Jak sprawdzić rezonator kwarcowy? Sprawdzanie rezonatorów kwarcowych. Urządzenie do sprawdzania częstotliwości kwarcu - sprzęt pomiarowy - narzędzia Obwód sondy miernik częstotliwości rezonatora kwarcowego

Główną cechą tego miernika częstotliwości:
Zastosowano bardzo stabilny TCXO (Thermal Compensated Reference Oscillator). Zastosowanie technologii TCXO pozwala na natychmiastowe, bez wstępnego podgrzewania, zapewnienie deklarowanej dokładności pomiaru częstotliwości.

Charakterystyka techniczna miernika częstotliwości FC1100-M3:

parametr	minimum	norma	maksymalny
Zmierzony zakres częstotliwości	1 Hz.	-	1100 MHz.
Rozdzielczość próbkowania częstotliwości od 1 do 1100 MHz	-	1 kHz.	-
Rozdzielczość próbkowania częstotliwości od 0 do 50 MHz	-	1 Hz.	-
Poziom sygnału wejściowego dla wejścia „A” (od 1 do 1100 MHz).	0,2 V*		5 V**
Poziom sygnału wejściowego dla wejścia „B” (od 0 do 50 MHz).	0,6 V.		5 V.
Okres aktualizacji	-	1 raz/sek	-
Testowanie rezonatorów kwarcowych	1 MHz	-	25 MHz
Napięcie zasilania/pobór prądu (Mini-USB)		+5V/300mA
Stabilność częstotliwości przy 19,2 MHz w temperaturze -20С...+80С		2 ppm (TCXO)

Cechy wyróżniające liczniki częstotliwości serii FC1100 w szczególności:

	Wysoce stabilny oscylator odniesienia TCXO(stabilność nie gorsza niż +/-2 ppm).
	Kalibracja fabryczna.
	Niezależny, jednoczesny pomiar dwóch częstotliwości (wejście „A” i wejście „B”).
	Wejście „B”: Zapewnia rozdzielczość pomiaru częstotliwości 1 Hz.
	Wejście „B” posiada w pełni analogową kontrolę progu komparatora wejściowego (MAX999EUK), co umożliwia pomiar sygnałów zaszumionych harmonicznymi, dopasowując próg komparatora do czystego odcinka sygnału okresowego.
	Wejście „A” umożliwia zdalny pomiar częstotliwości radiotelefonów przenośnych VHF z odległości kilku metrów, przy użyciu krótkiej anteny.
	Funkcja szybkiego testowania rezonatorów kwarcowych od 1 do 25 MHz.
	Nowoczesny kolorowy wyświetlacz TFT z ekonomicznym podświetleniem.
	Producent nie stosuje zawodnych kondensatorów elektrolitycznych. Zamiast tego zastosowano nowoczesne, wysokiej jakości kondensatory ceramiczne SMD o znacznych pojemnościach.
	Zunifikowane zasilanie poprzez złącze Mini-USB (+5 V). Przewód zasilający mini-USB - w zestawie.
	Konstrukcja miernika częstotliwości jest zoptymalizowana pod kątem integracji z płaskim panelem przednim dowolnej obudowy. Zestaw zawiera nylonowe słupki izolacyjne M3*8mm zapewniające prześwit pomiędzy panelem przednim a płytką drukowaną miernika częstotliwości.
	Producent gwarantuje, że nie są stosowane technologie programowanego starzenia, które są szeroko rozpowszechnione w nowoczesnej technologii.
	Wyprodukowano w Rosji. Produkcja na małą skalę. Kontrola jakości na każdym etapie produkcji.
	Do produkcji wykorzystywane są najlepsze pasty lutownicze, topniki no-clean i lutowie.
	Od 22 listopada 2018 w sprzedaży dostępny jest miernik częstotliwości FC1100-M3. Oto WSZYSTKIE różnice i zalety:
	Zwiększono stabilność komparatora wejściowego, jego czułość i liniowość.
	Oprogramowanie sprzętowe zaktualizowane. Działanie obwodu zostało zoptymalizowane.
	W związku z dużym zainteresowaniem do zestawu dodano adapter SMA-BNC, pozwalający na zastosowanie wielu standardowych kabli, w tym sond oscyloskopowych ze złączami BNC.

Wymiary płytki drukowanej urządzenia FC1100-M3: 83mm*46mm.
Kolorowy wyświetlacz TFT LCD z podświetleniem (przekątna 1,44" = 3,65 cm).
* Czułość zgodna z kartą katalogową MB501L (parametr „Amplituda sygnału wejściowego”: odpowiednio -4,4 dBm = 135 mV przy 50 omach).
** Górna granica sygnału wejściowego ograniczona jest mocą rozpraszania diod zabezpieczających B5819WS (0,2 W * 2 szt.).

Tylna strona miernika częstotliwości FC1100-M3

Tryb pomiaru częstotliwości kwarcowej w miernikach częstotliwości FC1100-M2 i FC1100-M3

Komparator/poprzedni obwód dla sygnału wejściowego 0...50 MHz.

Układ dzielnika częstotliwości dla sygnału wejściowego 1...1100 MHz.

Krótki opis miernika częstotliwości FC1100-M3:

Miernik częstotliwości FC1100-M3 posiada dwa oddzielne kanały pomiaru częstotliwości.
Obydwa kanały licznika częstotliwości FC1100-M3 działają niezależnie od siebie i mogą służyć do jednoczesnego pomiaru dwóch różnych częstotliwości.
W takim przypadku na wyświetlaczu wyświetlane są jednocześnie obie wartości mierzonej częstotliwości.
„Wejście A” - (typ złącza SMA-FEMALE) Przeznaczone do pomiaru sygnałów o stosunkowo wysokiej częstotliwości, od 1 MHz do 1100 MHz. Dolny próg czułości tego wejścia jest nieco mniejszy niż 0,2 V, a górny próg ograniczony jest do 0,5...0,6 V przez diody ochronne połączone odwrotnie. Nie ma sensu przykładać na to wejście znacznych napięć, gdyż napięcia powyżej progu otwarcia diod zabezpieczających będą ograniczane.
Zastosowane diody pozwalają na stratę mocy nie większą niż 200 mW, chroniąc wejście układu dzielnika MB501L. Nie należy podłączać tego wejścia bezpośrednio do wyjścia nadajników o dużej mocy (powyżej 100 mW). Aby zmierzyć częstotliwość źródeł sygnału o amplitudzie większej niż 5 V lub znacznej mocy, należy zastosować zewnętrzny dzielnik napięcia (tłumik) lub kondensator przejściowy o małej pojemności (jednostki pikofaradów) połączone szeregowo. Jeżeli zachodzi potrzeba pomiaru częstotliwości nadajnika, zwykle wystarczy krótki kawałek drutu jako antena, znajdujący się w złączu miernika częstotliwości i umieszczony w niewielkiej odległości od anteny nadajnika, lub można zastosować odpowiednią „gumkę” antena pasmowa z przenośnych stacji radiowych podłączonych do złącza SMA.

„Wejście B” - (typ złącza SMA-FEMALE) Przeznaczone do pomiaru sygnałów o stosunkowo niskiej częstotliwości, od 1 Hz do 50 MHz. Dolny próg czułości tego wejścia jest niższy niż „Wejścia A” i wynosi 0,6 V, natomiast górny próg ograniczony jest diodami ochronnymi przy napięciu 5 V.
Jeśli chcesz zmierzyć częstotliwość sygnałów o amplitudzie większej niż 5 V, użyj zewnętrznego dzielnika napięcia (tłumika). To wejście wykorzystuje szybki komparator MAX999.
Sygnał wejściowy podawany jest na wejście nieodwracające komparatora i tutaj podłączony jest rezystor R42, który zwiększa histerezę sprzętową komparatora MAX999 do poziomu 0,6 V. Na wejście odwracające MAX999 dostarczane jest napięcie polaryzacji komparator, z rezystora zmiennego R35, który ustala poziom odpowiedzi komparatora. Podczas pomiaru częstotliwości zaszumionych sygnałów konieczne jest obrócenie pokrętła rezystora zmiennego R35, aby uzyskać stabilne odczyty miernika częstotliwości. Największą czułość miernika częstotliwości osiąga się w środkowym położeniu rączki rezystora zmiennego R35. Obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara zmniejsza, a zgodnie z ruchem wskazówek zegara zwiększa napięcie progowe komparatora, umożliwiając przesunięcie progu komparatora na pozbawiony szumów odcinek mierzonego sygnału.

Przycisk „Sterowanie” przełącza pomiędzy trybem pomiaru częstotliwości „Wejście B” a trybem testowania rezonatora kwarcowego.
W trybie badania rezonatora kwarcowego należy podłączyć badany rezonator kwarcowy do skrajnych styków panelu „Quartz Test”, o częstotliwości od 1 MHz do 25 MHz. Środkowy styk tego panelu nie musi być podłączony; jest podłączony do „wspólnego” przewodu urządzenia.

Należy pamiętać, że w trybie badania rezonatora kwarcowego, przy braku badanego kwarcu w panelu, obserwuje się ciągłą generację przy stosunkowo wysokiej częstotliwości (od 35 do 50 MHz).
Należy również zauważyć, że po podłączeniu badanego rezonatora kwarcowego częstotliwość generacji będzie nieco wyższa niż jego typowa częstotliwość (w granicach kilku kiloherców). Jest to określone przez równoległy tryb wzbudzenia rezonatora kwarcowego.
Tryb testowania rezonatora kwarcowego można z powodzeniem zastosować do doboru identycznych rezonatorów kwarcowych do wielokrystalicznych filtrów kwarcowych drabinkowych. Jednocześnie głównym kryterium doboru rezonatorów kwarcowych jest możliwie najbliższa częstotliwość generacji wybranego kwarcu.

Złącza stosowane w mierniku częstotliwości FC1100-M3:

Zasilanie dla licznika częstotliwości FC1100-M3:

Miernik częstotliwości FC1100-M3 wyposażony jest w standardowe złącze Mini-USB o napięciu zasilania +5,0 V.
Pobór prądu (nie więcej niż 300 mA) - zapewnia kompatybilność z większością zasilaczy napięciowych USB.
W zestawie znajduje się kabel „Mini-USB”, „USB A”, który umożliwia zasilenie miernika częstotliwości z dowolnego urządzenia posiadającego takie złącze (komputer osobisty, laptop, HUB USB, zasilacz USB, ładowarka USB AC) oraz Wkrótce.

Do autonomicznego zasilania miernika częstotliwości FC1100-M3 optymalnie nadają się powszechnie stosowane akumulatory „Power Bank” z wbudowanymi akumulatorami litowo-polimerowymi, zwykle używanymi do zasilania urządzeń wyposażonych w złącza USB. W tym przypadku oprócz oczywistej wygody, jako bonus otrzymujesz izolację galwaniczną od sieci i/lub zasilania, co jest istotne.

Powodem powstania tego urządzenia była znaczna liczba zgromadzonych rezonatorów kwarcowych, zarówno zakupionych, jak i lutowanych z różnych płytek, a wiele z nich nie miało żadnych oznaczeń. Podróżując po rozległych przestrzeniach Internetu i próbując złożyć i uruchomić różne obwody testerów kwarcowych, postanowiliśmy wymyślić coś własnego. Po wielu eksperymentach z różnymi generatorami, zarówno na różnych logikach cyfrowych, jak i na tranzystorach, wybrałem 74HC4060, choć nie udało się również wyeliminować samooscylacji, ale jak się okazało, nie powoduje to zakłóceń podczas pracy urządzenia .

Obwód miernika kwarcowego

Urządzenie bazuje na dwóch generatorach CD74HC4060 (74HC4060 nie było w sklepie, ale sądząc po karcie katalogowej są nawet „chłodniejsze”), jeden pracuje na niskiej częstotliwości, drugi na wysokiej. Najniższe częstotliwości, jakie miałem, to kwarc godzinowy, a najwyższą częstotliwością był kwarc nieharmoniczny przy 30 MHz. Ze względu na ich tendencję do samowzbudzania zdecydowano się na przełączanie generatorów poprzez proste przełączenie napięcia zasilania, co jest sygnalizowane odpowiednimi diodami LED. Po generatorach zainstalowałem wzmacniacz logiczny. Może lepiej byłoby zamontować kondensatory zamiast rezystorów R6 i R7 (sam tego nie sprawdzałem).

Jak się okazało, w urządzeniu działają nie tylko kwarce, ale także wszelkiego rodzaju filtry z dwiema lub więcej nogami, które udało się podłączyć do odpowiednich złączy. Wypuszczono na rynek jeden „dwunożny” model przypominający kondensator ceramiczny o częstotliwości 4 MHz, który później z powodzeniem zastosowano zamiast rezonatora kwarcowego.

Na zdjęciach widać, że do testowania podzespołów radiowych wykorzystywane są dwa rodzaje złączy. Pierwsza wykonana jest z części paneli – dla części wyprowadzonych, a druga to fragment płytki przyklejony i przylutowany do torów poprzez odpowiednie otwory – dla rezonatorów kwarcowych SMD. Aby wyświetlić informacje, w mikrokontrolerze PIC16F628 lub PIC16F628A zastosowano uproszczony miernik częstotliwości, który automatycznie przełącza granicę pomiaru, to znaczy częstotliwość na wskaźniku będzie wyrażona w kHz lub MHz. O szczegółach urządzenia Część płytki zmontowana jest na częściach ołowianych, a część na SMD. Płytka przystosowana jest do jednokreskowego wskaźnika LCD Winstar WH1601A (to ten ze stykami w lewym górnym rogu), styki 15 i 16, które służą do podświetlenia, nie są wyprowadzone, ale każdy, kto potrzebuje, może dodać ścieżki i szczegóły dla siebie. Podświetlenia nie włączałem, bo na tym samym kontrolerze używałem niepodświetlanego wskaźnika z jakiegoś telefonu, ale na początku był Winstar. Oprócz WH1601A można zastosować WH1602B - dwuliniowy, ale druga linia nie będzie używana. Zamiast tranzystora w obwodzie można zastosować dowolny o tej samej przewodności, najlepiej o większym h21. Na płytce znajdują się dwa wejścia zasilania, jedno z mini USB, drugie przez mostek i 7805. W innej obudowie znalazło się też miejsce na stabilizator.

Konfiguracja urządzenia

Podczas strojenia przyciskiem S1 włącz tryb niskich częstotliwości (zaświeci się dioda VD1) i wkładając rezonator kwarcowy o częstotliwości 32768 Hz do odpowiedniego złącza (najlepiej z płyty głównej komputera), użyj kondensatora strojenia C11 do ustawienia częstotliwość na wskaźniku na 32768 Hz. Rezystor R8 ustawia maksymalną czułość. Wszystkie pliki - płytki, firmware, arkusze danych zastosowanych elementów radiowych i nie tylko do pobrania w archiwum. Autorem projektu jest Nefedot.

ARCHIWUM:

Miernik częstotliwości jest przydatnym urządzeniem w laboratorium radioamatora (szczególnie w przypadku braku oscyloskopu). Oprócz miernika częstotliwości osobiście często brakowało mi testera rezonatora kwarcowego - z Chin zaczęło napływać zbyt wiele wadliwych produktów. Nie raz zdarzyło się, że składasz urządzenie, programujesz mikrokontroler, nagrywasz bezpieczniki tak, aby taktował je zewnętrzny kwarc i tyle – po nagraniu bezpieczników programista przestaje widzieć MK. Powodem jest „zepsuty” kwarc, rzadziej „buggy” mikrokontroler (lub starannie oznaczony przez Chińczyków z dodatkiem np. litery „A” na końcu). Swoją drogą dość znany chiński zestaw liczników częstotliwości zupełnie nie przypadł mi do gustu kwarcowy tester na mikrokontrolerze PIC i wyświetlacz LED z Aliexpress, bo często zamiast częstotliwości pokazywał albo częstotliwość. pogoda w Zimbabwe czy częstotliwości „nieciekawych” harmonicznych (a może miałem pecha).

Do rozpatrzenia oferujemy kolejne urządzenie, które powstało kilka dni temu. Jest to tester rezonatora kwarcowego służący do sprawdzania sprawności (działalności) kwarcu stosowanego w wielu urządzeniach, przynajmniej w zegarkach elektronicznych. Cały system jest niezwykle prosty, ale właśnie o taką prostotę chodziło.

Tester składa się z kilku elementów elektronicznych:

2 tranzystory NPN BC547C
2 kondensatory 10nF
2 kondensatory 220pF
2 rezystory 1k
1 rezystor 3k3
1 rezystor 47k
1 dioda

Zasilany 6 bateriami AA 1,5 V (lub koronami). Korpus wykonany jest z pudełka po cukierkach i oklejony kolorową taśmą.

Schemat ideowy testera kwarcowego

Schemat wygląda następująco:

Druga wersja schematu:

Aby to sprawdzić, włóż kwarc do SN1, a następnie ustaw przełącznik w pozycji ON. Jeśli dioda LED świeci jasno, rezonator kwarcowy działa. A jeśli po włączeniu dioda nie zapala się lub świeci bardzo słabo to mamy do czynienia z uszkodzonym elementem radiowym.

Oczywiście ten obwód jest bardziej dla początkujących, reprezentujący prosty tester kwarcowy bez określania częstotliwości oscylacji. T1 i XT utworzyły generator. C1 i C2 - dzielnik napięcia dla generatora. Jeśli kwarc jest żywy, generator będzie działał dobrze, a jego napięcie wyjściowe zostanie wyprostowane przez elementy C3, C4, D1 i D2, tranzystor T2 otworzy się i zaświeci się dioda LED. Tester nadaje się do badania kwarcu 100 kHz - 30 MHz.

Powodem powstania tego urządzenia była znaczna liczba zgromadzonych rezonatorów kwarcowych, zarówno zakupionych, jak i lutowanych z różnych płytek, a wiele z nich nie miało żadnych oznaczeń. Podróżując po rozległych obszarach Internetu i próbując składać i uruchamiać różne, postanowiliśmy wymyślić coś własnego. Po wielu eksperymentach z różnymi generatorami, zarówno na różnych logikach cyfrowych, jak i na tranzystorach, wybrałem 74HC4060, choć nie udało się również wyeliminować samooscylacji, ale jak się okazało, nie powoduje to zakłóceń podczas pracy urządzenia .

Obwód miernika kwarcowego

Informacje o szczegółach urządzenia

Część płytki zmontowano na częściach ołowianych, a część na SMD. Płytka przystosowana jest do jednokreskowego wskaźnika LCD Winstar WH1601A (to ten ze stykami w lewym górnym rogu), styki 15 i 16, które służą do podświetlenia, nie są wyprowadzone, ale każdy, kto potrzebuje, może dodać ścieżki i szczegóły dla siebie. Podświetlenia nie włączałem, bo na tym samym kontrolerze używałem niepodświetlanego wskaźnika z jakiegoś telefonu, ale na początku był Winstar. Oprócz WH1601A można zastosować WH1602B - dwuliniowy, ale druga linia nie będzie używana. Zamiast tranzystora w obwodzie można zastosować dowolny o tej samej przewodności, najlepiej o większym h21. Na płytce znajdują się dwa wejścia zasilania, jedno z mini USB, drugie przez mostek i 7805. W innej obudowie znalazło się też miejsce na stabilizator.