Время измерения 0,8 секунд. Чувствительность входов - 0,3 В, при входном сопротивлении 13 кОм.
Особенность прибора состоит в возможности подачи сигналов на три входа, причём, в зависимости от положения тумблеров прибор будет индицировать сумму или разность частот, таким образом - У=f1+ f2+f3 или У=f1+2-f3 или У=fl-f2-f3 или У=f1-f2+f3. Входы на передней панели располагаются в ряд, между ними устанавливаются тумблеры, положение рычажка которых - вверх означает действие "+", вниз "-". Таким образок можно задать нижний режим действий с входами.
Прибор имеет семиразрядную шкалу индикации и во всем диапазоне измеряемых частот работает без переключения пределов.
Принципиальная схема входного устройства изображена на рисунке 1- Оно содержит три входных усилителя-формирователя на транзисторах VT1 - VТ6. Вход каждого формирователя подключается к соответствующему входному разъёму, обозначенному - In 1, In 2 и In 3. Переключение входов производится при помощи трех ключевых устройств, выполнения на элементах D1.1, D1.2 и D1.3 и объединителе D2.
На выводы входной платы 8, 9 и 10 поступают управляющие сигналы от платы управления (рис.4). В любой момент Бремени измерения на одном из этих выводов присутствует коль, на остальных единицы. Пропускает сигнал только тот элемент на вход которого подан ноль. Если подана единица, этот вход блокируется.
Рис.2
С выхода D2 сигнал включенного входа поступает на схему определения направления счёта. Плата счетчиков и индикации (рис.2) имеет два входа "+1" и "-1". При подаче сигнала на её вывод 2 сигнал поступает на вход 1 и показания счетчика растут с каждым импульсом, на вывод 3 - на вход -1 и показания уменьшаются, происходит вычитание числа импульсов из уже измеренного по предыдущему входу.
Для переключения этих входов на влаге входов (рис.1) используется микросхема D3. Управление происходит со выводу 11 платы. При поступлении на этот вывод единицы открывается элемент D3.1 и импульсы поступают на вход вычитания. При подаче нуля этот элемент закрывается и открывается D1.2, импульсы проходят на вход сложения. Сигнал управления направлением счета поступает от платы управления (рис.4).
На рисунке 2 изображена схема платы счетчиков и индикации. Непосредственно, счет импульсов производится семиразрядным десятичным счетчиком на микросхемах D4 - D10. Этот счетчик состоит из семи десятичных счетчиков с реверсом, на микросхемах К555ИЕ6. Они включены последовательно. После каждого цикла измерения на выходе счетчика устанавливается код десятичного числа, численно равного результату измерений.
Этот код получается таким образом, например на входы доданы три сигнала - на 1n1 - 1000 кгц, на 1n2 - 400 кгц, на 1n3 - 200 кгц. Тумблерами задаём действие - 1n1 + 1n2 - 1n3. Плата управления формирует три измерительных импульс равной длительности.
Во время первого импульса открыт первый вход и в счётчик записывается число 100000, затеи включается второй вход и к этому числу прибавляется (досчитывается) число 400 кгц, получается 140000, затем включается третий вход и теперь импульсы поступают на вход -1 счетчика, записанное число уменьшается на 200 кгц. Получается 120000x10гц=1200000гц.
Если на один или два входа сигналы не поступают, то операции производятся с теми на которые поступают. По неподключенным входам вычитается и ли прибавляется число "0" и на показания не влияет.
Установившийся на выходе счетчика, после трех тактов измерения, код записывается в регистры на микросхемах D11 - D17. Здесь разумнее использовать регистры типа К555ИР1, но у автора имелись только счетчики К555ИЕ6. Эти счетчики имеют входы предустановки. При подаче нуля на выводы 11 этих микросхем код поданный на их входы 1, 2, 4, 8 переносится в память и появляется на соответствующих выходах.
Он так хранится до следующего отрицательного импульса на выводе 11. Функции счета в данном случае не используются. Таким образом код с выходов счетчиков записывается в регистры, с выходов 1 которых поступает на дешифраторы на микросхемах D18 - D24 и далее с их выходов семисегментный код поступает на светодиодные индикаторы H1-Н7.
Затем счётчик обнуляется отрицательным импульсом, поступившим от платы управления на выводы 14 микросхем счетчика, и цикл повторяется. Снова три измерения и затем импульсом записи, поступающим на вывод 1 платы счетчиков и индикации, стирается информация, записанная на микросхемах D11 - D17 в предыдущем цикле и записывается код этого цикла. Соответственно изменяются и показания индикаторов.
Рис.3
Таким образом в течении обнуления счетчика и трех измерений на индикаторах высвечивается результат последнего завершенного цикла, то есть предыдущего измерения. В результате нет мигания индикатора, просто его показания изменяются с периодом в 0,8 секунды.
Для работы любого частотомера необходим генератор образцовой частоты, равной минимуму измеряемой величины. В данном случае 10 гц. Схема платы формирователя этой частоты изображена на рисунке 3.
Сигнал стабильной частоты 100 кгц вырабатывается генератором на микросхеме D25 и транзисторе VT7. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1. Для того чтобы получить 10 гц нужно 100 кгц разделить на 10000. Для этого используется четырёхзвенный делитель на микросхемах d26 - d29, используются все те-же счетчики К555ИЕ6. С вывода 7 этой платы импульсы частотой 10 гц поступают на плату управления.
Рис.4
Принципиальная схема платы управления показана на рисунке 4. Она содержит счетчик D30 и дешифратор D31, которые разбивают период измерения индикации частотомера на восемь участков. В исходном положении на выходе D30 число "0" и уровень нуля появляется на выводе 1 дешифратора, на остальных выводах в это время единицы.
Этот нуль через вывод 4 платы поступает на плату счетчиков и индикации и устанавливает её счетчики в нулевое положение. Затем с приходом первого импульса нуль появляется на втором выводе D31 и через диод VD7 поступает на вывод 11 платы входов и включает положительный счёт. Затем следующий импульсом включается первый вход. Затем снова следует импульс установки направления счета.
В данном случае на пути этого импульса стоит тумблер S1. В замкнутом состоянии на вывод 11 платы поступает нуль в разомкнутом - единица, соответственно изменяется и направлении счета. Следующий импульс включает второй вход, затем снова предустановка направления, в данном случае учавствует тумблер S2, и теперь включение третьего входа.
При поступлении восьмого импульса отрицательный перепад на выводе 1 платы включает запись информации в микросхемы D11-D17 платы счетчиков и индикации (рис.2).
Затем цикл повторяется снова. Питается прибор от стабилизированного источника питания, схема которого изображена на рисунке 5.
Рис.5
Все детали смонтированы на четырёх печатных платах, схемы монтажа и разводки изображены на рисунках в натуральную величину. Источник питания монтируется объемным монтажем, микросхема А1 должна быть помещена на радиатор. Можно использовать, источник, выполненный до другой схеме, важно стабильное напряжение 5В и ток до 1А.
Трансформатор питания T1 намотан на сердечнике ШЛ20х25. Сетевая обмотка содержит 1000 витков провода ПЭВ-2 0,2. вторичная обмотка - 65 витков ПЭВ-2 0,68. В качестве микросхем D11 - D17 можно использовать К555ИР1, К155ИР1, при изменении разводки платы, или К555(155)ИЕ7 без изменений. Если использовать газоразрядные индикаторы можно дешифраторы К514ИЦ2 заменить на К155ИЛ1, рисунок платы изменить.
С изменением разводки вместо D26-D26 можно использовать счетчики К155ИЕ2 или К555ИЕ2, D30 тоже можно заменить на К155ИЕ2. Все диоды могут быть КД521 или КД522.
Если прибор используется как отдельное устройство его платы располагаются в металлическом корпусе размерами 220x300x80 мм, используется готовый корпус, выпускаемый специально для радиолюбительских конструкции. При самостоятельном изготовлении корпуса частотомер можно сделать компактнее.
Частотомер измеряет частоту входного сигнала в диапазоне 10 Гц…50МГц, со временем счета 0,1 и 1 с, отклонение частоты 10МГц(относительно зафиксированного значения), а так же осуществляет счет импульсов с отображением интервала счета (до99с). Входное сопротивление составляет 50…100 Ом на частоте 50МГц и увеличивается до нескольких кОм на НЧ диапазона.
Основу частотомера составляет микроконтроллер PIC12F629 (DD1). Входной усилитель собран на VT1. Для отображения информации применен цифровой индикатор НТ1610 со встроенным контроллером. Питание частотомера осуществляется от батареи 8…9В.
Напряжение питания на микроконтроллер стабилизировано интегральным стабилизатором DA1. На индикатор напряжение питания поступает с движка подстроечного резистора R5 и составляет 1,4…1,6В.
При включении питания микроконтроллер выполняет программу измерения со временем счета 0,1с. При кратковременном нажатии кнопки SB1 значение частоты фиксируется и микроконтроллер измеряет отклонение частоты от зафиксированного значения. При повторном нажатии SB1 частотомер возвращается в исходное состояние. Для перехода в режим измерения частоты и ее отклонения с временем счета 1 с следует нажать на SB1 и удерживать ее не менее 2 с. Еще одно нажатие на SB1 переводит частотомер в режим счета импульсов. В этом режиме при нажатии кнопки происходят запуск, остановка и обнуление счетчика и индикатора времени измерения.
Частота и ее отклонение оттображаются на табло частотомера в герцах, в интервале 0,1 с индикатор выглядит как 1FXXXXXXXX или 1F|_XXXXXXX (1F-XXXXXXX)для отклонения частоты, а знак показывает на ее увеличение или уменьшение. |_ — так как в индикаторе не предусмотрен +, то он отображается как |_.
В режиме 1 с первый знак индикатора заменяется с 1 на 2 — 2FXXXXXXXX.
В режиме счета импульсов на индикаторе будет — CCУУУУУУ, где СС — время счета а УУУУУУУУ- число импульсов. По окончании счета состояние индикаторов фиксируется.
Детали:
- подстроечный резистор СП3-19
- постоянные резисторы С2-23 или МЛТ
- подстроечный конденсатор КТ4-25
- микросхему LM2931Z-5.0 можно заменить на 78L05
- микроконтроллер можно запрограммировать программой Pony Prog, IC Prog.
Настройка:
- подстраиваем частоту совпадения индикатора и эталонного частотомера с помощью С5
- R1 — чувствительность по входному сигналу.
Войти с помощью:
Случайные статьи
- 06.10.2014
Предусилитель выполнен на одной ИМС К1401УД2А, которая содержит 4-е ОУ, в стерео варианте по 2-а ОУ на канал. Общий коэффициент передачи(усиления) равен 5-и, максимальное входное напряжение 0,5В, номинальное 0,2В. Входное сопротивление 100кОм. Диапазон частот 30…20000Гц при неравномерности АЧХ 2 дБ. Регулировка АЧХ 6-и полосная с центральными частотами 60, 200, 1000, …
- 26.09.2014
Принципиальная схема генератора сигналов ЗЧ изображена на рис. Он представляет собой двухкаскадный усилитель ЗЧ, охваченный цепями положительной и отрицательной обратных связей. В первом каскаде работают транзисторы VT1 и VT2, включенные по схеме составного транзистора, во втором- транзистор VT3, включенный по схеме с общим эмиттером. Для улучшения работы генератора на низших …
- 07.10.2015
8-и канальное реле времени выполнено на микроконтроллере PIC16F877A и индикаторе LCD WH1602D, содержит 8 реле (12В) которые можно включать и выключать в заданное время. Управление реле осуществляется тремя кнопками, при нажатии кнопки «Установка времени» и при помощи кнопок «Уст.часов» и «Уст.мин» можно задать время включения и выключения реле (1-8), а так …
- 04.10.2014
На рисунке показана электрическая схема регулируемого ЭПРА для управления 26 Вт четырехвыводными компактными люминесцентными лампами (CFL) от сети 220 В с гальванически изолированным аналоговым входом управления яркостью 1…10 В. Балласт включает в себя: фильтр ЭМИ для уменьшения собственного генерируемого шума; выпрямитель и конденсатор для преобразования переменного входного напряжения в постоянное; контроллер и транзисторный …
- 21.09.2014
Предлагаемый автомат управления освещением обладает возможностью обнаруживать низкие уровни освещенности, что позволяет включать освещение с наступлением сумерек и выключать, как только забрезжит рассвет. Электрическая схема автомата управления показана на рисунке. Он состоит из управляемого генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT2 и электронных ключей на тиристорах VS1 и VS2. Управление генератором …
Частотомер предназначен для измерения частот в пределах от 1 Гц до 50 МГц. В основном используется доступная элементная база. Особенность схемы частотомера в том, что в нем используются как микросхемы ТТЛ, так и КМОП логики. Индикация - восьмиразрядная. Частотомер работает по быстрой схеме, то есть, нет затянутого периода индикации. Каждую секунду показания индикатора обновляются. Нет никаких переключателей или регуляторов, - только входное гнездо и выключатель питания.
Схема входного усилителя-формирователя заимствована из Л.1. Чувствительность усилителя 0.1V, максимальное входное напряжение 30V. Входное сопротивление 10 kOm. На транзисторе VT1 выполнен змиттерный повторитель, повышающий входное сопротивление частотомера. Усилитель - формирователь собран на микросхеме D1, - К555ЛА8.
У этой микросхемы выходы выполнены по схеме с открытым коллектором, поэтому требуются нагрузочные резисторы R7, R8, R11. На режим усиления элемент D1.1 выводят подачей отрицательного смещения через резисторы R4-R5 (устанавливают при налаживании). На элементах D1.2 и D1.3 выполнен триггер Шмитта, который можно блокировать подачей логического нуля на вывод 9.
С выхода триггера Шмитта сформированные логические импульсы поступают на измерительный восьмидекадный счетчик на D4-D11. Счетчик выполнен на ТТЛ-микросхемах К555 ИЕ2, включенных в режим десятичного счета.
Выходные коды поступают на дешифраторы на микросхемах D12-D19. Дешифраторы выполнены на КМОП-микросхемах К176ИД2. Согласование по уровням между ТТЛ и КМОП достигается тем, что все микросхемы питаются напряжением 5V. А низкое быстродействие дешифраторов К176ИД2 на работу схемы не оказывает никакого влияния, поскольку во время счета входы дешифраторов закрыты, и открываются только после остановки счетчиков D4-D11, то есть, после окончания периода измерения. Резисторы R16-R47 исключают перегрузку входов дешифраторов высокочастотным напряжением, которое может быть при измерении высокой частоты.
Информация отображается на восьмиразрядном индикаторе, составленном из восьми одиночных семисегментных индикаторов типа АЛС333 (такие же как более популярные АЛС324, но цифры больше).
Схема управления сделана на многофункциональной микросхеме D2 (К176ИЕ12) и десятичном счетчике D3 (К561ИЕ8). Задача этой схемы в формировании измерительного интервала и импульсов записи информации в триггеры дешифраторов, а так же импульса обнуления счетчиков.
Перед разработкой данной схемы автор просмотрел множество радиолюбительских разработок «быстрых» частотомеров, опубликованных в различных радиолюбительских журналах, и обнаружил одно часто встречающееся схемное решение, когда обнуление счетчиков и запись информации в регистры или дешифраторы производится коротким импульсов, формируемым по фронту импульса опорной частоты при помощи обычной RC-цепочки.
На первый взгляд все правильно, - через каждую секунду, например, формируется этот импульс и счетчики обнуляются. Но проблема в том, что этот импульс имеет определенную длительность, и во время действия этого импульса измерительный счетчик заблокирован. А измерительный период уже начался.
Поэтому, все частотомеры, построенные по такой схеме, занижают показания на некоторую величину, зависящую от длительности этого импульса. Причем, величина эта нестабильна, так как длительность импульса, вносящего погрешность зависит от параметров RC-цепи, его формирующей.
Возможно, для низкочастотного частотомера эта погрешность не имеет существенного значения, но на показаниях частотомера, измеряющего частоту более 1 МГц это отражается серьезно.
А теперь рассмотрим схему узла управления моего частотомера. Микросхема D2 (К176 ИЕ12) состоит из кварцевого генератора и набора счетчиков. В типовом включении генератор вырабает частоту 32768 Гц, которая, для получения частоты 1 Гц делится двоичным счетчиком на 32768 (2й).
Свойство двоичного счетчика в том. что его выходные импульсы, снятые с одного из выходов, всегда симметричны. То есть, так как на выходе D-триггера, который часто используют в схемах управления частотомеров. То есть, при выходной частоте 1 Гц будут два равных полупериода длительностью по 0,5 секунды.
Кроме того выход счетчика этой микросхемы связан с входом обнуления (R) логической функцией «ИЛИ-НЕ», поэтому, в то время когда на вход R подается единица, на выходе устанавливается ноль, но сразу же после того как сигнал обнуления снимается (на входе R - ноль), на выходе возникает логическая единица, и ровно через 0,5 секунды снова возникает ноль.
Это свойство микросхемы К176ИЕ12 позволяет сделать относительно несложную схему управления, работающую без вышеуказанных погрешностей. Но для этого нам нужно, что бы на выходе микросхемы была частота не 1 Гц, а 0,5 Гц. Получить такую частоту можно, если вместо отечественного кварцевого резонатора на 32768 Гц использовать резонатор на частоту 16384 Гц от импортного карманного цифрового будильника. Теперь, на выводе 4 D2 будут симметричные импульсы 0,5 Гц. А на выводе 14 - 16384 Гц
В любой радиолюбительской лаборатории просто необходим прибор для измерения частоты, который позволит в разработке, конструировании, производстве, изготовлении, ремонте, регулировке и настройке различных электронных устройств.
Малогабаритный частотомер
Приведена схема малогабаритного частотомера среднего класса точности, удовлетворяющего большинство потребностей радиолюбителя, состоит из небольшого количества деталей, сконструирован в виде щупа, что очень необычно для частотомера и удобно.
О напряжении питания микросхем DD6-DD10, DD2.
Чертеж возможного варианта печатной платы малогабаритного частотомера Пузырькова.
Портативный частотомер
В любой радиолюбительской лаборатории просто необходим прибор для измерения частоты. Что необычно, в конструкции этого частотомера предусмотрена возможность слухового контроля измеряемой частоты с помощью пьезоэлектрического излучателя, а так же есть сервис самодиагностики исправного состояния.
Чертеж возможного варианта печатной платы портативного частотомера Токарева.
Доработанный вариант частотомера, в результате чего он превратился в измеритель емкости от 50 пФ до 5 мкФ.
Предварительный делитель частоты
Электронные частотомеры, собранные на широко-распространенных микросхемах структуры КМОП при всех своих преимуществах (простота схема-построения, малое энергопотребление, малые массо-габаритные свойства) имеют один существенный недостаток: низкая верхняя граница измерения частоты (несколько мегагерц), что сильно ограничивает их область применения. Но для этих целей совсем необязательно обзаводиться высокочастотным прибором. Можно адаптировать имеющийся радиолюбительский частотомер, предварительно уменьшив частоту входного сигнала в какое-то заведомо известное число раз, тем самым подняв граничную частоту прибора до 250 МГц. Описываемое устройство можно так же использовать совместно с осциллографом для этих же целей.
