Rezonator ceramiczny w Arduino
Arduino ceramiczny rezonator
Rezonatory ceramiczne składają się z piezoelektrycznego materiału ceramicznego z dołączonymi dwoma lub więcej metalowymi elektrodami. Po połączeniu w obwodzie elektrycznym generują stały sygnał zegara o określonej częstotliwości, podobnie jak oscylator kryształowy. Ogólnie stosowane są rezonatory ceramiczne, gdy koszt jest niski, a wysoka wydajność nie jest obowiązkowa.
Arduino to kompletna tablica rozwoju zawierająca wiele urządzeń peryferyjnych, które są potrzebne do prowadzenia tablic Arduino. Wśród wszystkich komponentów Arduino oscylatory to ten, który odgrywa ważną rolę w pracy Arduino.
Arduino ma dwa Rodzaje mikrokontrolerów jeden jest głównym kontrolerem ATMEGA328 który kontroluje logikę Arduino, a drugi odpowiedzialny za interfejs szeregowy Arduino ATMEGA16U2. Oba te mikrokontrolery mają wewnętrzny zegar 8 MHz, ale oba zawierają również zewnętrzny zegar 16 MHz. Aby to wyjaśnić, jest podział źródeł zegara dla każdego z mikrokontrolerów.
| Mikrokontroler | Źródło zegara |
|---|---|
| ATMEGA328P | Rezonator ceramiczny |
| ATMEGA16U2 | Oscylator kwarcowy |
Główny zamiar ceramicznych rezonatorów w Arduino ma generować sygnały zegara dla mikrokontrolerów ATMEGA328P; Rezonatory ceramiczne mają mniej precyzji niż oscylatory kryształów. Ten ceramiczny rezonator ma częstotliwość zegara 16 MHz.
Ogólnie rzecz biorąc, rezonator ceramiczny jest wystarczający dla mikrokontrolera Arduino; Jednak ten obwód oscylatora nie jest dobry do przechowywania czasu lub gdzie wymagana jest precyzja czasu. Aby to zrobić, potrzebujemy zewnętrznego modułu RTC, aby uzyskać większą dokładność w aplikacjach opartych na czasie.
Różnica między kryształem a rezonatorem ceramicznym
Zwykle oscylator ceramiczny i kryształowy służy temu samemu celowi generowania sygnału zegara w Arduino, istnieją jednak pewne różnice konstrukcyjne między nimi, które wyróżnimy poniżej:
Zakres częstotliwości: Oscylatory kryształów mają wyższy zakres częstotliwości niż rezonatory ceramiczne, dzieje się tak z powodu wysokiego współczynnika q oscylatorów kryształów. Częstotliwość oscylatora kryształów wynosi od 10 kHz-100 MHz, podczas gdy częstotliwość ceramicznych rezonatorów waha się od 190 kHz-50 MHz.
Materiał produkcyjny: Oscylator kryształowy i ceramiczny składa się z piezoelektrycznego materiału rezonatora. Oscylator kryształowy wykonuje się przy użyciu kwarcu, podczas gdy rezonator ceramiczny jest wykonany z ołowianego tytanianu cyrkonu. Rezonatory ceramiczne są łatwe do produkcji w porównaniu z oscylatorami kryształowymi.
Tolerancja i wrażliwość: Rezonator ceramiczny ma wysoką tolerancję na wstrząs i wibracje w porównaniu do oscylatora kryształów. Oscylatory są bardziej wrażliwe na promieniowanie. Kwarc ma tolerancję częstotliwości 0.001%, podczas gdy ołowiany tytanian cyrkonu stosowany w ceramicznych rezonatorach ma 0.5% tolerancja częstotliwości.
Wpływ temperatury: Częstotliwość rezonansowa wyjściowa w rezonatorach ceramicznych zależy od grubości zastosowanej materiału, podczas gdy wyjście oscylatora jest określone przez rozmiar, kształt i prędkość dźwięku w tym materiale. Oscylatory kryształów są bardziej stabilne pod względem zmian temperatury, jednak rezonatory ceramiczne mają większą zależność od temperatury; Niewielka zmiana temperatury może wpływać na ich częstotliwość rezonansu wyjściowego.
Zależność kondensatora: Oscylatory ceramiczne i kryształowe potrzebują kondensatora. Rezonator może mieć wewnętrzny kondensator, podczas gdy oscylator potrzebuje zewnętrznego kondensatora do pracy.
Wyjście: Oscylator kryształowy zapewnia bardziej stabilną częstotliwość rezonansu w wyjściu w porównaniu do rezonatora. Wynika to z faktu, że materiały ceramiczne są wrażliwe na zmiany temperatury, które mogą wpływać na częstotliwość wyjściową. Oscylatory kryształów mają dokładność większą niż rezonatory ceramiczne.
Aplikacje: Kryształowe oscylatory są tutaj używane, wymagana jest szybka komunikacja seryjna, jak w Arduino atmega16u2 używa oscylatora kryształowego dla interfejsu szeregowego. Rezonatory ceramiczne mogą być stosowane tam, gdzie stabilność częstotliwości nie jest zbyt ważna, jak w mikroprocesorach lub mikrokontrolerach. TV, gry wideo, a nawet zabawki dla dzieci, które mają elementy elektryczne, używają kryształowych oscylatorów.
W przypadku utrzymywania czasowego oscylatory kryształów są dokładniejsze, jeśli są odpowiednio dostrojone z zewnętrznymi kondensatorami zmiennymi, wówczas mają tylko błąd kilka minut w roku.
Wniosek
Arduino ma dwa mikrokontrolery, które zarówno polegają na zewnętrznych źródłach zegara w postaci kryształowej oscylatora i ceramicznego rezonatora. Rezonator ceramiczny w Arduino jest używany przez chip ATMEGA328P. Korzystanie z tego rezonatora Arduino utrzymuje swoją częstotliwość rezonansową, aby przetwarzać różne logiki. Ponadto oba oscylatory są różne pod względem pracy i budowy, jednak oba służą temu samemu celowi generowania zegara 16 MHz dla mikrokontrolerów Arduino.