comment fonctionne un quartz ?

[airgonay]

Bonjour,
je suis complètement débutant en électronique. Je m'intéresse aux composants et cherche à comprendre leur fonctionnement de base.
Quelqu'un peut-il m'expliquer ( je n'arrive pas à trouver sur le web une réponse complète mais simple sans formules à rallonge ) comment on se sert d'un quartz en électronique ?
A chaque fois, je trouve que le quartz a une propriété piézoélectrique. J'ai compris cette propriété. Mais ce que je ne comprends pas, c'est à quoi il sert puisqu'il faut lui envoyer une tension sinusoidale pour générer sur le quartz une vibration qui elle même va générer une tension sinusoidale en sortie...donc je comprends pas..
Dit autrement, on dit partout que le quartz sert à récupérer une vibration très précise, mais j'apprends ensuite que pour obtenir cette vibration, il faut en amont un circuit qui oscille déjà, donc je ne comprends pas ce que le quartz apporte de plus...

En fait je n'ai trouvé nulle part une explication concrète de "comment ça marche".

Autre question pour laquelle je n'arrive pas à trouver de réponse : on dit que pour le faire vibrer, il faut lui envoyer une tension sinusoidale via 2 électrodes, mais comment peut-on récupérer la tension créée par la vibration sur ce même composant ? avec les mêmes électrodes ? avec 2 autres ? placées où ? (pour ne pas lire la tension de l'oscillateur au lieu de la tension générée par le quartz )
Merci à ceux qui pourront m'expliquer concrètement et simplement comment ça fonctionne (sans me renvoyer vers des liens que j'ai déjà vus par dizaines mais incompréhensibles pour des non pros )
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[ranarama]

bsr, faut souvent commencer par wikipedia :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Quartz_...lectronique%29

[airgonay]

bsr; merci mais désolé, c'est exactement le genre de lien qui ne m'aide pas du tout ( j'ai déjà cherché là mais ça ne répond pas à mes questions très concrètes )

[DAUDET78]

Un quartz, en gros, c'est un circuit LC parallèle avec un énorme coefficient de surtension .
Pour le faire marcher, il faut lui fournir un peu d'énergie ... et il résonne .
c'est quoi le but métaphysique de ta question ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[airgonay]

comme je l'ai dit, j'aime comprendre concrètement. J'espère que quelqu'un pourra m'expliquer concrètement comment ça marche.

Un quartz, en gros, c'est un circuit LC parallèle avec un énorme coefficient de surtension .
Pour le faire marcher, il faut lui fournir un peu d'énergie ... et il résonne .
c'est quoi le but métaphysique de ta question ?

[ranarama]

okay pas de pb, permets-moi de retenter ma chance :
http://www.radio-electronics.com/inf...-resonator.php
en supposant que tu lises l'anglais (au pire une traduction google T_T) , il y a là 11 pages je pense.

[airgonay]

c'est gentil mais je ne maitrise pas l'anglais technique...

et plutôt que des liens où il y a des tonnes de lignes à lire avant de tomber (ou pas... la plupart du temps) sur les questions qui m'intéressent, j'aimerai que quelqu'un qui maitrise puisse m'expliquer en quelques lignes de façon imagée et claire (mais je sais que ça va être très dur car j'ai cherché pendant des heures sur le net sans jamais trouver les réponses concrètes à mes 2 questions..)

okay pas de pb, permets-moi de retenter ma chance :
http://www.radio-electronics.com/inf...-resonator.php
en supposant que tu lises l'anglais, il y a 11 pages je pense.

[ranarama]

perso je pourras pas j'ai trop la flemme de lire ces 11 pages, ce soir tout du moins pourtant c'est un sujet passionnant. Maintenant si la mission ça tente quelqu'un... je l'encourage d'où je suis

[Jack]

Je pense qu'il faudrait en premier lieu dire dans quel domaine d'application va être utilisé ce quartz. Les applications principales sont:
- les oscillateurs
- les filtres

Pour les oscillateurs et pour faire très simple, le quartz est inséré dans un montage instable qui ne pourra osciller qu'à la fréquence du quartz. Il n'y a donc pas de tension d'entrée dans ce type de montage puisque l'oscillateur est un générateur.

Pour les filtres, le quartz est utilisé pour ne laisser passer que les fréquences pour lequel il est calibré.

Pour une justification qui tient la route, il faut passer par la théorie malheureusement pour toi.

[airgonay]

bonsoir Jack, je savais pour les oscillateurs et les filtres mais merci car là, je viens d'apprendre quelque-chose de concret (quartz inséré dans un montage instable qui ne pourra osciller qu'à la fréquence du quartz)
j'aimerai cependant comprendre comment fonctionne le montage plus classique (?) décrit dans toutes les explications sur le web : appliquer une tension sinusoidale à un quartz pour le faire vibrer, et récupérer ensuite en sortie la tension sinusoidale du quartz lui-même

Je pense qu'il faudrait en premier lieu dire dans quel domaine d'application va être utilisé ce quartz. Les applications principales sont:
- les oscillateurs
- les filtres

Pour les oscillateurs et pour faire très simple, le quartz est inséré dans un montage instable qui ne pourra osciller qu'à la fréquence du quartz. Il n'y a donc pas de tension d'entrée dans ce type de montage puisque l'oscillateur est un générateur.

Pour les filtres, le quartz est utilisé pour ne laisser passer que les fréquences pour lequel il est calibré.

Pour une justification qui tient la route, il faut passer par la théorie malheureusement pour toi.

[Antoane]

Bonsoir,
tu peux voir le quartz comme un composant dont l'impédance est grande pour toutes les fréquences sauf autour d'une fréquence particulière fo.
Le montage de base est le suivant : tu appliques une tension V au quartz et tu mesures le courant i le traversant.
V est la somme du courant i amplifié et d'un bruit blanc (c'est à dire toutes les fréquences) au quartz.
Au démarrage, aucun courant ne circule dans le quartz, donc V=bruit. L'impédance du quartz est grande pour toutes les fréquences sauf à fo, donc le seul courant circulant dans le quartz est de fréquence fo. C'est donc un signal de fréquence fo qui est amplifié, on y ajoute un peu de bruit et on envoie le tout au quartz. Le seul courant qui va circuler dans le quartz sera celui de fréquence fo, qui sera amplifié, etc.
Ainsi on obtient un signal de fréquence fo + du bruit en sortie de l'amplificateur. L'amplitude du bruit est très faible (~µV), donc on ne le voit pas, mais il a suffit à faire démarrer l'oscillateur.

Tropique écrivait :

Il vaut mieux ne pas non plus se faire une image mentale trop précise de ce qu'est un électron: pour un économiste ou un biologiste étudiant le sujet superficiellement, l'image d'une petite boule bleue avec un signe (-) imprimé dessus est suffisante, mais si on veut approfondir le sujet, il vaut mieux le considérer comme un opérateur, ayant certaines propriétés et obéissant à certaines équations. Il n'y a probablement pas de représentation qui soit à la fois humainement accessible et valable, et il est donc préférable de s'en passer totalement.

Là, c'est pareil (voire pire) sauf que c'est pas la boule bleue, c'est un quartz et que tu es le biologiste

[azad]

Salut
Pour bien comprendre le phénomène, il peut-être utile de s'intéresser aux oscillateurs, sans quartz d'abord.
Ensuite tu te renseigne sur les systèmes de synchronisation de ces oscillateurs. La synchronisation est la technique qui permet de stabiliser la fréquence d'un oscillateur qui sans elle pourrait changer facilement de fréquence quand changent température, tension d'alimentation ou charge sur ces oscillateurs. Ceci assimilé, tu pourra mieux comprendre le rôle du quartz, qui peut être (en première approximation) considéré comme un système de synchronisation pour un oscillateur.

[Jack]

j'aimerai cependant comprendre comment fonctionne le montage plus classique (?) décrit dans toutes les explications sur le web : appliquer une tension sinusoidale à un quartz pour le faire vibrer, et récupérer ensuite en sortie la tension sinusoidale du quartz lui-même

Un exemple? Car les oscillateur et les filtres me semblent être des application des plus classiques.

[airgonay]

hello,
je viens enfin de trouver sur le web quelque-chose qui répond en partie à mes questions :

Si on applique entre les électrodes d'un quartz (ou d'un résonateur céramique) une tension
alternative u, l'effet piézo-électrique inverse y crée des contraintes mécaniques internes tendant
à la déformation. Cette déformation est extrêmement faible, sauf lorsque la fréquence
d'excitation devient proche ou égale à une fréquence propre de vibration de la plaquette, c'est-à-dire
lorsqu'elle entre en résonance. L'effet piézo-électrique direct se manifeste alors par un
mouvement de charges important, donnant lieu à un courant qui se superpose au courant
capacitif d'excitation et le dépasse largement en amplitude.
En appliquant aux bornes des électrodes une tension d'amplitude constante et de fréquence
variable, le courant passe par un maximum à chaque résonance de la plaquette.

j'ai un peu avancé dans la compréhension mais pas assez. Je ne comprends toujours pas comment concrètement on se sert du quartz. Lui "envoie" t'on une tension alternative (ça, j'ai compris) de fréquence variable ou constante ? Si on doit lui "envoyer" une tension de fréquence constante qui correspond à celle pour laquelle le quartz entre en résonnance, à quoi sert le quartz puisqu'on va récupérer en sortie la même fréquence qu'en entrée ??? Quelque-chose de fondamental m'échappe parceque si c'est que pour amplifier un courant, on ne doit pas avoir besoin d'un quartz pour ça....

[Antoane]

Bonjour.
Relis le post 11 : on envoi toutes les fréquences. Il y en a une qui "passe", elle est amplifiée et renvoyée.

[airgonay]

bonjour, je pense que ça, c'est pour de la radio mais moi, je ne parle pas de la radio. Dans une montre à quartz, si on envoyait toutes les fréquences, celle qui "passe" ne reviendrait pas à un intervalle extrêmement précis donc ça doit fonctionner autrement.

Bonjour.
Relis le post 11 : on envoi toutes les fréquences. Il y en a une qui "passe", elle est amplifiée et renvoyée.

[Antoane]

Et bah si.
Le système est bouclé donc seulement celle qui passe le plus est beaucoup amplifiée.
Par ailleurs, il n'y a vraiment qu'un tout petit intervalle de fréquence qui passe.

[airgonay]

décidément, je comprends de moins en moins... un oscillateur ne peut pas changer constamment de fréquence d'oscillation ?? comment peut-on (et quel interet ) appliquer au quartz des tensions alternatives dont la fréquence changerait tout le temps ??

Et bah si.
Le système est bouclé donc seulement celle qui passe le plus est beaucoup amplifiée.
Par ailleurs, il n'y a vraiment qu'un tout petit intervalle de fréquence qui passe.

[gienas]

Bonjour airgonay et tout le groupe

décidément, je comprends de moins en moins ...

Ceci, c'est un signe.

Ma réponse ne va pas te plaire, car moi j'ai lu les tiennes, et je vois bien que tu n'as pas la formation indispensable et préalable pour assimiler ce que tu cherches à savoir.

Il faut donc que tu te "contentes" de ce qui t'a été dit, et/ou que tu changes de desiderata. À l'impossible nul n'est tenu.

Il faut accompagner tes recherches de travaux pratiques, et là, tu comprendras très vite ce qu'est vraiment un quartz.

[DAUDET78]

On va faire du raz-motte !

- Un quartz, c'est un cristal rectangulaire avec un dépôt métallique sur deux faces parallèles
- Un quartz, c'est comme un diapason, tu tapes dessus et il entre en vibration qui, hélas, s'amortisse .

De plus, il y a l'effet piézoélectrique :
- Si tu mets une tension aux bornes d'un quartz, il s'allonge ou se rétracte mécaniquement en fonction de la polarité appliquée
- Si tu allonges ou rétractes mécaniquement un quartz, il y a une tension proportionnelle à la force appliquée qui apparait


Maintenant, on va faire un montage qui envoie sur une patte du quartz la tension de sortie d'un ampli qui est alimenté , en entrée, par ce qui passe dans le quartz par l'autre patte.
Rien ne se passe en théorie . En effet, il faut exciter le quartz pour qu'il résonne.
Heureusement (sauf sur un simulateur !) , les amplificateurs ne sont pas parfait, il y a du bruit de fond . C'est le souffle de chute d'eau qu'on ouïe dans les HP d'une chaine HiFi. Ce bruit (dit bruit blanc) contient toutes les fréquences imaginables. Donc le quartz, secoué par ce bruit, va vibrer et ne laisser passer que la fréquence qui le fait bien vibrer .
Comme le jus de sortie est injecté en entrée de l'ampli , elle est favorisé par rapport au bruit blanc et, de fil en aiguille, l'amplitude de vibration du quartz augmente ...... On a un oscillateur piloté par quartz !

En bleu , des mots clefs pour ta recherche perso sur le WEB

[airgonay]

bonjour gienas,

je ne suis pas d'accord avec toi
je pense que toute chose peut être expliquée de façon vulgarisée par quelqu'un qui la maitrise. Il n' y a pas besoin de rentrer dans le détail des lois de la dynamique, de la physique, de la thermique, de l'atome, des fluides, des gaz et autres propriétés pour expliquer par exemple comment marche un moteur à explosion.

Bonjour airgonay et tout le groupe



Ceci, c'est un signe.

Ma réponse ne va pas te plaire, car moi j'ai lu les tiennes, et je vois bien que tu n'as pas la formation indispensable et préalable pour assimiler ce que tu cherches à savoir.

Il faut donc que tu te "contentes" de ce qui t'a été dit, et/ou que tu changes de desiderata. À l'impossible nul n'est tenu.

Il faut accompagner tes recherches de travaux pratiques, et là, tu comprendras très vite ce qu'est vraiment un quartz.

[airgonay]

SUPER ! Merci DAUDET78

là, je comprends ! c'est beaucoup plus clair

J'avais pensé que ça pouvait être un truc comme ça mais je n'en étais pas sûr. Je résume à ma façon : un ampli "envoie" sur une patte du quartz une tension de fréquence "fouillis". Le quartz, quand il "sent passer "la fréquence qui est faite pour lui", il vibre et renvoie par son autre patte du courant à cette même fréquence, courant qui est ré-injecté en entrée de l'ampli et qui va donc revenir en entrée du quartz. De cycles en cycles, le quartz va recevoir de plus en plus souvent la bonne fréquence qui le fait vibrer et au bout d'un moment, il ne reçoit plus que de la bonne fréquence, ses vibrations deviennent très stables, il est en totale résonnance et à ce moment là, une puce peut compter et démultiplier ses vibrations pour arriver à du 1 hz (pour une pendule par exemple)

J'ai juste ? ( on est d'accord que ce serait du très vulgarisé )
merci de me redire, Daudet78

On va faire du raz-motte !

- Un quartz, c'est un cristal rectangulaire avec un dépôt métallique sur deux faces parallèles
- Un quartz, c'est comme un diapason, tu tapes dessus et il entre en vibration qui, hélas, s'amortisse .

De plus, il y a l'effet piézoélectrique :
- Si tu mets une tension aux bornes d'un quartz, il s'allonge ou se rétracte mécaniquement en fonction de la polarité appliquée
- Si tu allonges ou rétractes mécaniquement un quartz, il y a une tension proportionnelle à la force appliquée qui apparait


Maintenant, on va faire un montage qui envoie sur une patte du quartz la tension de sortie d'un ampli qui est alimenté , en entrée, par ce qui passe dans le quartz par l'autre patte.
Rien ne se passe en théorie . En effet, il faut exciter le quartz pour qu'il résonne.
Heureusement (sauf sur un simulateur !) , les amplificateurs ne sont pas parfait, il y a du bruit de fond . C'est le souffle de chute d'eau qu'on ouïe dans les HP d'une chaine HiFi. Ce bruit (dit bruit blanc) contient toutes les fréquences imaginables. Donc le quartz, secoué par ce bruit, va vibrer et ne laisser passer que la fréquence qui le fait bien vibrer .
Comme le jus de sortie est injecté en entrée de l'ampli , elle est favorisé par rapport au bruit blanc et, de fil en aiguille, l'amplitude de vibration du quartz augmente ...... On a un oscillateur piloté par quartz !

En bleu , des mots clefs pour ta recherche perso sur le WEB

[Jack]

La réponse de Gienas n'a pas eu l'air de te plaire comme il le craignait, et pourtant on constate qu'il avait bien raison.

Je résume à ma façon : un ampli "envoie" sur une patte du quartz une tension de fréquence "fouillis". Le quartz, quand il "sent passer "la fréquence qui est faite pour lui", il vibre et renvoie par son autre patte du courant à cette même fréquence

Cette tentative d'explication montre les limites de la vulgarisation. En fait tout est archi faux et montre que tu ne maîtrises pas les bases du comportement d'un dipôle:

un ampli "envoie" sur une patte du quartz une tension

Une tension est une différence de potentiel et implique donc 2 potentiels. On ne peut donc pas appliquer une tension sur une patte.

il vibre et renvoie par son autre patte du courant

Comme si le courant entrant par une des bornes du quartz était différent de celui qui en ressort.

Bref, la vulgarisation, c'est bien pour dégrossir un problème, mais pour saisir le fonctionnement réel d'un système, il faut passer par un peu de théorie. Et c'est d'autant plus vrai que certain phénomènes utilisés en électronique par exemple ne peuvent se justifier que par une justification mathématique.

Tu as l'air d'être curieux, ce qui est bien, et de t'intéresser à l'électronique, ce qui est bien également. N'essaie pas de bruler les étapes. Apprends les bases, fais des expériences et si tu progresses bien, tu souriras en relisant tes messages dans ce fil dans quelques années

[f6bes]

SUPER ! Merci DAUDET78

là, je comprends ! c'est beaucoup plus clair

J'avais pensé que ça pouvait être un truc comme ça mais je n'en étais pas sûr. Je résume à ma façon : un ampli "envoie" sur une patte du quartz une tension de fréquence "fouillis". Le quartz, quand il "sent passer "la fréquence qui est faite pour lui", il vibre et renvoie par son autre patte du courant à cette même fréquence, courant qui est ré-injecté en entrée de l'ampli et qui va donc revenir en entrée du quartz. De cycles en cycles, le quartz va recevoir de plus en plus souvent la bonne fréquence qui le fait vibrer et au bout d'un moment, il ne reçoit plus que de la bonne fréquence, ses vibrations deviennent très stables, il est en totale résonnance et à ce moment là, une puce peut compter et démultiplier ses vibrations pour arriver à du 1 hz (pour une pendule par exemple)

J'ai juste ? ( on est d'accord que ce serait du très vulgarisé )
merci de me redire, Daudet78

Bjr à toi,
En gros c'est cela. Cette "opération" se fait en qq secondes , voire nettement moins.
On appele cela le " verrouillage" de l'oscillation sur la fréquence du quartz.

Ensuite tu fais ce que tu veux des oscillations ainsi produites ( division , multipplication des oscillations).
Bonne journée

[airgonay]

oui, je sais bien que pour que du courant passe, il faut 2 poles. Quand je dis sur une patte, puis sur une autre, c'est une image ( on peut bien imaginer qu'il y aura une borne + et une borne - dans la "patte" d'entrée et pareil pour la "patte" de sortie. Je ne pense pas que le principe de fonctionnement que j'ai résumé soit "archi faux" sinon, ça voudrait dire que ce que a écrit DAUDET78 serait aussi archi-faux ? Le principe que lui seul a pu m'expliquer étant : on ré-injecte le courant créé par la vibration du quartz dans le quartz lui-même via un ampli.. Ca c'est juste ou pas ?

La réponse de Gienas n'a pas eu l'air de te plaire comme il le craignait, et pourtant on constate qu'il avait bien raison.

Cette tentative d'explication montre les limites de la vulgarisation. En fait tout est archi faux et montre que tu ne maîtrises pas les bases du comportement d'un dipôle:
Une tension est une différence de potentiel et implique donc 2 potentiels. On ne peut donc pas appliquer une tension sur une patte.
Comme si le courant entrant par une des bornes du quartz était différent de celui qui en ressort.

Bref, la vulgarisation, c'est bien pour dégrossir un problème, mais pour saisir le fonctionnement réel d'un système, il faut passer par un peu de théorie. Et c'est d'autant plus vrai que certain phénomènes utilisés en électronique par exemple ne peuvent se justifier que par une justification mathématique.

Tu as l'air d'être curieux, ce qui est bien, et de t'intéresser à l'électronique, ce qui est bien également. N'essaie pas de bruler les étapes. Apprends les bases, fais des expériences et si tu progresses bien, tu souriras en relisant tes messages dans ce fil dans quelques années

[airgonay]

merci f6bes. Je sais que c'est très simplifié mais du coup, je comprends mieux.

Bjr à toi,
En gros c'est cela. Cette "opération" se fait en qq secondes , voire nettement moins.
On appele cela le " verrouillage" de l'oscillation sur la fréquence du quartz.

Ensuite tu fais ce que tu veux des oscillations ainsi produites ( division , multipplication des oscillations).
Bonne journée

[stefjm]

Une analogie pour comprendre ce qui se passe avec un quartz: le larsen.

Un micro, un ampli et un haut parleur.
On place le micro devant le haut parleur. (avec l'ampli réglé tout petit)

On va entendre un sifflement dont la fréquence dépend de la distance HP-micro.

Le principe : Un ptit bruit est capté par le micro, l'ampli l'amplifie et le HP le restitue.
C'est un système bouclée qui va privilégier les ondes dont la longueur est compatible avec la distance HP-micro.

[gienas]

Une analogie pour comprendre ce qui se passe avec un quartz: le larsen ...

C'est vrai, mais quelque part, c'est une théorie qui explique un phénomène expérimental.

Si l'on n'avait jamais été confronté aux conditions du larsen, on ne saurait même pas qu'il existe.

Il me semble anormal de vouloir tout expliquer sans procéder à de l'expérimentation. Merci stefjm de nous le "rappeler".

[f6bes]

Une analogie pour comprendre ce qui se passe avec un quartz: le larsen.

Un micro, un ampli et un haut parleur.
On place le micro devant le haut parleur. (avec l'ampli réglé tout petit)

On va entendre un sifflement dont la fréquence dépend de la distance HP-micro.

Le principe : Un ptit bruit est capté par le micro, l'ampli l'amplifie et le HP le restitue.
C'est un système bouclée qui va privilégier les ondes dont la longueur est compatible avec la distance HP-micro.

Bonjour à toi,
Le hic , mais cela explique bien, c'est qu'en larsen il n'y a pas d'élément de "sélectivité" (le quartz en l'occurence).
Toute modification (larsen) entraine une F différente.
Avec un quartz à la limite il refuse d'osciller s'il ne " connait" pas F.

Bon WE

[stefjm]

Le hic , mais cela explique bien, c'est qu'en larsen il n'y a pas d'élément de "sélectivité" (le quartz en l'occurence).
Toute modification (larsen) entraine une F différente.
Avec un quartz à la limite il refuse d'osciller s'il ne " connait" pas F.

Si si. Il y a bien un élément sélectif dans le cas du larsen : C'est la longueur entre le micro et le haut parleur. (en gros)
Seules des ondes dont la longueur est compatible pourront s'établir.