ภาพถ่ายแสดงให้เห็นว่ามีการใช้ตัวเชื่อมต่อสองประเภทเพื่อทดสอบส่วนประกอบวิทยุ ชิ้นแรกทำจากชิ้นส่วนของแผง - สำหรับชิ้นส่วนตะกั่วและชิ้นที่สองคือชิ้นส่วนของบอร์ดที่ติดกาวและบัดกรีเข้ากับรางผ่านรูที่เกี่ยวข้อง - สำหรับตัวสะท้อนควอทซ์ SMD ในการแสดงข้อมูลจะใช้เครื่องวัดความถี่แบบง่ายบนไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F628 หรือ PIC16F628A ซึ่งจะสลับขีด จำกัด การวัดโดยอัตโนมัตินั่นคือความถี่บนตัวบ่งชี้จะเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง กิโลเฮิร์ตซ์หรือใน เมกะเฮิรตซ์.

เกี่ยวกับรายละเอียดอุปกรณ์

ส่วนหนึ่งของบอร์ดประกอบขึ้นด้วยชิ้นส่วนตะกั่ว และส่วนหนึ่งประกอบบน SMD บอร์ดได้รับการออกแบบมาสำหรับตัวบ่งชี้ LCD บรรทัดเดียวของ Winstar WH1601A (นี่คืออันที่มีหน้าสัมผัสที่ด้านบนซ้าย) หน้าสัมผัส 15 และ 16 ซึ่งทำหน้าที่ให้แสงสว่างไม่มีสาย แต่ใครก็ตามที่ต้องการสามารถเพิ่มแทร็กและรายละเอียดได้ เพื่อตัวพวกเขาเอง ฉันไม่ได้เปิดไฟแบ็คไลท์เพราะว่าผมใช้ไฟหน้าจอแบบไม่เรืองแสงจากโทรศัพท์บางรุ่นบนคอนโทรลเลอร์เดียวกัน แต่ในตอนแรกมีรุ่น Winstar นอกจาก WH1601A แล้ว คุณสามารถใช้ WH1602B - สองบรรทัดได้ แต่จะไม่ใช้บรรทัดที่สอง แทนที่จะใช้ทรานซิสเตอร์ในวงจร คุณสามารถใช้ค่าการนำไฟฟ้าเดียวกันใดๆ ก็ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ h21 ที่ใหญ่กว่า บอร์ดนี้มีอินพุตไฟ 2 ช่อง ช่องหนึ่งมาจาก mini USB อีกช่องหนึ่งผ่านบริดจ์และ 7805 นอกจากนี้ยังมีพื้นที่สำหรับวางโคลงในอีกกรณีหนึ่ง

การตั้งค่าอุปกรณ์

เมื่อจูนด้วยปุ่ม S1 ให้เปิดโหมดความถี่ต่ำ (ไฟ LED VD1 จะสว่างขึ้น) และเสียบเครื่องสะท้อนควอทซ์ที่ 32768 Hz เข้ากับขั้วต่อที่เกี่ยวข้อง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ เมนบอร์ดคอมพิวเตอร์) ใช้ตัวเก็บประจุปรับ C11 เพื่อตั้งความถี่บนตัวบ่งชี้เป็น 32768 Hz ตัวต้านทาน R8 ตั้งค่าความไวสูงสุด ไฟล์ทั้งหมด - บอร์ด เฟิร์มแวร์ เอกสารข้อมูลสำหรับองค์ประกอบวิทยุที่ใช้ และอื่นๆ ให้ดาวน์โหลดในไฟล์เก็บถาวร ผู้เขียนโครงการ - เนเฟดอต.

อภิปรายบทความอุปกรณ์สำหรับตรวจสอบความถี่ควอตซ์

เทคโนโลยีดิจิทัลสมัยใหม่ต้องการความแม่นยำสูง จึงไม่น่าแปลกใจเลยที่อุปกรณ์ดิจิทัลเกือบทุกชนิดที่ดึงดูดสายตาของคนทั่วไปในปัจจุบันจะมีเครื่องสะท้อนควอทซ์อยู่ข้างใน

จำเป็นต้องใช้เครื่องสะท้อนเสียงแบบควอตซ์ที่ความถี่ต่างๆ เพื่อเป็นแหล่งที่เชื่อถือได้และมีเสถียรภาพ การสั่นสะเทือนฮาร์มอนิกเพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์แบบดิจิทัลสามารถพึ่งพาความถี่อ้างอิงและใช้งานได้ในอนาคตระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ดิจิทัล ดังนั้น เครื่องสะท้อนเสียงแบบควอตซ์จึงเป็นสิ่งทดแทนที่เชื่อถือได้สำหรับวงจร LC แบบสั่น

หากเราพิจารณาวงจรออสซิลเลเตอร์อย่างง่ายที่ประกอบด้วย และ จะชัดเจนอย่างรวดเร็วว่าปัจจัยด้านคุณภาพของวงจรดังกล่าวในวงจรจะไม่เกิน 300 ยิ่งไปกว่านั้นความจุของตัวเก็บประจุจะลอยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบและเท่ากัน จะเกิดขึ้นพร้อมกับความเหนี่ยวนำ

ไม่ใช่เพื่อสิ่งใดที่ตัวเก็บประจุและคอยล์จะมีพารามิเตอร์เช่น TKE - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความจุและ TKI - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการเหนี่ยวนำซึ่งแสดงให้เห็นว่าพารามิเตอร์หลักของส่วนประกอบเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปเท่าใดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

ไม่เหมือน วงจรการสั่นตัวสะท้อนเสียงแบบควอตซ์มีปัจจัยด้านคุณภาพที่ไม่สามารถบรรลุได้สำหรับวงจรออสซิลเลเตอร์ ซึ่งวัดเป็นค่าตั้งแต่ 10,000 ถึง 10,000,000 และไม่มีข้อสงสัยเกี่ยวกับความเสถียรของอุณหภูมิของตัวสะท้อนเสียงแบบควอตซ์ เนื่องจากความถี่ยังคงที่ค่าอุณหภูมิใด ๆ โดยปกติจะอยู่ที่ ช่วงตั้งแต่ -40°C ถึง + 70°C

ดังนั้น เนื่องจากความเสถียรของอุณหภูมิที่สูงและปัจจัยด้านคุณภาพ จึงมีการใช้ตัวสะท้อนเสียงแบบควอตซ์ในงานวิศวกรรมวิทยุและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล

ในการตั้งค่าความถี่สัญญาณนาฬิกา เขาจำเป็นต้องมีเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาซึ่งเขาสามารถไว้วางใจได้เสมอ และเครื่องกำเนิดนี้ต้องการความถี่สูงและยิ่งไปกว่านั้นคือเครื่องที่มีความแม่นยำสูง นี่คือจุดที่เครื่องสะท้อนเสียงแบบควอตซ์เข้ามาช่วยเหลือ แน่นอนว่าในบางแอปพลิเคชัน คุณสามารถใช้ตัวสะท้อนเสียงแบบเพียโซเซรามิกที่มีค่าแฟกเตอร์ด้านคุณภาพเท่ากับ 1,000 และเครื่องสะท้อนเสียงดังกล่าวก็เพียงพอสำหรับ ของเล่นอิเล็กทรอนิกส์และวิทยุในครัวเรือน แต่อุปกรณ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นต้องใช้ระบบควอตซ์

การทำงานของเครื่องสะท้อนเสียงแบบควอตซ์จะขึ้นอยู่กับพลังงานที่ปรากฏบนแผ่นควอตซ์ ควอตซ์เป็นโพลีมอร์ฟของซิลิคอนไดออกไซด์ SiO2 และพบได้ในธรรมชาติในรูปของผลึกและกรวด ในรูปแบบอิสระ เปลือกโลกประกอบด้วยควอตซ์ประมาณ 12% นอกจากนี้ ควอตซ์ยังอยู่ในรูปแบบของส่วนผสมในแร่ธาตุอื่นๆ และโดยทั่วไป เปลือกโลกประกอบด้วยควอตซ์มากกว่า 60% (เศษส่วนมวล)

ควอตซ์อุณหภูมิต่ำซึ่งมีคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริกเด่นชัดเหมาะสำหรับสร้างเครื่องสะท้อนเสียง ในทางเคมี ควอตซ์มีความเสถียรมาก และสามารถละลายได้ในกรดไฮโดรฟลูออริกเท่านั้น ควอตซ์นั้นแข็งกว่าโอปอล แต่ก็ไม่ได้แข็งเท่าเพชร

เมื่อทำแผ่นควอตซ์ ชิ้นส่วนจะถูกตัดออกจากคริสตัลควอตซ์ตามมุมที่กำหนดอย่างเคร่งครัด แผ่นควอทซ์ที่ได้จะมีคุณสมบัติทางเครื่องกลไฟฟ้าแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับมุมตัด

ซึ่งส่งผลให้ระบบออสซิลลาทอรีมีความถี่เรโซแนนซ์ของตัวเอง และเครื่องสะท้อนควอตซ์ที่ได้รับในลักษณะนี้มีความถี่เรโซแนนซ์ของตัวเอง ซึ่งกำหนดโดยพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าเครื่องกล

ตอนนี้ถ้าคุณทาพลาสติกกับอิเล็กโทรดโลหะ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเมื่อพิจารณาความถี่เรโซแนนซ์ ปรากฏการณ์ของการสั่นพ้องจะปรากฏขึ้น และแอมพลิจูดของการสั่นฮาร์มอนิกของแผ่นจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในกรณีนี้ ความต้านทานของเครื่องสะท้อนจะลดลงอย่างมาก กล่าวคือ กระบวนการนี้คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นในวงจรออสซิลเลเตอร์แบบอนุกรม เนื่องจากปัจจัยคุณภาพสูงของ "วงจรออสซิลเลชัน" การสูญเสียพลังงานระหว่างการกระตุ้นที่ความถี่เรโซแนนซ์จึงมีน้อยมาก

ในวงจรสมมูล: C2 - ความจุไฟฟ้าคงที่ของแผ่นพร้อมที่ยึด, L - ตัวเหนี่ยวนำ, C1 - ความจุ, R - ความต้านทาน, สะท้อนถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้าเครื่องกลของแผ่นควอทซ์ที่ติดตั้ง หากคุณถอดชิ้นส่วนยึดออก คุณจะเหลือวงจรซีรีส์ LC

ระหว่างการติดตั้งบน แผงวงจรพิมพ์เครื่องสะท้อนเสียงแบบควอตซ์ไม่สามารถให้ความร้อนสูงเกินไปได้เนื่องจากการออกแบบค่อนข้างเปราะบางและความร้อนสูงเกินไปอาจทำให้ขั้วไฟฟ้าและตัวยึดเสียรูปซึ่งจะส่งผลต่อการทำงานของเครื่องสะท้อนเสียงในอุปกรณ์ที่เสร็จแล้วอย่างแน่นอน หากคุณให้ความร้อนควอตซ์ถึง 5730°C คุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกจะสูญเสียไปโดยสิ้นเชิง แต่โชคดีที่คุณไม่สามารถให้ความร้อนแก่ส่วนประกอบด้วยหัวแร้งจนถึงอุณหภูมิดังกล่าวได้

การกำหนดตัวสะท้อนควอทซ์ในแผนภาพคล้ายกับการกำหนดตัวเก็บประจุที่มีสี่เหลี่ยมผืนผ้าระหว่างแผ่น (แผ่นควอทซ์) และมีคำว่า "ZQ" หรือ "Z"

บ่อยครั้งที่สาเหตุของความเสียหายต่อตัวสะท้อนเสียงแบบควอตซ์คือการตกหรือแรงกระแทกของอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้ จากนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนตัวสะท้อนเสียงใหม่ที่มีความถี่เรโซแนนซ์เดียวกัน ความเสียหายดังกล่าวเป็นเรื่องปกติสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่หล่นง่าย อย่างไรก็ตามตามสถิติความเสียหายที่เกิดขึ้นกับตัวสะท้อนควอทซ์นั้นเกิดขึ้นได้น้อยมากและบ่อยครั้งที่อุปกรณ์ทำงานผิดปกติเกิดจากสาเหตุอื่น

หากต้องการตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงของควอตซ์ คุณสามารถประกอบโพรบขนาดเล็กซึ่งไม่เพียงช่วยให้แน่ใจว่าตัวสะท้อนกลับทำงาน แต่ยังเห็นความถี่เรโซแนนซ์ด้วย วงจรโพรบเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์คริสตัลทรานซิสเตอร์เดี่ยวทั่วไป

โดยการเปิดเครื่องสะท้อนเสียงระหว่างฐานและลบ (ในกรณีนี้คุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุป้องกันได้ ไฟฟ้าลัดวงจรในตัวสะท้อน) สิ่งที่เหลืออยู่คือการวัดความถี่เรโซแนนซ์ด้วยเครื่องวัดความถี่ วงจรนี้ยังเหมาะสำหรับการปรับแต่งวงจรออสซิลเลชั่นล่วงหน้าอีกด้วย

เมื่อเปิดวงจร ตัวสะท้อนเสียงที่ทำงานจะนำไปสู่การสร้างการสั่นและสามารถสังเกตแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับได้ที่ตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ ความถี่ที่จะสอดคล้องกับความถี่เรโซแนนซ์หลักของตัวสะท้อนเสียงควอตซ์ที่กำลังทดสอบ

เมื่อเชื่อมต่อมิเตอร์ความถี่เข้ากับเอาต์พุตของโพรบ ผู้ใช้สามารถสังเกตความถี่เรโซแนนซ์นี้ได้ หากความถี่มีเสถียรภาพ หากการให้ความร้อนเล็กน้อยกับตัวสะท้อนกลับด้วยหัวแร้งไม่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนความถี่ที่รุนแรง แสดงว่าตัวสะท้อนเสียงกำลังทำงาน หากไม่มีการสร้าง หรือความถี่ลอยหรือแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากที่ควรจะเป็นสำหรับส่วนประกอบที่ทดสอบ แสดงว่าตัวสะท้อนกลับมีข้อผิดพลาดและควรเปลี่ยนใหม่

โพรบนี้ยังสะดวกสำหรับการปรับวงจรออสซิลเลเตอร์ล่วงหน้า ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุ C1 แม้ว่าเมื่อตรวจสอบตัวสะท้อนกลับก็สามารถแยกออกจากวงจรได้ วงจรเชื่อมต่อเข้าแทนที่ตัวสะท้อนเสียง และวงจรเริ่มสร้างการแกว่งในลักษณะเดียวกัน

โพรบที่ประกอบขึ้นตามวงจรข้างต้นทำงานได้ดีอย่างน่าทึ่งที่ความถี่ตั้งแต่ 15 ถึง 20 MHz สำหรับช่วงอื่น ๆ คุณสามารถค้นหาไดอะแกรมวงจรบนอินเทอร์เน็ตได้ตลอดเวลา โชคดีที่มีหลายไดอะแกรม ทั้งในส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องและบนไมโครวงจร