Как проверить кварцевый резонатор. NM8016DIY-лаборатория: Частотомер с функцией тестера кварцевых резонаторов Схема измерительных приборов для проверки кварцевых резонаторов

16.07.2023

Нет в наличии

Сообщить

о поступлении на склад

В избранное

Набор компонентов для сборки частотомера с функцией тестера кварцевых резонаторов.

Простой и недорогой, разработанный на базе PIC микроконтроллера с возможностью учитывать при измерениях частотный сдвиг супергетеродинных приемников с пятизначным светодиодным индикатором, удобный и интуитивно понятный.

Функции

Разрешение дисплея автоматически переключается, чтобы обеспечить максимальную точность считывания значения при 5-тизначном индикаторе.
Так же автоматически изменяется длительность измерения (gate time) в течение которого происходит подсчет импульсов на входе
Если частотомер используется для измерений в коротковолновых приемниках или передатчиках вам может потребоваться добавить или вычесть значение частотного сдвига из измеряемой частоты. Частота смещения во многих случаях равна промежуточной частоте, поскольку частотомер обычно подключается к генератору переменной частоты приемника.
Для измерения частоты генерации кварца просто подключите его к разъему с названием «Испытываемый кварц»

Дополнительная информация

Основные возможности:

Диапазон измерения частоты: 1 Гц - 50 МГц

Измерение кварцев общего применения в частотой генерации в диапазоне: 1МГц - 50 МГц

Автоматическое переключение диапазонов

Программируемые настройки прибавляемой и вычитаемой величины частотного сдвига при настройках и измерениях в УКВ приемниках и передатчиках.

Максимальное входное напряжение 5 Вольт

Режим энергосбережения при питании от автономного источника тока

Возможно использование 5В от USB интерфейса

Минимальное количество компонентов, простая сборка и настройка

Вопросы и ответы

Здравствуйте, могу ли я заказать этот товар в количестве 1 штуки?
- Да, конечно можете!
Здравствуйте. Какой интервал напряжений измеряемой частоты допустим на входе в режиме частотомера?
- Уровень ТТL логики, до 5 Вольт
привет. ккаое максимальное входное напряжение у этого частотомера?
- 5 Вольт
Здравствуйте, когда поступит в продажу данный конструктор, в частности, в магазин Чип и Дип?
- Добрый день! Товар сейчас в стадии приемки на склад готовой продукции, думаю в течение недели он будет доступен для заказа через наш интернет-магазин. По поводу Чипа и Дипа - этот вопрос надо задать непосредственно им.
Доброго времени суток! Подскажите в чем дело. Частотомер все время показывает одно и тоже число. 65.370
- Первый раз слышим о такой проблеме. при правильной сборке устройство начинает работать сразу и не требует настройки. Смотрите монтаж и правильность установки всех компонентов. Номинал постоянный резисторов перед установкой необходимо контролировать мультиметром.

Поводом для создания этого прибора послужило немалое количество накопившихся кварцевых резонаторов как купленных, так и выпаянных с разных плат, причём на многих отсутствовали всякие обозначения. Путешествуя по бескрайним просторам интернета и пробуя собрать и запустить различные схемы кварцевых тестеров, было решено придумать что-нибудь своё. После многих экспериментов с разными генераторами как на разных цифровых логиках, так и на транзисторах, остановил выбор на 74HC4060, правда устранить автоколебания тоже не удалось, но как оказалось при работе устройства это не создаёт помехи.

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. 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.

Настройка прибора

При настройке кнопкой S1 включить режим НЧ (загорится светодиод VD1) и воткнув в соответствующий разъём кварцевый резонатор на 32768Гц (желательно с материнской платы компьютера) подстроечным конденсатором С11 установить на индикаторе частоту 32768Гц. Резистором R8 устанавливается максимальная чувствительность. Все файлы - платы, прошивки, даташиты на используемые радиоэлементы и другое, скачайте в архиве. Автор проекта- nefedot.

АРХИВ:

Сразу хотелось бы сказать, что проверить кварцевый резонатор с помощью мультиметра не получится . Для проверки кварцевого резонатора с помощью осциллографа необходимо подключить щуп к одному из выводов кварца, а земляной крокодил к другому, но такой способ не всегда даёт положительный результат , далее описано почему.
Одна из основных причин выхода из строя кварцевого резонатора - банальное падение, поэтому если перестал работать пульт от телевизора, брелок от сигнализации автомобиля, то первым делом необходимо его проверить. Проверить генерацию на плате не всегда получается потому, что щуп осциллографа имеет некоторую ёмкость, которая обычно составляет около 100pF, то есть, подключая щуп осциллографа, мы подключаем конденсатор номиналом 100pF. Так как номиналы ёмкостей в схемах кварцевых генераторов составляют десятки и сотни пикофарад, реже нанофарады, то подключение такой ёмкости вносит значительную ошибку в расчётные параметры схемы и соответственно может привести к срыву генерации. Ёмкость щупа можно уменьшить до 20pF, если установить делитель на 10, но и это не всегда помогает.

Исходя из выше написанного можно сделать вывод, что для проверки кварцевого резонатора нужна схема, при подключении к которой щупа осциллографа не будет срываться генерация, то есть схема должна не чувствовать ёмкость щупа. Выбор пал на генератор Клаппа на транзисторах, а для того чтобы не срывалась генерация к выходу подключён эмиттерный повторитель.

Если поставить плату на просвет видно, что с помощью сверла получаются аккуратненькие пятачки, если сверлить шуруповёртом, то почти аккуратненькие). По сути это тот же монтаж на пятачках, только пятачки не наклеиваются, а сверлятся.

Фотографию сверла можно увидеть ниже.

Теперь давайте перейдём непосредственно к проверке кварцев. Сначала возьмём кварц на 4.194304MHz.

Кварц на 8MHz.

Кварц на 14.31818MHz.

Кварц на 32MHz.

Хотелось бы несколько слов сказать про гармоники, Гармоники - колебания на частоте кратной основной, если основная частота кварцевого резонатора 8MHz, то гармониками в этом случае называют колебания на частотах: 24MHz – 3-я гармоника, 40MHz – 5-я гармоника и так далее. У кого-то мог возникнуть вопрос, почему в примере только нечётные гармоники, потому что кварц на чётных гармониках работать не может!!!

Кварцевого резонатора на частоту выше 32MHz у меня не нашлось, но даже этот результат можно считать отличным.
Очевидно, что для начинающего радиолюбителя предпочтителен способ без использования дорогостоящего осциллографа, поэтому ниже изображена схема для проверки кварца с помощью светодиода. Максимальная частота кварца, который удалось проверить с помощью этой схемы составляет 14MHz, следующий номинал который у меня был это 32MHz, но с ним генератор уже не запустился, но от 14MHz до 32MHz большой промежуток, скорее всего до 20MHz будет работать.

4 тестера кварцевых резонаторов

Правильное функционирование кристалла кварца можно проверить, включив его в схему генератора или фильтра. На рисунке 1 – схема, разработанная К.Тавернье (Франция).
Поскольку частоты кристаллов, с которыми приходится иметь дело, могут перекрывать очень широкий диапазон от 1 до 50 МГц, схема представляет собой широкодиапазонный генератор. На транзисторе Т1 собран апериодический генератор.
Если тестируемый кварц исправен, то на эмиттере Т1 будет присутствовать псевдосинусоидальный сигнал на основной частоте кристалла. Этот сигнал выпрямляется диодами D2, D1 и, когда напряжение на конденсаторе С4 достигнет величины, достаточной для открытия транзистора Т2, начинает светиться светодиод в коллекторной цепи Т2. Это говорит об исправности кварца. Для определения частоты колебаний можно подсоединить частотомер или осциллограф параллельно резистору R2.

На рисунке 2 – звуковой испытатель из рубрики «за рубежом» журнала РАДИО №12, 1998г.
Микросхема 4060 представляет собой двоичный счётчик, в составе которого имеется генератор. Если собрать эту схему, генерация возникает на основной частоте резонатора. Затем делители микросхемы понижают частоту до звуковой, которую слышно в низкоомной звуковой головке. Опытный образец испытателя уверенно работал с резонаторами от 1 до 27 МГц. В последнем случае частота на выходе была около 6,6 кГц. Отечественный аналог 4060 – микросхема типа 1051ХЛ2.

На рисунке 3 – тестер, который я слепил на скорую руку лет 5-6 назад. Похожих схем в литературе и интернете полно. В этой схеме заводятся кварцы 1…30 МГц. По показаниям микроамперметра можно оценить активность кварца.
Следует иметь в виду, что кварцы с частотой выше 20 МГц – как правило, гармониковые. Поэтому, при испытании кварца на 32 МГц, он «завёлся» на своей основной частоте 10,67 МГц, что и показал частотомер.

Как спаял, так и хранится он в коробочке, плату и корпус делать облом.

Широкодиапазонный генератор, конечно, универсален и, в большинстве случаев, полезен. Однако малоактивный кварц может в нём не завестись. Но не следует спешить его выбрасывать. В этом случае можно подкорректировать величины ёмкостей С1 и С2, как рекомендуется в [Радиохобби 1999№3с22-23]. Для наилучших условий возбуждения, С1 должна быть приблизительно численно равна длине волны в метрах, генерируемой кварцем (на первой, основной гармонике). Например, если кварц на 1 МГц, то С1=300 пФ. Для лучшего самовозбуждения, С2 может выбираться в 1,5…2 раза меньше ёмкости С1. Для С3 ёмкость примерно равна С2 (Рис.4)

Поводом для создания этого прибора послужило немалое количество накопившихся кварцевых резонаторов как купленных, так и выпаянных с разных плат, причём на многих отсутствовали всякие обозначения. Путешествуя по бескрайним просторам интернета и пробуя собрать и запустить различные , было решено придумать что-нибудь своё. После многих экспериментов с разными генераторами как на разных цифровых логиках, так и на транзисторах, остановил выбор на 74HC4060, правда устранить автоколебания тоже не удалось, но как оказалось при работе устройства это не создаёт помехи.

Схема измерителя кварцев

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.