Простой самодельный цифровой частотомер до 10МГц (CD4060, 74C926, 74LS28)

Микросхема ММ74С926 (или другие аналоги 74C926 представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации из дешифратора в код для семисегментного индикатора и схемы опроса для динамической индикации. На основе этой микросхемы можно строить различные приборы, в том числе и частотомеры.

Здесь приводится описание схемы частотомера, измеряющего частоту до 9999 kHz (до 9,999 MHz) с дискретностью в 1 kHz. Частотомер выполнен на трех микросхемах. Счетчик-дешифратор на уже упомянутой 74С926, генератор измерительных импульсов на ИМС CD4060B и RS-триггер и входной ключ на 74LS28.

Рис. 1. Схема самодельного частотомера на трех микросхемах, измерение частоты до 10МГц.

Входной усилитель — формирователь простейший, по схеме ключа на транзисторе VT1. Его можно заменить любым более качественным входным усилителем — формирователем, если в этом есть необходимость.

Измеряемая частота поступает через разъем Х1 на усилитель — формирователь на транзисторе VT1. Импульсы с его коллектора поступают на ключевое устройство на элементе D1.1, на его вывод 3. Когда на выводе 2 данного элемента логический ноль, импульсы проходят сквозь него инвертируясь, и поступая на счетный вход (вывод 12) счетчика микросхемы D2. Если на выводе 2 D1.1 единица, импульсы сквозь него не проходят, и на его выходе держится логический ноль.

Управляет ключом на элементе D1.1 RS-триггер на элементах D1.2 и D1.3 той же микросхемы. В исходном состоянии триггер находится в положении с логическим нулем на выходе элемента D1.3. При этом элемент D1.1 пропускает импульсы на вход счетчика D2, потому что на его выводе 2 ноль, а ключ на транзисторе VT6 закрыт, и поэтому индикаторы выключены. В этом положении RS-триггера идет процесс измерения частоты, счетчик D2 подсчитывает импульсы, поступающие на его вывод 12.

После того, как процесс измерения заканчивается на вывод 6 D1.2 поступает логическая единица и RS-триггер меняет состояние на противоположное. На выходе элемента D1. 3 устанавливается логическая единица, что приводит к закрыванию элемента D1.1 и прекращению поступления импульсов на вход счетчика D2. В то же время, единица с выхода D1.3 открывает транзистор VT6 и через него включается индикация.

Временные интервалы для управления работой частотомера генерирует микросхема D3 — CD4060B. Микросхема содержит мультивибратор и счетчик. В данном случае, частота мультивибратора задана и стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на частоту 32768 Hz. Это обычный резонатор, применяющийся в электронных часах.

На выходе счетчика D3 с весовым коэффициентом 32 логическая единица появляется через 0,0009765625 секунды. Конечно, надо бы, чтобы она там появлялась через 0,001 секунды, и этого можно достигнуть подбором емкостей С2 и С3, если такая высокая точность необходима. Если же погрешность в 2,4% приемлема, можно оставить как есть, и не заниматься точным подбором С2 и С3.

И так, грубо говоря, через 0,001 (или около того) секунды от начала цикла единица появляется на выводе 6 микросхемы D3. Она поступает на вывод 6 D1.2 и переключает RS-триггер в состояние, когда на выходе элемента D1.3 логическая единица. Элемент D1.1 закрывается. Таким образом, процесс измерения частоты длится 0,001 секунды (или около того, если интервал не подгоняли емкостями С2 и С3).

Далее, наступает процесс индикации. Единица с выхода D1.3 не только блокирует элемент D1.1, не пуская импульсы на вход счетчика D2, но и поступает через резистор R15 на базу транзистора VT6, который открывается под её действием и подает ток на схему светодиодной индикации.

Схема светодиодной индикации состоит из четырех отдельных светодиодных семисегментных цифровых индикаторов Н1-Н4 с общим катодом. Индикаторы собраны в матрицу для динамической индикации, то есть все их одноименные сегментные выводы соединены вместе, и подключены к выходам сегментов микросхемы D2 через токоограничительные резисторы R3-R9, уравнивающие яркость свечения сегментов.

В процессе динамической индикации разряды переключаются импульсами, поступающими с выходов D1-D4 счетчика D2. Импульсы поступают на транзисторные ключи на VT2-VT5, которые переключают разряды.

Для выключения индикации служит транзистор VT6. Процесс индикации будет длиться пока на самом старшем выходе счетчика микросхемы D3 (вывод 3) не появится логическая единица. С учетом частоты кварцевого резонатора Q1 32768 Hz, это произойдет через 0,25 секунды.

Как только на выводе 3 D3 возникает единица, она обнуляет счетчик D2, а так же, возвращает RS-триггер D1.1-D1.2 в состояние с логическим нулем на выходе D1.3. При этом открывается элемент D1.3 и пускает на вход счетчика D2 импульсы, ключ на VT6 закрывается и индикация гасится. Плюс, единица с вывода 3 D3 поступает так же и на его обнуляющий вход — вывод 12 (R). Далее, весь описанный цикл повторяется. Таким образом, показания обновляются через каждые четверть секунды.

Светодиодные индикаторы HDSP-h311H можно заменить любыми семисегментными цифровыми светодиодными индикаторами с общим катодом.

Иванов А. РК-2016-03.

Самодельный частотомер на ATTINY2313 | Уголок радиолюбителя

в Измерение 0 2,975 Просмотров

Этот самодельный частотомер на ATTINY2313 предназначен для измерения частоты в диапазоне примерно от 4МГц до более 160МГц. Его можно использовать как измеритель частот или в качестве устройства ввода-вывода TRX, например, на диапазон 144МГц (2м).

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Технические характеристики частотомера:

• измерение частоты в диапазоне 4-160 Мгц
• отображение измерений на ЖК-дисплее
• чувствительность 700мВ
• входное напряжение, макс < 30В
• питание: 8-15В
• очень простая плата, минимальное количество
  элементов, быстрый запуск
• размеры платы: 37х80мм

Схема прекрасно отработала в диапазоне от 3,8МГц до 162МГц. Основой схемы является микроконтроллер ATTINY2313. Его преимуществом является возможность работать на частотах до 20МГц. В схеме использован кварц на 16МГц, таким образом, сам процессор теоретически должен правильно измерять частоты до 8МГц.

Зачастую оказывается, что диапазон до 8МГц слишком мал. Увеличение верхнего диапазона можно получить, используя делитель частоты (прескалер). В схеме задействован прескалер LB3500, который позволяет измерять до 150 Мгц.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подробнее

Краткая информация о LB3500:

• напряжение питания — 4,5…5,5В
• потребляемый ток — l6мА-24мА
• входное напряжение — 100мВ-600мВ
• выходное напряжение — 0,9 Vpp
• делитель — 8

Без применения дополнительного делителя схема способна измерять частоты до 64МГц. Добавление дополнительного делителя в виде двоичного счетчика 74LS293 (ICl) позволяет увеличить диапазон измерений до 150 Мгц (макс. для LB3500).

ICl делит частоту на 4. Таким образом, вся система прескалера (ICl и IC4) делит входную частоту на 32. Транзистор Tl с элементами C7, R2, R3 обеспечивает высокое входное сопротивление.

Входной сигнал после разделения попадает на вход микросхемы LB3500. На выходе в 9 IC4 сигнал получается в 8 раз меньшей частоты, чем на входе.

К сожалению, выходной сигнал микросхемы LB3500 не согласовывается с TTL уровнями. Для устранения этого недостатка в схему добавлен транзистор Т2, который предназначен для согласования. Потенциометр PRI обеспечивает точное соответствие.

С выхода QB счетчика IC1 сигнал попадает на вход счетчика Tl микросхемы IC2. Программа микроконтроллера вычисляет частоту этого сигнала, умножает ее на 32 и результат измерения поступает на ЖК-дисплей.

Печатная плата и прошивка (211,1 KiB, скачано: 710)

Портативный паяльник TS80P

TS80P- это обновленная версия паяльника TS80 Smart, работающий от USB…

Подробнее

Частотомер 2016-11-17

С тегами: Частотомер

Простые схемы частотомеров – аналоговые конструкции

Следующие простые схемы аналоговых частотомеров могут использоваться для измерения частот, которые могут быть синусоидальными или прямоугольными. Измеряемая входная частота должна быть не менее 25 мВ RMS для оптимального обнаружения и измерения.

Конструкция обеспечивает относительно широкий диапазон измерения частоты, от 10 Гц до максимум 100 кГц, в зависимости от положения селекторного переключателя S1. Каждая из 20 тысяч предустановленных настроек, связанных с S1a, может быть индивидуально отрегулирована для получения других диапазонов отклонения полной шкалы частоты на измерителе по желанию.

Общее потребление этой цепи частотомера составляет всего 10 мА.

Значения R1 и C1 определяют отклонение на полную шкалу соответствующих используемых измерителей и могут быть выбраны в зависимости от используемого в цепи измерителя. Значения можно соответствующим образом зафиксировать с помощью следующей таблицы:

Содержание

Ссылаясь на принципиальную схему простого измерителя частоты, 3 биполярных транзистора на входе работают как усилитель напряжения для усиления частоты низкого напряжения до 5 В. прямоугольные волны, для питания входа IC SN74121

ИС SN74121 представляет собой моностабильный мультивибратор с триггерными входами Шмитта, который позволяет преобразовать входную частоту в однократные импульсы правильной размерности, среднее значение которых напрямую зависит от частоты входного сигнала.

Диоды и цепь R1, C1 на выходном выводе ИС работают как интегратор для преобразования вибрирующего выхода моностабильного в достаточно стабильный постоянный ток, значение которого прямо пропорционально частоте входного сигнала.

Следовательно, по мере увеличения входной частоты значение выходного напряжения также пропорционально возрастает, что интерпретируется соответствующим отклонением на измерителе и обеспечивает прямое считывание частоты.

Компоненты R/C, связанные с селекторным переключателем S1, определяют моностабильную синхронизацию однократного включения/выключения, а это, в свою очередь, определяет диапазон, для которого синхронизация становится наиболее подходящей, чтобы обеспечить соответствие диапазона на измерителе и минимальную вибрацию на стрелке метра.

Диапазон переключателей

• A = 10 Гц до 100 Гц
• B = от 100 Гц до 1 кГц
• C = от 1 кГц до 10 кГц
• D = 10 кГц до 100 кГц

Многочисленная достойная точная частота частота частота частота частота.

Схема

Улучшенная версия схемы первого частотомера показана на рисунке выше. Входной транзистор TR1 представляет собой полевой транзистор с переходным затвором, за которым следует ограничитель напряжения. Концепция позволяет использовать прибор с большим входным сопротивлением (диапазон одного мегаома) и защитой от перегрузок.

Группа переключателей S1 b просто удерживает положительную клемму измерителя ME1 «заземленной» для 6 конфигураций диапазона, обозначенных на S1 a, и, таким образом, обеспечивает выходной путь для соответствующего конденсатора диапазона, как показано в примечаниях к рис. 1. При этом, на седьмом месте измеритель и заданное сопротивление VR1 переключаются вокруг эталонного диода стабилитрона D7.

Этот пресет настраивается во время настройки, чтобы обеспечить отклонение полной шкалы измерителя, которое затем точно калибруется для этого конкретного опорного уровня. Это важно, поскольку диоды Зенера сами по себе имеют допуск 5%. После фиксации эта калибровка окончательно управляется потенциометром VR2 на приборной панели, который обеспечивает управление всеми частотными диапазонами.

Самая высокая амплитуда входной частоты, помещенная на f.e.t. Затвор ограничивается примерно ± 2,7 В через стабилитроны D1 и D2 вместе с резистором R1.

В случае, если входной сигнал выше этого значения для обеих полярностей, соответствующий стабилитрон заземлит избыточное напряжение, стабилизируя его на уровне 2,7 В. Конденсатор C1 обеспечивает некоторую компенсацию высоких частот.

Полевой транзистор сконфигурирован как исток-повторитель, а истоковая нагрузка R4 работает как синфазный режим входной частоты. Транзистор TR2 работает как простой усилитель возведения в квадрат, выход которого вызывает включение и выключение транзистора TR3 в соответствии с приведенным ранее пояснением.

Зарядные конденсаторы для каждых 6 частотных диапазонов определяются блоком переключателей S1a. Эти конденсаторы должны быть чрезвычайно стабильными и высококачественными, такими как тантал.

Хотя на схеме конденсаторы обозначены как одиночные, их можно собрать из пары соединенных параллельно частей. Конденсатор C5, например, построен с использованием 39n и 8n2, общая емкость 47n2, в то время как C10 состоит из 100p и триммера 5-65p.

Схема печатной платы

Конструкция дорожек печатной платы и наложение компонентов для показанной выше схемы частотомера показаны на следующих рисунках

Простой измеритель частоты с использованием микросхемы 555

Следующее аналоговое устройство для измерения частоты, вероятно, самое простое, но при этом имеет достаточно точные показания частоты на прикрепленном измерителе.

Измеритель может быть с подвижной катушкой определенного типа или цифровым измерителем, настроенным на диапазон 5 В постоянного тока.

Для каждого положительного полупериода входной частоты моностабильный сигнал включается на определенное время, определяемое элементами R3/C2.

Части R7, R8, C4, C5 на выходе микросхемы работают как стабилизатор или интегратор, чтобы обеспечить достаточно стабильный постоянный ток для моностабильных импульсов ВКЛ/ВЫКЛ, чтобы счетчик мог считывать их без вибраций.

Это также позволяет выходу производить среднее непрерывное значение Dc, которое прямо пропорционально частоте входных импульсов, подаваемых на базу T1.

Однако предустановка R3 должна быть правильно отрегулирована для различных диапазонов частот, чтобы стрелка измерителя была достаточно стабильной, а увеличение или уменьшение входной частоты вызывало пропорциональное отклонение в этом конкретном диапазоне.

Аналоговый частотомер IC 555

На приведенном ниже рисунке показана схема IC 555, выполненная в виде аналогового частотомера с линейной шкалой и имеющей полную шкалу чувствительности 1 кГц. Питание схемы осуществляется через стабилизированный источник питания 6 В.

Входные сигналы для этого аналогового частотомера могут быть в форме импульсов или сигналов прямоугольной формы с размахом до 2 вольт или выше.

Транзистор Q1 усиливает этот импульсный входной сигнал, достаточный для срабатывания IC 555 на выводе № 2. Выход IC на выводе № 3 подключен к полномасштабному измерителю M1 с подвижной катушкой отклонения 1 мА. Диод D1 работает как каскад компенсации смещения с помощью умножающего резистора R5.

Всякий раз, когда IC 555, сконфигурированный как моностабильный мультивибратор, запускается входным импульсом, он создает импульс фиксированной длительности и амплитуды. Когда каждый отдельный импульс включает пиковое напряжение 6 вольт и период 1 мс, и он запускает вывод № 2 микросхемы с частотой 500 Гц, на выводе № 3 создается высокий логический сигнал 500 миллисекунд каждые 1000 миллисекунд.

Кроме того, среднее значение выхода IC 555, оцененное за этот временной интервал, может быть рассчитано как
500 миллисекунд/1000 миллисекунд x 6 вольт = 3 вольта или половина 6 вольт.

Аналогично, если входная частота составляет 250 Гц, создается высокий импульс длительностью 250 мс через каждые 1000 мс. В результате среднее выходное напряжение микросхемы теперь равно 250 мс/1000 мс x 6 вольт = 1,5 вольт или четверть 6 вольт.

Это показывает, что среднее значение выходного напряжения схемы, испытанное в пределах реального общего количества импульсов, прямо пропорционально повторяющейся частоте моностабильного мультивибратора. Мы можем получить только среднее или среднее значение измерителей с подвижной катушкой. На схеме показан измеритель на 1 мА, включенный последовательно с множительным резистором R5. Этот резистор R5 регулирует чувствительность измерителя при отклонении на полную шкалу примерно 3,4 вольта. Измеритель подключен, чтобы отображать среднее значение выходного сигнала мультивибратора, а его отображение мгновенно пропорционально входной частоте.

Используя номиналы деталей, указанные на схеме аналогового частотомера, он настроен на получение полного отклонения на частоте 1 кГц. Для настройки схемы сначала на указанный выход подается прямоугольная волна частотой 1 кГц, а потенциометр полной шкалы R7 (он регулирует длину импульса) настраивается и фиксируется для обеспечения полномасштабного измерения на измерителе. .

Сделать беспроводной измеритель частоты на базе Arduino

— Реклама —

В этом проекте описывается беспроводной измеритель частоты на основе Arduino, предназначенный для измерения частоты синусоидальных сигналов переменного тока в диапазоне от 50 Гц до 3 кГц. Авторские прототипы передатчика и приемника показаны на рис. 1 и 2 соответственно.

Рис. 1: Авторский прототип стороны передатчикаРис. 2: Авторский прототип беспроводного измерителя частоты (сторона приемника)

Блок-схемы сторон передатчика и приемника показаны на рис. 3 и 4 соответственно.

Рис. 3: Блок-схема стороны преобразователяРис. 4: Блок-схема стороны приемника

Схема и работа

— Реклама —

Основные компоненты, используемые в проекте Wireless Frequency Meter, и их роль описаны ниже.

Arduino Uno

Arduino Uno — это плата разработки на базе микроконтроллера (MCU) AVR ATmega328P с шестью контактами аналогового ввода и четырнадцатью контактами цифрового ввода-вывода. MCU имеет 32 КБ флэш-памяти ISP, 2 КБ RAM и 1 КБ EEPROM. Плата обеспечивает возможность последовательной связи через UART, SPI и I2C.

MCU может работать на тактовой частоте 16 МГц. В нашем проекте на стороне приемника используется Arduino Uno. Контакт 5 цифрового ввода/вывода используется как входной контакт и подключен к контакту DATA модуля RX 434 МГц. Цифровые контакты ввода-вывода 7, 8, 9, 10, 11 и 12 Arduino используются для взаимодействия с ЖК-дисплеем 16 × 2 для отображения значения измеренной частоты.

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды (1N4007) используются для преобразования переменного входного сигнала в пульсирующий постоянный ток на стороне передатчика.

MCT2E

Микросхема оптопары MCT2E используется для изоляции входной стороны от следующего каскада, а также для получения сигналов пульсирующей формы постоянного тока на стороне передатчика.

ЖК-дисплей

ЖК-дисплей 16×2, расположенный на стороне приемника, используется для отображения значения частоты. Он сопрягается с платой Arduino Uno в четырехбитном режиме. Контакты LCD RS, EN, D4, D5, D6 и D7 подключены к цифровым контактам ввода-вывода 12, 11, 7, 8, 9 и 10 Arduino соответственно.

Модули TX-RX 434 МГц

Модули передатчика (TX) и приемника (RX) 434 МГц используются для передачи и приема радиочастотных (RF) сигналов между двумя устройствами. Несущая частота используемого здесь модуля составляет 434 МГц.

Схемы передатчика и приемника показаны на рис. 5 и 6 соответственно.

Рис. 5: Принципиальная схема стороны преобразователяРис. 6: Принципиальная схема на стороне приемника

Загрузить исходную папку:

нажмите здесь

Сигнал, частота которого должна быть измерена, подается на входные клеммы тестового сигнала, как показано на принципиальной схеме на стороне передатчика (рис. 5). В данном частотомере тестовый сигнал должен быть переменным и его амплитуда не должна превышать 10В от пика к пику.

Следующий каскад представляет собой мостовой выпрямитель, который преобразует переменный сигнал в полностью выпрямленный пульсирующий сигнал постоянного тока. Затем сигнал подается на контакт 1 оптопары MCT2E. Вывод 1 подключен к аноду внутреннего светодиода оптопары. С помощью оптопары производятся шипы. Частота сигнала вдвое больше частоты входного тестового сигнала. Сигнал подается на контакт DATA 434 МГц TX.

На стороне приемника модуль RX 434 МГц демодулирует принятый сигнал. Контакт DATA RX 434 МГц подключен к контакту 5 цифрового ввода-вывода Arduino Uno, который вычисляет частоту тестового сигнала и отображает ее на ЖК-дисплее и последовательном мониторе Arduino IDE. Частоты тестового сигнала 1576 Гц и 239 Гц9 Гц, отображаемые на последовательном мониторе, показаны на рис. 7.

Рис. 7: Частоты тестовых сигналов (1576 Гц и 2399 Гц), отображаемые на последовательном мониторе

диапазон от 50Гц до 3кГц.

Компоненты, используемые в проекте, перечислены в таблице 1.

Программное обеспечение

Arduino IDE 1.6.5 используется для программирования Arduino Uno. Выберите правильный COM-порт и плату в меню «Инструменты» в среде IDE. Загрузите исходный код freq_meter_wl_1.ino на плату. В меню «Инструменты» Arduino IDE откройте монитор последовательного порта и выберите нужную скорость передачи данных (9).Здесь используется 600) для отображения частоты на последовательном мониторе.