Dua so' li potenti: chi cià tanto e chi cià gnente.
TECNOLOGIE ELETTRONICHE
… studiare, studiare ed ancora studiare,
è il solo modo di capire quanto possa
essere grande sia la propria ignoranza!
I QUARZI PIEZOELETTRICI - Angoli di Taglio
Angoli di Taglio e Modi di Vibrazione dei Quarzi
La sottostante figura rappresenta schematicamente
diversi tipi di taglio.
Nel 1949, l'Instutute of Radio Engineers propose un
sistema di specificazione delle dimensioni e dell'orienta-
-mento delle lamine tagliate da un cristallo
Questo sistema è assai diffuso negli Stati Uniti e la sua
praticità e' confermata dal fatto che vari specialisti
seguono intuitìvamente questo metodo nella lavora-
-zione dei cristalli.
Questa convenzione, che stabilisce positive le rotazioni rappresen-
-tate nella figura a sinistra, riferisce tutti i tagli alla terna di assi
rappresentata all'inizio dell'argomento e mostrati nuovamente
all'estrema sinistra della sovrastante figura.
La giacitura e la direzione di un taglio sono individuate con
riferimento all'orientamento di un parallelepipedo rettangolo che
abbia gli spigoli disposti nelle direzioni dei tre assi cristallografici.
Tale posizione ipotetica e' scelta in modo che
l'orientamento da definire possa essere raggiunto
con un numero minimo di rotazioni del parallelepi-
-pedo intorno ai propri spigoll, presi come assi
delle rotazioni successive.
Lo spessore, la lunghezza e la larghezza sono indicati
rispettivamente dalle lettere t, l e w,iniziali delle parole
inglesi "tickeness, lenght,width".
La posizione iniziale del parallelepipedo e' definita
dalle lettere degli assi cristallografici secondo i
quali si pensi orientare inizialmente lo spessore
e la lunghezza del parallelepipedo.
Naturalmente, se le rotazioni sono inferiori a tre,
possono mancare alcuni od anche tutti i simboli
t, l e w.
A titolo di esemplo, nelle figura a destra è rappre-
-sentata una specificazione geometrica del taglio
z x t w l/15°/-25°/10°
t = 0.90 ± 0,01mm
l=38 ± 0,2mm
w= 10 ± 0,1mm
I quarzi, di uso comune vibrano meccanicamente
secondo i modi denominati "estensione, flessione
e scorrimento".
Come mostra la soprastante figura, la vibrazione
per estensione consiste in un allungamento ed un
accorciamento periodico della lamina in maniera
prevalente secondo una delle tre dimensioni.
Essa si distingue quindi in estensione "di spessore", "di larghezza" e di "lunghezza"
Quest'ultimo modo e' generalmente il più usato.
La soprastante figura rappresenta la vibrazione per flessione; la propagazione dell'onda
avviene secondo la lunghezza , che costituisce la dimensione maggiore; tale modo di
osclllazione e' quindi uno di quelli che meglio si adattano alla generazione dei segnali di
bassa frequenza,
I punti segnati nelle figure rappresentano i "nodl" dell'oscillazione. sui quali può essere
vincolato il quarzo al fine di sostenerlo e collegarlo al circuito esterno.
La vibrazione per scorrimento e' assai più' complessa di quelle sopradescritte ed anche
dal punto di vista matematico la sua analisi non è' ancora del tutto esauriente in prima
approssimazione, e ciò del resto è sufficiente per applicazioni pratiche che rlchiedono
elevati gradi di precisione, questa oscillazione può' essere considerata come un modo
semplice, distinto nelle due forme di scorrimento facciale e di spessore; quest'ultimo e'
spesso impiegato per frequenze molto elevate, essendo semplice fare oscillare la lamina
su armoniche meccaniche di ordine dispari.
Lo scorrimento facciale, simboleggiato nella soprastante immagine, consiste in un
allungamento ed un accorciamento delle diagonali delle facce maggiori.
Nello scorrimento di spessore, che sarà trattato più dettagliatamente avanti, con
riferimento al taglio AT, il movimento di ogni particella elementare e normale alla
propagazione dell'onda, che avviene lungo lo spessore della lamina.
Nella seguente tavola, a titolo orientativo, sono indicate le caratteristiche dei
principali tipi di taglio, modo di vibrazione ed utilizzo di alcuni quarzi di più comune
impiego.
Taglio
Orientamento
Modo di vibrazione
Equazione della
frequenza
Costante K di frequenza
in KHz x mm
Gamma di frequenza(in
fondamentale meccan-
ica)KHz
Armoniche
meccaniche più
usate
AT
y x l 35°20'
oppure y z w
35°20'
Scorr. di spessore
f=m k/t per t<l e w
1660
500-25.000
1, 3, 5
BT o YT
x y l -49°8'
oppure y z w -
49°8'
Scorr. di spessore
f=m k/t per t<l e w
2560
1000-20.000
1, 3, 5
CT
y x l 37°40'
oppure y z w
37°40
Scorr. facciale
f=m k/t per l=w
3070 per l=w
30-1100
1
DT
y x l -52°30'
oppure y z w -
52°30
Scorr. facciale
f=m k/t per l=w
2070 per l=w
60-500
1
+5°X
Estensione longitudinale
f=m k/l
k=funzione di (w/l)
50-400
1
-18°X
Estensione longitudinale
f=m k/l
k=funzione di (w/l)
60-300
1
FT
y x l -57°
oppure y z w -57°
Combinazione di
flessione e Scorr,
Facciale
f=m k/t per l=w
4710
150-1500
1
GT
y x l t -51°30'/45
Estensione di Larghezza
f=m k/w
3370
10-550
1
M x y
x y t
l/0°/8°30'/+34° -
+50
Estensione
Longitudinale
f=m k/l
k=funzione di (w/l)
50-500
1
NT
x y t l/0° -
+8°30/+38° - +70°
Flessione nel piano w l
f=m k w/l^2
k=funzione di (w/l)
1-100
1
DUPLEX 5°X
x y t 5°
Flessione nel piano t l
f=m k w/l^2
5520
0,4-10
1
XY(BECHMAN)
x y l t 5°
Flessione
f=m k w/l^2 per
w=t
5775
01,5-15
1
U
0° - +30°/+45° -
+70°
Scorr. facciale
f=m k/ w (per
w=1)/span
funzione degli angoli di
taglio
60-1000
11
V
+15° - +29°/-14° -
-54°15°
Scorr. dispessore
f=m k w/t
funzione dela rotazione
1000-20000
1, 3, 5
y x t 5°
y x t -18°
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