Resonatore in ceramica ad Arduino
Risonatore ceramico Arduino
I risonatori in ceramica sono costituiti da materiale ceramico piezoelettrico con due o più elettrodi metallici collegati. Se collegati in un circuito elettrico generano un segnale di clock costante con frequenza specifica proprio come un oscillatore cristallino. Generalmente vengono utilizzati risonatori in ceramica dove il costo è basso e le prestazioni elevate non sono obbligatorie.
Arduino è una scheda di sviluppo completa contenente più periferiche necessarie per eseguire le schede Arduino. Tra tutti gli oscillatori di componenti di Arduino ci sono quelli che svolge un ruolo importante nel funzionamento di Arduino.
Arduino ha due Tipi di microcontroller uno è il controller principale ATMEGA328 che controlla la logica di Arduino mentre il secondo che è responsabile dell'interfaccia seriale Arduino è ATMEGA16U2. Entrambi questi microcontrollori hanno un orologio interno di 8MHz ma entrambi contengono anche un orologio esterno di 16 MHz. Per chiarire questo qui è una divisione di fonti di clock per ciascuno dei microcontroller.
| Microcontrollore | Sorgente di orologio |
|---|---|
| ATMEGA328P | Resonatore in ceramica |
| ATMEGA16U2 | Oscillatore cristallino |
Principale scopo dei risonatori ceramici ad Arduino è generare segnali di clock per i microcontrollori ATmega328P; I risonatori in ceramica presentano meno precisione degli oscillatori di cristalli. Questo risonatore ceramico ha una frequenza di clock di 16 mHz.
Nella pratica generale, un risonatore ceramico è sufficiente per un microcontrollore Arduino; Tuttavia, questo circuito di oscillatore non è buono per il tempo o dove è richiesta la precisione di temporizzazione. Per fare ciò abbiamo bisogno di un modulo RTC esterno per una maggiore precisione nelle applicazioni basate sul tempo.
Differenza tra risonatore di cristallo e ceramica
L'oscillatore normalmente ceramico e cristallino serve entrambi allo stesso scopo di generare un segnale di clock in Arduino, tuttavia, ci sono alcune differenze di costruzione tra loro che evidenzieremo di seguito:
Intervallo di frequenze: Gli oscillatori di cristalli hanno una gamma di frequenza più elevata rispetto ai risonatori ceramici, ciò è dovuto all'alto fattore Q degli oscillatori cristallini. La frequenza dell'oscillatore cristallino varia da 10kHz-100 MHz mentre quella dei risonatori ceramici varia da 190 kHz-50 MHz.
Materiale di produzione: Oscillatore sia di cristallo che ceramico è costituito da materiale di risonatore piezoelettrico. L'oscillatore cristallino viene realizzato usando il quarzo mentre il risonatore in ceramica è realizzato con zirconio di piombo titanato. I risonatori in ceramica sono facili da produrre rispetto agli oscillatori di cristalli.
Tolleranza e sensibilità: Il risonatore ceramico ha un'alta tolleranza contro lo shock e le vibrazioni rispetto all'oscillatore di cristalli. Gli oscillatori sono più sensibili alle radiazioni. Quartz ha una tolleranza di frequenza di 0.001% mentre il titolare di zirconio di piombo utilizzato nei risonatori in ceramica ha 0.5% di tolleranza di frequenza.
Effetto della temperatura: La frequenza di risonanza in uscita nei risonatori ceramici è determinata dallo spessore del materiale utilizzato mentre l'uscita dell'oscillatore è definita dalla dimensione, dalla forma e dalla velocità del suono in quel materiale. Gli oscillatori di cristalli sono più stabili in termini di variazioni di temperatura, tuttavia i risonatori ceramici hanno più dipendenza dalla temperatura; Un leggero variazione di temperatura può influire sulla frequenza di risonanza di produzione.
Dipendenza del condensatore: Oscillatori sia ceramici che cristallini hanno bisogno di un condensatore. Il risonatore può avere un condensatore interno mentre l'oscillatore ha bisogno di un condensatore esterno per lavorare.
Produzione: Crystal Oscillator fornisce una frequenza di risonanza più stabile in uscita rispetto al risonatore. Questo perché i materiali ceramici sono sensibili alle variazioni di temperatura che possono influire sulla frequenza di uscita. Gli oscillatori di cristalli hanno una precisione maggiore dei risonatori ceramici.
Applicazioni: Gli oscillatori di cristalli vengono utilizzati qui la comunicazione seriale ad alta velocità è richiesta come in Arduino ATMEGA16U2 utilizza l'oscillatore cristallino per l'interfaccia seriale. I risonatori in ceramica possono essere utilizzati in cui la stabilità della frequenza non è molto importante, come nei microprocessori o nei microcontrollori. TV, videogiochi e persino giocattoli per bambini che hanno componenti elettrici usano oscillatori di cristalli.
In caso di cronometro.
Conclusione
Arduino ha due microcontrollori che si basano entrambi su fonti di orologio esterno sotto forma di oscillatore cristallino e risonatore ceramico. Il risonatore in ceramica ad Arduino è usato dal chip ATMEGA328P. L'uso di questo risonatore Arduino mantiene la sua frequenza risonante per elaborare diverse logiche. Inoltre, entrambi gli oscillatori sono diversi in termini di lavoro e costruzione, tuttavia entrambi hanno lo stesso scopo di generare orologio da 16 mHz per i microcontrollori Arduino.