ΣΕ θεματικό σχέδιοΗ ομάδα μελέτης του 3ου έτους θα πρέπει να περιλαμβάνει τη μελέτη και το σχεδιασμό συσκευών προηγμένης ψηφιακής τεχνολογίας, για παράδειγμα ψηφιακού μετρητή συχνοτήτων.
Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας συσκευής μέτρησης μπορεί να είναι ο πενταψήφιος μετρητής συχνότητας που περιγράφεται εδώ με μια ψηφιακή απεικόνιση των αποτελεσμάτων μέτρησης, που αναπτύχθηκε στο ραδιοφωνικό κλαμπ του σταθμού για νέους τεχνικούς στην πόλη Berezovsky, περιοχή Sverdlovsk, υπό την ηγεσία του V. Ιβάνοφ. Η συσκευή σάς επιτρέπει να μετράτε τη συχνότητα των ηλεκτρικών ταλαντώσεων στην περιοχή των 100...99999 Hz και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διαμόρφωση διαφόρων γεννητριών, ηλεκτρονικό ρολόι, συσκευές αυτοματισμού. Εύρος σήμα εισόδου- 1...30 V.
Ρύζι. 130. Δομικό σχήμαψηφιακός μετρητής συχνότητας
Το μπλοκ διάγραμμα του μετρητή συχνότητας φαίνεται στο Σχήμα 130. Τα κύρια στοιχεία του είναι: μια γεννήτρια παλμικής τάσης για το σήμα fx της μετρούμενης συχνότητας, μια γεννήτρια συχνότητας αναφοράς, ένα ηλεκτρονικό κλειδί, ένας μετρητής παλμών με μονάδα ψηφιακής οθόνης και ένα συσκευή ελέγχου που οργανώνει τη λειτουργία της συσκευής. Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται στη μέτρηση του αριθμού των παλμών που φτάνουν στην είσοδο του μετρητή κατά τη διάρκεια ενός αυστηρά καθορισμένου χρόνου, ίσου με 1 s σε αυτή τη συσκευή. Αυτό το απαιτούμενο χρονικό διάστημα μέτρησης δημιουργείται στη μονάδα ελέγχου.
Το σήμα fx, η συχνότητα του οποίου πρέπει να μετρηθεί, παρέχεται στην είσοδο του διαμορφωτή παλμική τάση. Εδώ μετατρέπεται σε ορθογώνιους παλμούς, ο ρυθμός επανάληψης των οποίων αντιστοιχεί στη συχνότητα του σήματος εισόδου. Στη συνέχεια, το μετατρεπόμενο σήμα αποστέλλεται σε μία από τις εισόδους του ηλεκτρονικού κλειδιού και ένα σήμα του χρονικού διαστήματος μέτρησης παρέχεται στη δεύτερη είσοδο του κλειδιού, διατηρώντας το σε ανοιχτή κατάσταση για 1 δευτερόλεπτο.
Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια έκρηξη παλμών στην έξοδο του ηλεκτρονικού κλειδιού και επομένως στην είσοδο του μετρητή. Η λογική κατάσταση του μετρητή, στην οποία βρίσκεται μετά το κλείσιμο του κλειδιού, εμφανίζεται από τη μονάδα ψηφιακής οθόνης για ένα χρονικό διάστημα που ορίζεται από τη συσκευή ελέγχου.
Σχηματικό διάγραμμαΟ μετρητής συχνότητας φαίνεται στο Σχήμα 131. Εκτός από τα τρανζίστορ, ο μετρητής συχνότητας χρησιμοποιεί οκτώ ψηφιακά μικροκυκλώματα της σειράς K176 και πέντε (σύμφωνα με τον αριθμό των ψηφίων) δείκτες φωταύγειας επτά τμημάτων του τύπου IV-6. Το τσιπ K176IE12 (D1), σχεδιασμένο ειδικά για ηλεκτρονικά ρολόγια, περιλαμβάνει μια γεννήτρια (σύμβολο G), σχεδιασμένη να λειτουργεί μαζί με έναν εξωτερικό συντονιστή χαλαζία Z1 σε συχνότητα 32.768 Hz. Οι διαιρέτες συχνότητας του μικροκυκλώματος διαιρούν τη συχνότητα της γεννήτριας έως και 1 Hz. Αυτή η συχνότητα, που σχηματίζεται στις ακίδες 4 και 7 του μικροκυκλώματος που συνδέονται μεταξύ τους, είναι η συχνότητα αναφοράς στον μετρητή συχνότητας.
Το τσιπ K176LE5 (D2) έχει τέσσερα λογικά στοιχεία 2OR-NOT και το τσιπ K176TM1 (D3) έχει δύο σκανδάλες D. Ένα από τα στοιχεία 2OR-NOT εκτελεί τη λειτουργία ενός ηλεκτρονικού κλειδιού (D2.4) και τα άλλα τρία και τα δύο D-flip-flops λειτουργούν στη συσκευή ελέγχου.
Κάθε ένα από τα μικροκυκλώματα K176IE4 (D4-D8) περιέχει έναν μετρητή παλμών δέκα ημερών, δηλαδή έναν μετρητή έως το 10, και έναν μετατροπέα (αποκωδικοποιητή) της λογικής του κατάστασης σε σήματα ελέγχου για μια ένδειξη επτά τμημάτων. Επί εξόδους α-δΑυτά τα μικροκυκλώματα παράγουν σήματα που παρέχουν στους δείκτες H1 - H5 τη λάμψη των αριθμών, η τιμή των οποίων αντιστοιχεί στη λογική κατάσταση των μετρητών. Το τσιπ D4 και ο δείκτης H1 αποτελούν το λιγότερο σημαντικό ψηφίο μέτρησης και το τσιπ D8 και ο δείκτης H5 αποτελούν το πιο σημαντικό ψηφίο μέτρησης του μετρητή συχνότητας.
Στη σχεδίαση της συσκευής, η ένδειξη H5 d6 θα πρέπει να βρίσκεται στο τέρμα αριστερά και το H1 θα πρέπει να βρίσκεται στην άκρα δεξιά.
Για να τροφοδοτήσετε τα μικροκυκλώματα, τα τρανζίστορ και τα ηλεκτρόδια ελέγχου των ενδείξεων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δύο μπαταρίες 3336L συνδεδεμένες σε σειρά (GB1) και για να τροφοδοτήσετε τα νήματα των ενδείξεων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα στοιχείο 343 ή 373 (G1).
Ο διαμορφωτής παλμικής τάσης σχηματίζεται από τρανζίστορ V2-V5. Το σήμα fx, που εφαρμόζεται στην είσοδό του μέσω της υποδοχής X1, του διακόπτη S1, του πυκνωτή C1 και της αντίστασης R1, ενισχύεται και περιορίζεται σε πλάτος από έναν διαφορικό καταρράκτη στα τρανζίστορ V2 και US. Από την αντίσταση φορτίου R5, το σήμα τροφοδοτείται στη βάση του τρανζίστορ V4 του δεύτερου σταδίου, το οποίο λειτουργεί ως μετατροπέας. Η αντίσταση R8, η οποία δημιουργεί θετική ανάδραση μεταξύ αυτών των καταρρακτών, τους παρέχει μια φύση ενεργοποίησης λειτουργίας. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζονται παλμοί με απότομες ανόδους και πτώσεις στον συλλέκτη του τρανζίστορ V4, η συχνότητα επανάληψης των οποίων αντιστοιχεί στη συχνότητα του υπό μελέτη σήματος. Ο καταρράκτης στο τρανζίστορ V5 περιορίζει την τάση παλμού σε ένα επίπεδο που παρέχει στα μικροκυκλώματα τον απαιτούμενο τρόπο λειτουργίας.Στη συνέχεια, το μετατρεπόμενο σήμα αποστέλλεται στον ακροδέκτη εισόδου 12 του ηλεκτρονικού διακόπτη D2.4. Ο δεύτερος ακροδέκτης εισόδου του κλειδιού συνδέεται με την έξοδο του οδηγού χρονικού διαστήματος μέτρησης ίσο με 1 s. Επομένως, ο αριθμός των παλμών που πέρασαν από το ηλεκτρονικό κλειδί στον μετρητή κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου εμφανίζεται με δείκτες σε μονάδες Hertz.
Ρύζι. 132. Διαγράμματα χρονισμού που απεικονίζουν τη λειτουργία της συσκευής ελέγχου του μετρητή συχνότητας
Η λειτουργία της συσκευής ελέγχου απεικονίζεται με διαγράμματα χρονισμού (Εικ. 132).
Η είσοδος C (ακίδα 11) της σκανδάλης D3.2 λαμβάνει συνεχώς παλμούς από μια γεννήτρια συχνότητας αναφοράς (Εικ. 132a) και η ίδια είσοδος της σκανδάλης D3.1 λαμβάνει παλμούς από μια γεννήτρια σκανδάλης συναρμολογημένη στα λογικά στοιχεία D2.1 και D2. 2 (Εικ. 132, β). Ως αρχική περίπτωση θα πάρουμε την περίπτωση όταν και οι δύο σκανδαλισμοί βρίσκονται στη μηδενική κατάσταση. Αυτή τη στιγμή η ένταση υψηλό επίπεδο, ενεργώντας στην αντίστροφη έξοδο της σκανδάλης D3.2, πηγαίνει στον ακροδέκτη εισόδου 13 του ηλεκτρονικού διακόπτη D2.4 και τον κλείνει. Από αυτή τη στιγμή, η διέλευση των παλμών σήματος της μετρούμενης συχνότητας στην είσοδο του μετρητή σταματά μέσω του διακόπτη. Με την εμφάνιση ενός παλμού γεννήτριας σκανδάλης στην είσοδο C της σκανδάλης D3.1, αυτή η σκανδάλη λαμβάνει μια ενιαία κατάσταση και προετοιμάζει τη σκανδάλη D3.2 για περαιτέρω λειτουργία με τάση υψηλού επιπέδου στην άμεση έξοδο. Ταυτόχρονα, εμφανίζεται τάση στην ακίδα 9 του στοιχείου D2.3, συνδεδεμένη με την αντίστροφη έξοδο της σκανδάλης D3.1 χαμηλό επίπεδο. Ο επόμενος παλμός της γεννήτριας συχνότητας αναφοράς διακόπτει την ενεργοποίηση D3.2 στην μονή κατάσταση. Τώρα στην αντίστροφη έξοδό του και στον ακροδέκτη 13 του στοιχείου D2.4 θα υπάρχει μια χαμηλή τάση, η οποία ανοίγει το ηλεκτρονικό κλειδί και έτσι επιτρέπει σε παλμούς σήματος της μετρούμενης συχνότητας να περάσουν μέσα από αυτό.
Η άμεση έξοδος της σκανδάλης D3.2 (ακίδα 13) συνδέεται με την είσοδο R (ακίδα 4) της σκανδάλης D3.1. Κατά συνέπεια, όταν η σκανδάλη D3.2 βρίσκεται σε απλή κατάσταση, ενεργώντας σε υψηλή τάση στην άμεση έξοδο, αλλάζει τη σκανδάλη D3.1 στη μηδενική κατάσταση. Αυτή η σκανδάλη βρίσκεται σε μηδενική κατάσταση για όσο διάστημα παραμένει το χρονικό διάστημα μέτρησης. Ο επόμενος παλμός της γεννήτριας συχνότητας αναφοράς στην είσοδο C της σκανδάλης D3.2 τη μεταφέρει στη μηδενική κατάσταση και κλείνει τον ηλεκτρονικό διακόπτη με τάση υψηλού επιπέδου στην αντίστροφη έξοδο. Ως αποτέλεσμα, η διέλευση των παλμών σήματος της μετρούμενης συχνότητας στον μετρητή σταματά και αρχίζει η ψηφιακή ένδειξη των αποτελεσμάτων της μέτρησης (ras 132, (5, g).
Κάθε χρονικό διάστημα μέτρησης προηγείται από την εμφάνιση στις ακίδες 5 R-εισόδους των μικροκυκλωμάτων D4-D8 ενός βραχυπρόθεσμου παλμού θετικής πολικότητας (Εικ. 132, d), ο οποίος επαναφέρει τους μετρητές ενεργοποίησης στη μηδενική κατάσταση. Από αυτή τη στιγμή ξεκινά ο κύκλος μέτρησης - υποδεικνύοντας τη λειτουργία του μετρητή συχνότητας. Οι παλμοί επαναφοράς δημιουργούνται στην έξοδο στοιχείο λογικής D2.3 σε στιγμές που συμπίπτουν οι τάσεις χαμηλής στάθμης στις εισόδους του. Ο χρόνος ένδειξης μπορεί να αλλάξει ομαλά εντός 2...5 με την αντίσταση R17 της γεννήτριας παλμών σκανδάλης.
Το LED V7 στο κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ V6, που λειτουργεί σε λειτουργία διακόπτη, χρησιμεύει για οπτική παρατήρηση της διάρκειας του χρόνου ένδειξης.
Ο μετρητής συχνότητας παρέχει τη δυνατότητα παρακολούθησης της απόδοσής του. Για να γίνει αυτό, ο διακόπτης S1 μετακινείται στη θέση "Control", στην οποία το κύκλωμα εισόδου της συσκευής είναι συνδεδεμένο στον ακροδέκτη 14 του μικροκυκλώματος D1 της γεννήτριας συχνότητας αναφοράς. Εάν ο μετρητής συχνότητας λειτουργεί σωστά, οι ενδείξεις θα πρέπει να εμφανίζουν συχνότητα 32.769 Hz.
Ρύζι. 133. Εμφάνιση του συχνόμετρου
Εμφάνισητου περιγραφόμενου μετρητή συχνότητας φαίνεται στο Σχήμα 133. Μέσα από μια επιμήκη ορθογώνια οπή στο μπροστινό τοίχωμα της θήκης, καλυμμένη με μια πλάκα από πράσινο οργανικό γυαλί,
Οι λαμπεροί αριθμοί των δεικτών είναι ευδιάκριτοι. Στα αριστερά της οπής βρίσκεται το «μάτι» της ένδειξης LED V7. Κάτω από αυτό υπάρχει μια μεταβλητή αντίσταση R17 για τη ρύθμιση της διάρκειας της ένδειξης του αποτελέσματος της μέτρησης και μια υποδοχή εισόδου X1. Στα αριστερά τους βρίσκονται ο διακόπτης ισχύος S2 (“I”) και ο διακόπτης δύο τμημάτων S1 “Measurement-Control”. Όταν πατάτε το κουμπί "K" (έλεγχος), η είσοδος του διαμορφωτή τάσης παλμού συνδέεται στη γεννήτρια συχνότητας αναφοράς και όταν πατάτε το κουμπί "I" (μέτρηση), συνδέεται στην υποδοχή εισόδου X1.
Άλλα μέρη του μετρητή συχνότητας είναι τοποθετημένα σε δύο πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος διαστάσεων 115X60 mm, κατασκευασμένες από αλουμινόχαρτο υαλοβάμβακα πάχους 1 mm. Σε ένα από αυτά (Εικ. 134, α) υπάρχουν μέρη του διαμορφωτή τάσης παλμού, γεννήτρια συχνότητας αναφοράς και συσκευή ελέγχου, στην άλλη (Εικ. 134, β) υπάρχουν μικροκυκλώματα D4-D8 και ψηφιακές ενδείξεις H1-H5. Όλες οι σταθερές αντιστάσεις είναι τύπου MLT. Η αντίσταση κοπής R3 - SPZ-16, μεταβλητή R17 μπορεί να είναι οποιουδήποτε τύπου. Πυκνωτές οξειδίου SZ και C5 - K50-6 ή K53-1A, μη πολικοί C1 και C8 - K53-7 (μπορούν να αντικατασταθούν με σετ πυκνωτών όπως το K73-17). Οι πυκνωτές C2, C4 μπορούν να είναι τύπου KLS ή K73-17, C6 - κεραμικός KT-1, KM, πυκνωτής συντονισμού C7 - KPK-MP. Ο διακόπτης S1 "Measurement-Control" σχηματίζεται από δύο διακόπτες πλήκτρων P2K με εξαρτώμενο κλείδωμα στη θέση πίεσης. Ο διακόπτης λειτουργίας S2 είναι επίσης P2K, αλλά χωρίς κλείδωμα, δηλαδή με επιστροφή στην αρχική του θέση όταν πατηθεί ξανά το κουμπί.
Το μικροκύκλωμα K176IE12 μπορεί να αντικατασταθεί με ένα παρόμοιο μικροκύκλωμα K176IE5 ρυθμίζοντας ανάλογα τους αγωγούς της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Οι ψηφιακοί δείκτες μπορεί να είναι τύπου IV-3A (αντί για IV-6), αλλά στη συνέχεια μια αντίσταση 2 Ohm με ισχύ διασποράς 0,5 W θα πρέπει να συμπεριληφθεί στο κύκλωμα τροφοδοσίας για τα νήματα τους.
Η ρύθμιση ενός μετρητή συχνότητας χωρίς σφάλματα οφείλεται κυρίως στη ρύθμιση της βέλτιστης ευαισθησίας της γεννήτριας τάσης παλμών και, εάν είναι απαραίτητο, στη ρύθμιση της γεννήτριας συχνότητας αναφοράς. Κατά τη ρύθμιση της απαιτούμενης ευαισθησίας, ένα σήμα με πλάτος 1 V παρέχεται στην είσοδο του μετρητή συχνότητας από τη γεννήτρια 34, ένας παλμογράφος συνδέεται στην έξοδο του ηλεκτρονικού διακόπτη D2.4 και η αντίσταση συντονισμού R3 χρησιμοποιείται για επιτυγχάνουν την εμφάνιση παλμικών συρμών στην οθόνη του παλμογράφου. Η συχνότητα αναφοράς της γεννήτριας ρυθμίζεται: χονδρικά - επιλέγοντας πυκνωτή C6, με ακρίβεια - ρυθμίζοντας τον πυκνωτή C7. Η ακρίβεια συντονισμού ελέγχεται χρησιμοποιώντας έναν τυπικό μετρητή συχνότητας συνδεδεμένο στον ακροδέκτη 14 του τσιπ D1.
Ο λόγος για την επανάληψη αυτού του μετρητή συχνότητας και της προσάρτησης για τον προσδιορισμό των παραμέτρων άγνωστων κυκλωμάτων ήταν ο σχεδιασμός του δέκτη R-45. Στο μέλλον, αυτό το «μίνι σύμπλεγμα» θα διευκολύνει την περιέλιξη και τη διαμόρφωση κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων, τον έλεγχο των σημείων αναφοράς των γεννητριών κ.λπ. Έτσι, ο μετρητής συχνότητας που παρουσιάζεται σε αυτό το άρθρο σας επιτρέπει να μετράτε συχνότητες από 10 Hz έως 60 MHz με ακρίβεια 10 Hz. Αυτό επιτρέπει τη χρήση αυτής της συσκευής για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, για παράδειγμα, για τη μέτρηση της συχνότητας ενός κύριου ταλαντωτή, ραδιοφωνικού δέκτη και πομπού, γεννήτριας λειτουργιών, συντονιστή χαλαζία. Ο μετρητής συχνότητας παρέχει καλές παραμέτρους και έχει καλή ευαισθησία εισόδου, χάρη στην παρουσία ενός ενισχυτή και ενός μετατροπέα TTL. Αυτό σας επιτρέπει να μετρήσετε τη συχνότητα των συντονιστών χαλαζία. Εάν χρησιμοποιείται πρόσθετος διαιρέτης συχνότητας, η μέγιστη συχνότητα μέτρησης μπορεί να φτάσει το 1 GHz ή υψηλότερο.
Το κύκλωμα του μετρητή συχνότητας είναι αρκετά απλό· οι περισσότερες λειτουργίες εκτελούνται από έναν μικροελεγκτή. Το μόνο πράγμα είναι ότι ο μικροελεγκτής χρειάζεται ένα στάδιο ενίσχυσης για να αυξήσει την τάση εισόδου από 200-300 mV σε 3 V. Ένα τρανζίστορ συνδεδεμένο σε ένα κύκλωμα κοινού εκπομπού παρέχει ένα ψευδο-TTL σήμα που τροφοδοτείται στην είσοδο του μικροελεγκτή. Χρειάζεται κάποιο είδος "γρήγορου" τρανζίστορ ως τρανζίστορ, χρησιμοποίησα BFR91 - εγχώριο ανάλογο KT3198V.
Η τάση Vke ρυθμίζεται στα 1,8-2,2 βολτ από την αντίσταση R3* στο κύκλωμα. Το δικό μου είναι 22 kOhm, αλλά μπορεί να απαιτούνται προσαρμογές. Η τάση συλλέκτη του τρανζίστορ εφαρμόζεται στην είσοδο μετρητή/χρονομετρητή του μικροελεγκτή PIC μέσω μιας αντίστασης σειράς 470 ohm. Για να απενεργοποιήσετε τη μέτρηση, οι ενσωματωμένες αντιστάσεις έλξης προς τα κάτω χρησιμοποιούνται στο PIC. Το PIC υλοποιεί έναν μετρητή 32 bit, εν μέρει σε υλικό και εν μέρει σε λογισμικό. Η καταμέτρηση ξεκινά μετά την απενεργοποίηση των ενσωματωμένων pull-down αντιστάσεων του μικροελεγκτή, η διάρκεια είναι ακριβώς 0,4 δευτερόλεπτα. Μετά από αυτό το χρονικό διάστημα, το PIC διαιρεί τον αριθμό που προκύπτει με το 4 και στη συνέχεια προσθέτει ή αφαιρεί την κατάλληλη ενδιάμεση συχνότητα για να αποκτήσει την πραγματική συχνότητα. Η προκύπτουσα συχνότητα μετατρέπεται για εμφάνιση στην οθόνη.
Για να λειτουργεί σωστά ο μετρητής συχνότητας, πρέπει να βαθμονομηθεί. Ο ευκολότερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να συνδέσετε εκ των προτέρων μια πηγή παλμού με μια ακριβώς γνωστή συχνότητα και να περιστρέψετε τον πυκνωτή συντονισμού για να ρυθμίσετε απαραίτητες ενδείξεις. Αν αυτή τη μέθοδοδεν ταιριάζει, τότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την "πρόχειρη βαθμονόμηση". Για να το κάνετε αυτό, απενεργοποιήστε τη συσκευή και συνδέστε την ακίδα 10 του μικροελεγκτή στο GND. Στη συνέχεια, ενεργοποιήστε το ρεύμα. Το MK θα μετρήσει και θα εμφανίσει την εσωτερική συχνότητα.
Εάν δεν μπορείτε να ρυθμίσετε την εμφανιζόμενη συχνότητα (ρυθμίζοντας τον πυκνωτή 33 pF), τότε συνδέστε για λίγο τον ακροδέκτη 12 ή 13 του MK στο GND. Αυτό μπορεί να χρειαστεί να γίνει πολλές φορές, καθώς το πρόγραμμα ελέγχει αυτές τις ακίδες μόνο μία φορά ανά μέτρηση (0,4 δευτερόλεπτα). Μετά τη βαθμονόμηση, αποσυνδέστε το 10ο σκέλος του μικροελεγκτή από το GND χωρίς να απενεργοποιήσετε την τροφοδοσία της συσκευής για να αποθηκεύσετε τα δεδομένα στη μη πτητική μνήμη του MK.
Σχεδίασα μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος για την περίπτωσή μου. Αυτό συνέβη: όταν εφαρμόζεται τροφοδοσία, εμφανίζεται για λίγο μια προφύλαξη οθόνης και ο μετρητής συχνότητας μπαίνει σε λειτουργία μέτρησης, δεν υπάρχει τίποτα στην είσοδο:
Διάγραμμα κυκλώματος της κονσόλας
Ο συγγραφέας του άρθρου τροποποίησε το διάγραμμα σε σχέση με την αρχική πηγή, επομένως δεν επισυνάπτω το πρωτότυπο, ο πίνακας και το αρχείο υλικολογισμικού βρίσκονται στο γενικό αρχείο. Τώρα ας πάρουμε ένα άγνωστο σε εμάς κύκλωμα - ένα εξάρτημα για τη μέτρηση της συχνότητας συντονισμού του κυκλώματος.
Το εισάγουμε στην όχι ακόμα βολική πρίζα, θα κάνει για να ελέγξετε τη συσκευή, δείτε το αποτέλεσμα της μέτρησης:
Ο μετρητής συχνότητας βαθμονομήθηκε και δοκιμάστηκε σε ταλαντωτή χαλαζία 4 MHz, το αποτέλεσμα καταγράφηκε ως εξής: 4,00052 MHz. Στο περίβλημα του μετρητή συχνότητας, αποφάσισα να εξάγω ισχύ στο εξάρτημα +9 Volt, γι 'αυτό κατασκευάστηκε ένας απλός σταθεροποιητής +5 V, +9 V, η πλακέτα του βρίσκεται στη φωτογραφία:
Ξέχασα να προσθέσω ότι η πλακέτα του μετρητή συχνότητας είναι τοποθετημένη ελαφρώς προς τα πίσω προς τα πάνω - για την ευκολία της αφαίρεσης της εικόνας του μικροελεγκτή, της περιστροφής του πυκνωτή συντονισμού και της ελαχιστοποίησης του μήκους των κομματιών στην οθόνη LCD.
Τώρα ο μετρητής συχνότητας μοιάζει με αυτό:
Το μόνο πράγμα είναι ότι δεν έχω διορθώσει ακόμα το σφάλμα στην ετικέτα MHz, αλλά όλα λειτουργούν 100%. Συναρμολόγηση και δοκιμή του κυκλώματος - ΚΥΒΕΡΝΗΤΗΣ.
Συζητήστε το άρθρο ΠΩΣ ΝΑ ΦΤΙΑΞΕΤΕ ΕΝΑΝ ΣΥΧΝΟΜΕΤΡΟ
Τα περισσότερα σχέδια ψηφιακών μετρητών συχνότητας που περιγράφονται στη βιβλιογραφία περιέχουν πολλά σπάνια εξαρτήματα και ακριβά εξαρτήματα χρησιμοποιούνται ως πηγή σταθερής συχνότητας σε τέτοιες συσκευές. αντηχείο χαλαζία. Ως αποτέλεσμα, ο μετρητής συχνότητας αποδεικνύεται πολύπλοκος και ακριβός.
Προσφέρουμε στους αναγνώστες μια περιγραφή ενός απλού μετρητή συχνότητας με ψηφιακή ένδειξη, την πηγή μιας σταθερής συχνότητας (αναφοράς) στην οποία εξυπηρετεί το δίκτυο εναλλασσόμενο ρεύμα 50 Hz. Η συσκευή θα χρησιμοποιηθεί για διάφορες μετρήσεις στην ραδιοερασιτεχνική πρακτική, για παράδειγμα, ως βαθμονομημένες κλίμακες σε γεννήτριες συχνοτήτων ήχου, αυξάνοντας την αξιοπιστία τους ή αντί για ογκώδεις μετρητές συχνότητας πυκνωτών. Με LED ή μαγνητικούς αισθητήρες, αυτή η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της ταχύτητας των ηλεκτροκινητήρων κ.λπ.
ΚΥΡΙΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ
ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΜΕΤΡΗΤΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ:
εύρος μετρούμενων συχνοτήτων, Hz…….. 10-999,9Χ10 3
πραγματική τιμή τάσης εισόδου, V…….0,02-5
χρόνος μέτρησης, s…. 0,01; 0,1; 1
κατανάλωση ρεύματος, W…. 3
Σφάλμα μέτρησης και μέτρησης……..±4Χ10 -3 ±1.
Το συνολικό σφάλμα μέτρησης σχετικής συχνότητας προσδιορίζεται από τη σχέση:
b1=±bet± 1/N,
όπου το στοίχημα είναι το σφάλμα συχνότητας της συχνότητας αναφοράς.
1/N - σφάλμα διακριτικότητας (δεν εξαρτάται από τη μετρούμενη συχνότητα και ισούται με ±1 μέτρηση του λιγότερο σημαντικού ψηφίου).
Από τον παραπάνω τύπο μπορεί να φανεί ότι το σφάλμα μέτρησης εξαρτάται άμεσα από τη σταθερότητα της συχνότητας δικτύου των 50 Hz. Σύμφωνα με την GOST, η αστάθεια της συχνότητας δικτύου 50 Hz είναι ± 0,2 Hz ανά 10 λεπτά. Κατά συνέπεια, το σχετικό σφάλμα του μετρητή συχνότητας μπορεί να θεωρηθεί ίσο με μέτρηση ±4Χ10 -3 ±1. Σε πρακτικές μετρήσεις, το σχετικό σφάλμα του μετρητή συχνότητας ήταν ±2Χ Χ10 -3 ±1 μέτρηση.
Η λειτουργία του μετρητή συχνότητας βασίζεται στην καταμέτρηση του αριθμού των περιόδων του μετρούμενου σήματος σε τυπικά χρονικά διαστήματα (0,01; 0,1; 1 s). Τα αποτελέσματα των μετρήσεων εμφανίζονται σε ψηφιακή οθόνη και επαναλαμβάνονται αυτόματα σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα.
Ο μετρητής συχνότητας (Εικ. 1) περιλαμβάνει: έναν ενισχυτή διαμορφωτή σήματος εισόδου, έναν επιλογέα χρόνου, έναν μετρητή δεκαετίας, έναν ψηφιακό δείκτη, έναν διαμορφωτή δικτύου, έναν διαμορφωτή χρονικού διαστήματος αναφοράς, μια συσκευή ελέγχου και επαναφοράς και ένα τροφοδοτικό.
Στον ενισχυτή διαμορφωτή, το σήμα της μετρούμενης συχνότητας fx ενισχύεται και μετατρέπεται σε ορθογώνιους παλμούς της ίδιας συχνότητας, οι οποίοι τροφοδοτούνται σε μία από τις εισόδους του επιλογέα χρόνου. Οι ορθογώνιοι παλμοί των χρονικών διαστημάτων αναφοράς παρέχονται στην άλλη είσοδο του από τη συσκευή ελέγχου και επαναφοράς. Ο διαμορφωτής δικτύου παράγει ορθογώνιους παλμούς με συχνότητα 100 Hz.
Ο χρόνος μέτρησης κατά τον οποίο είναι ανοιχτός ο επιλογέας επιλέγεται από τον διακόπτη SA. Τη στιγμή της άφιξης του παλμού αναφοράς, ο επιλογέας χρόνου ανοίγει και στην έξοδο του εμφανίζεται ένα πακέτο ορθογώνιων παλμών της μετρούμενης συχνότητας fx. Η διάρκεια της ριπής αντιστοιχεί στη διάρκεια του παλμού αναφοράς που επιλέγεται από τον διακόπτη SA. Στη συνέχεια, οι παλμοί στο πακέτο μετρώνται και εμφανίζονται σε μια ψηφιακή οθόνη.
Μετά τη λήξη του χρόνου ένδειξης, ο παλμός επαναφοράς (από τη συσκευή ελέγχου και επαναφοράς) ενεργεί στον επιλογέα χρόνου και η αντίθετη οθόνη δέκα ημερών διαγράφεται και ο επιλογέας προετοιμάζεται για έναν νέο κύκλο μέτρησης.
Το σχηματικό διάγραμμα του μετρητή συχνότητας είναι στο σχήμα 2. Το σήμα εισόδου της μετρούμενης συχνότητας ενισχύεται από έναν ενισχυτή αντίστασης στο τρανζίστορ VT1 και τελικά διαμορφώνεται από τα στοιχεία DD4.1, DD4.2 σε μια ακολουθία ορθογώνιων παλμών των μετρούμενων συχνότητα. Το κύκλωμα εισόδου VT1 διαθέτει προστασία ρεύματος (R3) και τάσης (VD1). Από τον ακροδέκτη 6 του DD4.2, παρέχονται ορθογώνιοι παλμοί του σήματος εισόδου σε μία από τις εισόδους (ακίδα 9 του DD4.3) του διαχωριστή χρόνου. Ορθογώνιοι παλμοί χρονικών διαστημάτων αναφοράς παρέχονται στη δεύτερη είσοδο (ακίδα 10 του DD4.3). Στο τέλος του παλμού αναφοράς, ο επιλογέας χρόνου είναι μπλοκαρισμένος· οι παλμοί εισόδου δεν περνούν στον μετρητή.
Η μέτρηση των παλμών εισόδου πραγματοποιείται από έναν τετραψήφιο μετρητή στα τσιπ DD6-DD9 και οι ενδείξεις HG1-HG4 δείχνουν τη συχνότητα του σήματος εισόδου σε ψηφιακή μορφή.
Ένας ανορθωτής τάσης δικτύου κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας διόδους VD10-VD13. Η παλλόμενη τάση (με συχνότητα 100 Hz) μετατρέπεται από μια σκανδάλη Schmitt (DD1.1, DD1.2) σε ορθογώνιους παλμούς με συχνότητα 100 Hz, οι οποίοι στη συνέχεια τροφοδοτούνται σε έναν διαιρέτη δεκαετίας δύο σταδίων DD2, DD3 . Έτσι, στις εξόδους των μικροκυκλωμάτων DD1.2 (pin 11), DD2 (pin 5), DD3 (pin 5), λαμβάνονται παλμοί χρονικών διαστημάτων αναφοράς 0.01, 0.1 και 1 s. Ο χρόνος μέτρησης ρυθμίζεται από το διακόπτη SA2.
Η συσκευή ελέγχου και επαναφοράς αποτελείται από σκανδάλες D DD5.1 και DD5.2 και τρανζίστορ VT2 και VT3. Η μέτρηση της συχνότητας του σήματος εισόδου ξεκινά όταν το πρόσθιο άκρο του παλμού αναφοράς φτάσει από το διακόπτη SA2.1 στην είσοδο D του flip-flop DD5.1, το οποίο μεταβαίνει στην κατάσταση «μονής».
Ρύζι. 1. Μπλοκ διάγραμμα του μετρητή συχνότητας:
1 - ενισχυτής σήματος εισόδου, 2 - επιλογέας χρόνου, μετρητής 3 - δεκαετιών, 4 - ψηφιακή ένδειξη, 5 - διαμορφωτής δικτύου, 6 - διαμορφωτής χρονικού διαστήματος αναφοράς, 7 - συσκευή ελέγχου και επαναφοράς, 8 - τροφοδοτικό.
Ο ακροδέκτης 10 DD4.3 του επιλογέα χρόνου από τη σκανδάλη DD5.1 (ακίδα 5) λαμβάνει ένα λογικό σήμα 1 και επιτρέπει τη διέλευση ορθογώνιων παλμών της συχνότητας εισόδου στην είσοδο του μετρητή DD6 (ακίδα 4). Αφού περάσει το επιλεγμένο χρονικό διάστημα αναφοράς (0,01, 0,1, 1 s), παρέχεται ξανά ένας παλμός αναφοράς στην είσοδο D της σκανδάλης DD5.1, η σκανδάλη επιστρέφει στην αρχική της κατάσταση, μπλοκάροντας τον επιλογέα χρόνου και ενεργοποιώντας το Η σκανδάλη DD5.2 στην "μονή" κατάσταση . Ξεκινά η διαδικασία ένδειξης της συχνότητας του σήματος εισόδου στην ψηφιακή οθόνη.
Ένα λογικό σήμα 1 εμφανίζεται στον ακροδέκτη 9 του DD5.2 και η διαδικασία φόρτισης του πυκνωτή C5 ξεκινά μέσω της αντίστασης R11. Μόλις η τάση στη βάση του τρανζίστορ VT2 φτάσει σε τάση περίπου 1,2 V, το τρανζίστορ θα ανοίξει και ένας σύντομος αρνητικός παλμός θα εμφανιστεί στον συλλέκτη του, ο οποίος, μέσω MS DD1.3, DD1.4, θα αλλάξει τη σκανδάλη DD5 .2 στην αρχική του κατάσταση. Ο πυκνωτής C5 μέσω της διόδου VD2 και του μικροκυκλώματος DD5.2 θα εκφορτιστεί γρήγορα σχεδόν στο μηδέν.
Ρύζι. 2. Σχηματικό διάγραμμα της συσκευής:
DD1, DD4 K155LAZ;DD3 K155IE1;DD5 K.155TM2;DD6- DD9 K176IE4;VD6- VD9 D226A,VD10- VD13 D9B,HG1- HG4 IV ΓΙΑ.
Ρύζι. 3. Εμφάνιση του μετρητή συχνότητας.
Rείναι. 5. Διάταξη στοιχείων στο περίβλημα του μετρητή συχνότητας:
1 - ένδειξη δικτύου, 2 - διακόπτης δικτύου, 3 - μετασχηματιστής ισχύος, 4 - θήκη ασφαλειών, 5 - πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, 6 - φίλτρο φωτός, 7 - διακόπτης χρονικού διαστήματος.
Ο αρνητικός παλμός επαναφοράς στον συλλέκτη VT2 αναστρέφεται από το τρανζίστορ VT3, επηρεάζοντας τις εισόδους R των μικροκυκλωμάτων DD6-DD9 και επαναφέροντας τις ενδείξεις - η ένδειξη των αποτελεσμάτων μέτρησης σταματά. Κατά την άφιξη του μπροστινού μέρους του επόμενου παλμού αναφοράς, η διαδικασία επαναλαμβάνεται.
Ο μετρητής συχνότητας χρησιμοποιεί αντιστάσεις MLT-0,25, πυκνωτές K50-6 και KLS. Τα τρανζίστορ KT315 και KT361 που υποδεικνύονται στο κύκλωμα (με οποιοδήποτε γράμμα δείκτη) αντικαθίστανται με οποιοδήποτε τρανζίστορ πυριτίου υψηλής συχνότητας της αντίστοιχης δομής. Αντί για διόδους KD522B, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε από τις σειρές KD521, KD520. Η δίοδος GD511B μπορεί να αντικατασταθεί με D9.
Τα τσιπ της σειράς K155 μπορούν να αντικατασταθούν με παρόμοια της σειράς K133. Οι δείκτες IV-ZA αντικαθίστανται από IV-3. Ο μετασχηματιστής τροφοδοσίας έχει ισχύ 5-7 W. Τάση περιέλιξης: II - 0,85 V (ρεύμα 200 mA), III - 10 V (ρεύμα 200 mA), IV - 10 V (ρεύμα 15 mA). Οι διοδικές γέφυρες VD6-VD9 και VD10-VD13 μπορούν να τροφοδοτηθούν από μία περιέλιξη 10 V (ρεύμα τουλάχιστον 220 mA). Το τρανζίστορ VT4 διαθέτει ψυγείο 20Χ30Χ1 χιλ. κατασκευασμένο από δύο πλάκες αλουμινίου, οι οποίες συνδέονται στο τρανζίστορ και στις δύο πλευρές χρησιμοποιώντας βίδα και παξιμάδι M3.
Ρύζι. 4. Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με διάγραμμα διάταξης στοιχείων.
Ο μετρητής συχνότητας έχει κατασκευαστεί για να αντικαταστήσει τη βαθμονομημένη κλίμακα στη γεννήτρια χαμηλής συχνότητας (LFO). Το ψηφιοποιημένο τύμπανο έχει αφαιρεθεί από τη γεννήτρια. Το παράθυρο οθόνης, καλυμμένο με διαφανές πλεξιγκλάς με φίλτρο πράσινου φωτός, περιέχει ψηφιακές ενδείξεις (Εικ. 3).
Ο μετρητής συχνότητας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προορισμό του. Για το σκοπό αυτό εισάγεται ο διακόπτης SA1, που βρίσκεται στο μπροστινό μέρος της γεννήτριας.
Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος του μετρητή συχνότητας είναι κατασκευασμένη από φύλλο getinax με πάχος 1,5-2 mm (Εικ. 4). Η σύνδεση των ενδείξεων HG1-HG4 με τα ολοκληρωμένα κυκλώματα DD6-DD9 γίνεται από την πλευρά των τυπωμένων αγωγών.
Συνιστάται να κάνετε όλες τις συνδέσεις με ένα μονοπύρηνο μονωμένο καλώδιο (για παράδειγμα, 0 0,3 mm από ένα καλώδιο τηλεφώνου). Κυκλώματα AC - συρματόσχοινο 0 0,7-1,5 mm.
Ρύζι. 6. Σχέδιο αμαξώματος: κάτω (1) και άνω (2) πάνελ σε σχήμα U. Οι οπές για τα χειριστήρια ανοίγονται τοπικά.
Είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή σωστή εγκατάστασηψηφιακές ενδείξεις HG1 - HG4. Θα πρέπει να τοποθετηθούν στο ίδιο επίπεδο και στο ίδιο επίπεδο και να απέχουν από το μπροστινό άκρο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε απόσταση 2-3 mm. Η αντίσταση R18 και το LED VD6 βρίσκονται στο μπροστινό μέρος της συσκευής. Μια παραλλαγή της διάταξης των κόμβων στον μετρητή συχνότητας (χωρίς LFO) φαίνεται στο Σχήμα 5.
Ρύζι. 7. Διάγραμμα σύνδεσης διακόπτη για τη μέτρηση της περιόδου των σημάτων.
Περίβλημα οργάνου με ένδειξη απαιτούμενα μεγέθη- στο Σχήμα 6. Είναι κατασκευασμένο από D16AM duralumin με πάχος 1,5 mm. Το επάνω και το κάτω μισό σχήματος U του σώματος συνδέονται με γωνίες ντουραλουμίνου 12Χ12 mm, καρφωμένες στο κάτω μισό του σώματος, στις οποίες ανοίγονται τρύπες και κόβεται ένα νήμα MZ.
Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος είναι στερεωμένη στο κάτω μέρος του μετρητή συχνότητας χρησιμοποιώντας βίδες MZ και πλαστικούς δακτυλίους ύψους 10 mm.
Για μικροκυκλώματα DD2 και DD3, πριν την εγκατάσταση σε λειτουργία πλακέτα τυπωμένου κυκλώματοςτο τρίτο και το δωδέκατο σκέλος πρέπει να κοντύνουν για να πυκνώσουν.
Η εγκατάσταση της συσκευής ξεκινά με τον έλεγχο της εγκατάστασης και, στη συνέχεια, τη μέτρηση της τάσης του τροφοδοτικού, η οποία πρέπει να αντιστοιχεί σε αυτές που υποδεικνύονται στο διάγραμμα κυκλώματος.
Η ψηφιακή οθόνη θα δείχνει μηδενικά. Αυτό υποδεικνύει την απόδοση του μετρητή συχνότητας. Διακόπτης SA2 στην άκρα δεξιά (σύμφωνα με το διάγραμμα) θέση και ορθογώνιοι παλμοί με συχνότητα 100 Hz παρέχονται στην είσοδο του μετρητή συχνότητας (χρησιμοποιώντας ένα βραχυκυκλωτήρα) από τον ακροδέκτη 11 του DD1.2. Στην οθόνη εμφανίζεται ο αριθμός 0,100. Σε περίπτωση διαφορετικού συνδυασμού αριθμών, επιλέγοντας R2, επιτύχετε σωστή λειτουργίαδιαμορφωτής δικτύου.
Η τελική ρύθμιση του κατασκευασμένου μετρητή συχνότητας πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια, έναν παλμογράφο και έναν βιομηχανικό μετρητή συχνότητας, για παράδειγμα G4-18A, S1-65 (N-313), 43-30.
Στην είσοδο του μετρητή συχνότητας (R3) τροφοδοτείται σήμα με συχνότητα 1 MHz και τάση 0,02 V. Με την επιλογή της αντίστασης R5 επιτυγχάνεται το μέγιστο κέρδος του τρανζίστορ VT1. Με την αλλαγή της συχνότητας και του πλάτους του σήματος εισόδου, η λειτουργία του μετρητή συχνότητας ελέγχεται σύμφωνα με τεχνικά χαρακτηριστικά, συγκρίνοντας ενδείξεις με όργανα που κατασκευάζονται στο εργοστάσιο.
Εάν πρέπει να μετρήσετε χαμηλές συχνότητεςμε μεγάλη ακρίβεια, ο χρόνος μέτρησης θα πρέπει να αυξηθεί. Για να γίνει αυτό, η γεννήτρια χρονικού διαστήματος αναφοράς πρέπει να συμπληρωθεί με έναν άλλο διαιρέτη δεκαετίας (ενεργοποιώντας τον με τον ίδιο τρόπο όπως το DD2 και το DD3), αυξάνοντας τον χρόνο μέτρησης στα 10 δευτερόλεπτα.
Μπορείτε επίσης να μετρήσετε όχι τη συχνότητα του σήματος εισόδου, αλλά την περίοδο του. Για. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να εισάγετε έναν πρόσθετο διακόπτη στον μετρητή συχνότητας, το διάγραμμα του οποίου φαίνεται στο Σχήμα 7.
V. ΛΥΣΕΙΣ,
Taganrog, περιοχή Rostov.
"Μοντελιστής-Κατασκευαστής" 10 1990
OCRΠειρατής