Как диагностировать неисправный кварцевый резонатор на 455 кГц в пульте дистанционного управления заменить его подходящим аналогом

Пульт перестал работать. Батарейки свежие, контакты чистые, кнопки нажимаются с нормальным усилием, но телевизор не реагирует. Этот сценарий знаком каждому, кто хоть раз брался за ремонт бытовой техники. Первый порыв, как правило, один: выбросить и купить новый. Но прежде чем сделать этот шаг, стоит заглянуть внутрь. Нередко причина полного молчания пульта кроется в крохотном компоненте размером с рисовое зерно, который стоит копейки и меняется за двадцать минут.

Речь о кварцевом резонаторе на частоту 455 кГц. Именно он задаёт тактовую базу для микросхемы-формирователя команд, которая присутствует в абсолютном большинстве пультов от телевизоров, кондиционеров, музыкальных центров. Без него схема немеет: она не способна сформировать ни одного корректного импульсного пакета, а значит, приёмник на борту телевизора не получает ни одной команды.

Зачем пульту нужен кварцевый резонатор

Чтобы понять, почему отказ одного маленького компонента полностью лишает пульт голоса, нужно разобраться в принципе его работы. Когда пользователь нажимает кнопку, специализированная микросхема формирует строго определённую последовательность импульсов, закодированную по одному из стандартных протоколов. Самый распространённый из них, RC-5, применяется в технике большинства брендов. Каждый импульс заполнен несущей частотой, как правило 36 или 38 кГц, на которую настроен приёмник телевизора.

Но сама несущая частота берётся не из воздуха. Микросхема делит опорную частоту кварцевого генератора с коэффициентом, получая из 455 кГц именно те 36 или 38 кГц, которые нужны для модуляции ИК-светодиода. Если кварц не генерирует, цепочка деления не работает, несущая не формируется. ИК-светодиод, даже будучи физически исправным, остаётся тёмным при нажатии любой кнопки. Пульт молчит полностью.

Кварцевый резонатор на 455 кГц, в отличие от высокочастотных собратьев на единицы и десятки мегагерц, выполнен на основе пьезоэлектрического эффекта кварцевой пластины. Приложенное переменное напряжение вызывает механические колебания кристалла, а те, в свою очередь, наводят обратную ЭДС на электродах. Когда частота приложенного сигнала совпадает с собственной механической частотой кристалла, система входит в резонанс с минимальными потерями энергии. Добротность такого резонатора достигает 10 000 и выше, что обеспечивает стабильность генерации на уровне 10 в минус пятой степени. Для пульта ДУ, где допуск по частоте несущей составляет несколько килогерц, этого более чем достаточно.

Почему кварц выходит из строя

Кварцевый резонатор, который просидел в пульте десять лет, выглядит снаружи абсолютно целым. Никаких следов горения, вздутий, трещин на корпусе. Именно это и сбивает с толку: компонент кажется живым, а схема не работает. Между тем причин для отказа у резонатора несколько, и большинство из них скрыты внутри герметичного корпуса.

Самая частая причина, которую называют опытные ремонтники, это механическое повреждение кристалла. Пульт упал на пол. Удар кажется пустяковым, кнопки целы, батарейный отсек не треснул, но внутри резонатора хрупкая кварцевая пластина получила микротрещину или вовсе разломилась. Электрически такой резонатор показывает бесконечное сопротивление, как и исправный, что и вводит в заблуждение при попытке прозвонить его мультиметром.

Вторая причина старение. Кварцевый резонатор, работая годами в цепи генератора, постепенно уходит по частоте: масса электродов чуть меняется, упругость кристалла снижается. Частота в год уходит примерно на 1,8 на 10 в минус седьмой от номинала. Для 455 кГц это порядка 0,08 Гц в год, что само по себе незначительно. Но реальные резонаторы из дешёвых пультов могут уходить существенно больше из-за низкого качества исходного кристалла и нарушений технологии при производстве.

Третья причина обрыв выводов. Пайка на плате пульта подвергается циклическим механическим нагрузкам при нажатии кнопок и при падениях. Со временем в месте контакта вывода резонатора с площадкой платы образуется микротрещина. Внешне пайка выглядит целой, но при нажатии контакт пропадает. Схема периодически работает, периодически нет. Именно такая неисправность часто описывается как "пульт работает через раз".

Как проверить резонатор без специального оборудования

Главная особенность кварцевого резонатора в том, что мультиметром его проверить нельзя. Любой исправный резонатор показывает на мультиметре практически бесконечное сопротивление в режиме прозвонки: у него нет DC-пути, он работает только с переменным сигналом. Неисправный резонатор с треснувшим кристаллом покажет то же самое. Для мультиметра оба варианта неотличимы.

Первый и самый простой метод проверки не требует вообще никаких приборов. Нужен обычный AM-радиоприёмник, настроенный на частоту в диапазоне средних волн. Пульт подносят к антенне приёмника и нажимают кнопку. Если кварц генерирует и схема работает, в динамике приёмника слышен характерный потрескивающий звук серии импульсов. Нет звука, нет ни малейшего шороха при нажатии любой кнопки, значит, схема не генерирует. Это сигнал к дальнейшей диагностике.

Второй метод требует осциллографа, но с важной оговоркой. Щуп осциллографа обладает паразитной ёмкостью порядка 100 пФ. При подключении к ножкам резонатора прямо на плате эта ёмкость вносится в контур генератора и нередко срывает генерацию. Картина на экране может показать отсутствие сигнала даже при исправном резонаторе. Правильный подход состоит в том, чтобы подключать щуп не к самому резонатору, а к выходному каскаду на транзисторе, который усиливает сигнал. Там паразитная ёмкость щупа уже не критична.

Третий метод, который применяют радиолюбители с небольшим опытом, состоит в контрольной замене. Резонатор выпаивается, на его место впаивается заведомо исправный с такой же частотой. Если пульт заработал, диагноз подтверждён. Этот метод прямолинеен и надёжен, хотя и требует навыков работы с паяльником.

Что использовать вместо оригинального резонатора

Здесь начинается самая интересная часть практики. Оригинальные кварцевые резонаторы на 455 кГц встречаются в продаже, но найти их в шаговой доступности бывает непросто. Между тем существуют удобные альтернативы.

Первая и самая доступная альтернатива это пьезокерамические резонаторы на 455 кГц. Внешне они напоминают кварц, но работают на основе пьезокерамики. Стабильность частоты у них несколько хуже, порядка 10 в минус пятой степени против 10 в минус шестой у кварца, но для пульта ДУ этого хватает с большим запасом. Допустимое отклонение частоты от номинала для нормального декодирования команд составляет плюс-минус 50 кГц, а пьезокерамический резонатор вписывается в гораздо более узкий коридор.

Вторая альтернатива более экзотическая, но рабочая. Кварцевые фильтры промежуточной частоты 455 кГц от радиотелефонов и AM-радиоприёмников внутри содержат несколько пьезокерамических пластин. Если аккуратно разобрать такой фильтр и подпаять тонкие проволочные выводы к посеребрённым обкладкам каждой пластины, из одного фильтра получается четыре или пять рабочих резонаторов. Практика показывает, что такие самодельные компоненты стабильно запускают пульт и держат генерацию. Причём допустимый разброс частоты в диапазоне 405-505 кГц никак не сказывается на опознавании команд приёмником телевизора.

При замене нужно учитывать несколько практических моментов:

1. Полярности у резонатора нет, выводы взаимозаменяемы.
2. Паяльник следует использовать мощностью не более 25 Вт с тонким жалом, перегрев корпуса резонатора ведёт к его отказу.
3. Время пайки каждого вывода не должно превышать 3 секунд.
4. После замены компонента место пайки следует проверить на отсутствие мостиков припоя между выводами.
5. Некоторые пульты содержат резонатор с тремя выводами: это пьезокерамический корпус со встроенными конденсаторами; средний вывод идёт на массу.

Типичные ошибки при диагностике и пайке

Начинающие мастера нередко проверяют пульт, направляя его на телевизор и нажимая кнопки. Телевизор не реагирует. Вывод: пульт неисправен. Но этот метод не говорит ни о чём конкретном: причина может лежать в батарейках, ИК-светодиоде, контактах кнопок или именно в кварце. Смартфон с фронтальной камерой позволяет увидеть вспышку ИК-светодиода. Если при нажатии кнопки в видоискателе камеры светодиод мигает фиолетово-белым светом, светодиод и транзисторный каскад усиления работают. Проблема выше по цепи: в микросхеме или в кварце. Если светодиод не мигает вовсе, поиск продолжается дальше.

Ещё одна распространённая ошибка, перегрев резонатора при выпайке. Кварцевая пластина и электроды внутри корпуса не прощают длительного воздействия температуры. Если держать жало паяльника на выводе дольше пяти секунд, резонатор может потерять работоспособность даже при том, что снаружи повреждений не видно. Для аккуратной выпайки лучше всего подходит оплётка для удаления припоя или ручной шприц-насос: компонент снимается быстро и без теплового удара по кристаллу.

Третья ошибка, которая встречается чаще, чем хотелось бы, замена кварца без предварительного осмотра пайки его выводов. Примерно в четверти случаев кварц физически исправен, а пульт не работает из-за трещины в пайке. Достаточно пройтись паяльником по обоим выводам, добавив свежий припой, и пульт оживает без замены каких-либо компонентов.

Когда замена кварца не помогает

Бывает, что резонатор заменён, пайка проверена, а пульт по-прежнему молчит. Это означает, что проблема глубже. Следующий шаг, проверка ИК-светодиода. Его проверяют тестером в режиме прозвонки: исправный диод в прямом направлении должен показывать падение напряжения в диапазоне 1,0-1,3 В, в обратном не проводить. Если диод "пробит", он звонится в обе стороны.

Если светодиод исправен, а пульт всё равно не работает, внимание переходит на саму управляющую микросхему. Бескорпусные микросхемы, залитые чёрной каплей компаунда прямо на плату, нередко выходят из строя после попадания жидкости внутрь корпуса пульта. Восстановить их невозможно, остаётся только замена всей платы или поиск аналогичного донора.

Честно говоря, кварцевый резонатор в пульте это тот редкий случай, когда ремонт оказывается и дешевле покупки нового устройства, и поучительнее. Человек, который хотя бы раз прошёл этот путь от симптома до рабочего пульта на столе, начинает иначе смотреть на любую "неремонтируемую" электронику. За внешней сложностью бытового устройства чаще всего стоит вполне понятная и решаемая задача.