Τι είναι ένας ταλαντωτής χαλαζία;

Ένας ταλαντωτής χαλαζία είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα το οποίο παράγει ένα σήμα με συχνότητα που προσδιορίζεται από ένα κρύσταλλο χαλαζία που σχηματίζεται από πυρίτιο και οξυγόνο.Η πιεζοηλεκτρική ιδιότητα του Quartz καθιστά έναν πολύ καλό συντονιστή από δεκάδες Kilohertz (KHz) έως εκατοντάδες Megahertz (MHz).Ένας ταλαντωτής κρυστάλλου χαλαζία είναι τυπικά σχεδιασμένο για να λειτουργεί μόνο με μία μόνο ακριβή συχνότητα.Αυτοί οι ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία σταθερών συχνοτήτων στα κινητά τηλέφωνα, τους δέκτες παγκόσμιου συστήματος τοποθέτησης (GPS) και τα αμφίδρομα ραδιόφωνα.Χρησιμοποιούνται επίσης για ακριβή χρονική διακίνηση σε ρολόγια, υπολογιστές και άλλο ηλεκτρονικό εξοπλισμό.

Ένας κρύσταλλος πιεζοηλεκτρικού υλικού, όπως ο χαλαζία, μπορεί να αλλάξει το σχήμα ελαφρώς όταν εφαρμόζεται τάση σε ένα ηλεκτρόδιο στον κρύσταλλο.Μόλις αφαιρεθεί αυτή η τάση, ο κρύσταλλος μπορεί να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα και να παράγει μια τάση καθώς το κάνει.Ανακαλύφθηκε το 1880 και ονομάζεται πιεζοηλεκτρική ενέργεια, αυτή η ιδιότητα είναι κρίσιμη για τη λειτουργία ενός ταλαντωτή.Τα πειράματα διεξήχθησαν με διαφορετικά κρυστάλλινα υλικά με την πάροδο του χρόνου και ο πρώτος ταλαντωτής χαλαζία συναρμολογήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1910.Από τη δεκαετία του 1920, οι ταλαντωτές κρυστάλλων χαλαζία έχουν χρησιμοποιηθεί συχνά σε ρολόγια καθώς και ερασιτεχνικό, εμπορικό και στρατιωτικό ραδιοφωνικό εξοπλισμό.

Όταν ένας ταλαντωτής χαλαζία είναι αρχικά ενεργοποιημένος, το κύκλωμα εισάγει ένα τυχαίο σήμα θορύβου στον κρύσταλλο.Μερικοί από αυτόν τον θόρυβο θα είναι πάντα στη συχνότητα συντονισμού των κρυστάλλων, η οποία προκαλεί την ταλάντευση του κρυστάλλου.Η τάση που παράγεται από τον κρύσταλλο καθώς αλλάζει το σχήμα ενισχύεται από το κύκλωμα ταλαντωτή χαλαζία και τροφοδοτείται πίσω στον συντονιστή κρυστάλλου.Καθώς επαναλαμβάνεται αυτή η διαδικασία, τα σήματα εντός της περιορισμένης ζώνης συχνοτήτων Crystals θα γίνουν ισχυρότερα, ενώ άλλες συχνότητες θα διηθηθούν.Μόλις ολοκληρωθεί αυτή η περίοδος προθέρμανσης, ο ταλαντωτής θα λειτουργήσει με ακρίβεια στη σχεδιασμένη συχνότητα του.

Το σχήμα, το μέγεθος και η κοπή ενός κρυστάλλου χαλαζία καθορίζουν πόσο γρήγορα επεκτείνεται και συμβάσεις.Ένας ταλαντωτής χαλαζία μπορεί να λειτουργήσει με αυτό το ρυθμό, που ονομάζεται συχνότητα συντονισμού.Μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε μια συχνότητα υπερβολικής, η οποία είναι ένα πολλαπλάσιο της συχνότητας συντονισμού.Ενώ οι κρύσταλλοι χαλαζία εμφανίζονται φυσικά στο περιβάλλον, κατασκευάζονται ένας πολύ μεγάλος αριθμός προκειμένου να αυξηθεί η απόδοση και η παροχή φυσικά χρησιμοποιήσιμων κρυστάλλων.

Η έξοδος συχνότητας από έναν ταλαντωτή χαλαζία μπορεί να επηρεαστεί από διάφορους εξωτερικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας και ακόμηξαφνική επιτάχυνση.Η ακτινοβολία θα επηρεάσει επίσης τη συχνότητα, είτε από κοσμικές ακτίνες σε διαστημικό σκάφος, ακτίνες Χ ή παλμό ιονίζουσας ακτινοβολίας.Μερικοί από αυτούς τους παράγοντες μπορούν να αντισταθμιστούν με επιπλέον κύκλωμα που παρακολουθεί τις συνθήκες και ρυθμίζει ανάλογα την έξοδο του ταλαντωτή.Ορισμένοι ταλαντωτές χαλαζία περιλαμβάνουν έναν ακριβή ελεγχόμενο φούρνο με τον κρύσταλλο μέσα για να αντισταθμίσουν τις αλλαγές θερμοκρασίας.Οι κρύσταλλοι χαλαζία μπορούν επίσης να σκουπιστούν ή να σκληρυνθούν ενάντια στην ακτινοβολία με ψήσιμο σε μια εξειδικευμένη ατμόσφαιρα και ηλεκτρικό πεδίο.