Схема частотомера на микроконтроллере до 450 мгц: Схемы частотомеров, самодельные измерители частоты — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Схемы частотомеров, самодельные измерители частоты

Высокочастотная приставка к низкочастотному частотомеру

Частотомеры, сделанные на основе микросхем К561 (CD40) или микроконтроллеров обычно предназначены для измерения частоты не более 1 Мгц. А частотомеры в составе мультиметров DT9206A всего до 20 кГц. Программные частотомеры, использующие в качестве входа звуковую карту компьютера — до 40 кГц. Но …

0 873 0

Простой частотомер на 5МГц (ATtiny2313, DV-162)

Схема самодельного частотомера без входного узла, выполненный на микроконтроллере AT-tiny2313 и жидкокристаллическом дисплее DV-162. Схема с минимальным набором навесных элементов. Модуль предназначен для встраивания в лабораторные генераторы, а так же для построения на его основе частотомера …

2 2288 1

Схема частотомера на 1Гц — 10МГц (CD4060, CD4017, CD4001, HCF4026BEY)

Принципиальная схема простого частотомера, построенного на микросхемах HCF4026BEY, диапазон измеряемых частот от 1Гц до 10МГц. Сейчас радиолюбителям стала доступна зарубежная элементная база, а, подчас, она бывает даже доступнее отечественной. Вот пример, — искал счетчики К176ИЕ4 чтобы сделать …

2 3827 0

Цифровой индикатор частоты, частотомер 1Гц-10кГц (К176ИЕ12, К176ТМ2, К176ИЕ4)

Действие цифрового частотомера основано на измерении числа входных импульсов в течение образцового интервала времени в 1 секунду. Исследуемый сигнал подают на вход формирователя импульсов, который собран на транзисторе VT1 и элементе DD3.1, который вырабатывает электрические колебания прямоугольной …

5 5113 0

Схема частотомера на 1Гц-100КГц (CD4001, CD4026, CD4040)

Не сложная схема самодельного пятиразрядного частотомера с пределами измерений от 1Гц до 99999Гц, выполнен на микросхемах CD4001, CD4026, CD4040. Принципиальная схема пятиразрядного частотомера 1Гц до 99999Гц (CD4001, CD4026, CD4040). Это простой частотомер для измерения частоты …

2 5466 7

Схема широкополосного делителя частоты, приставка к мультиметру (5Гц-20МГц)

Принципиальная схема самодельной приставки к мультиметру для измерения частоты в пределах 5Гц-20МГц. В некоторых цифровых мультиметрах, например, MY64, MY68, М320, M266F имеется встроенная функция измерения частоты, благодаря чему мультиметр может использоваться как цифровой частотомер …

0 5756 0

Схема самодельного частотомера 0-100 кГц (4060, 4017, 4026)

Этот частотомер может работать и как самостоятельное устройство, так и всоставе генератора ЗЧ в качестве его цифровой шкалы. Частотомер предназначен для измерения частоты в пределах до 100 кГц. (0-99999 Гц). Схема состоит из входного усилителя на транзисторе VТ1, измерительного счетчика …

2 5920 0

Схема простого самодельного НЧ частотомера (до 10 КГц)

Частотомер, схема которого приведена ниже, может быть использован в качестве цифровой шкалы для какого-то устройства, к примеру для лабораторного генератора звуковой частоты (ЗЧ). Он измеряет частоту от 1 до 99999 Гц. Входное напряжение сигнала должно быть не ниже 0,5-0,6V. Но, при использовании …

0 4717 0

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 …

0 5835 0

Схема частотомера на цифровых микросхемах (до 1МГц)

Частотомеры, построенные по «медленной» схеме популярны среди радиолюбителей потому, что их схема проще и не требует применения регистров или триггеров для запоминая данных предыдущего измерения. Но, недостаток таких частотомеров вих медленности. Многоразрядный частотомер без переключателя …

1 6076 0

Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

Самодельный частотомер на ATTINY2313. Самодельный частотомер на ATTINY2313 Attiny2313 схемы частотомер

Очень полезный и несложный прибор, который просто незаменим в творческой лаборатории радиолюбителя, можно сделать на МК PIC16F628A. Для измерения частот до 30 Мгц и предназначен данный цифровой частотомер на распространённой микросхеме-контроллере PIC16F628A. Его принципиальная схема состоит из базового модуля, с подключенным к его счетному входу входным формирователем. Схема частотомера приведена на рисунке ниже:

Данный измерительный прибор может использоваться в двух режимах — цифровая шкала и измеритель частоты. При включении питания, частотомер переходит в тот режим, в котором он работало до последнего выключения питания. Если это был режим частотомера — в левом разряде индикатора высветится режим частотомера «F.». Так-же в младшем разряде индикатора высветится «0». Частотомер автоматически перейдет в режим измерения частоты и будет находиться в режиме ожидания. При подаче на вход какого-то сигнала, признак режима частотомера «F.» гасится и индикатор отобразит значение измеряемой частоты в килогерцах.

Схема входного формирователя частотомера — цифровой шкалы, приведена на рисунке:

Для того чтобы перейти на время измерения 0,1 сек. или 10 сек., необходимо нажать либо кнопку № 1, либо одновременно нажать кнопку № 1 и кнопку № 2 соответственно (см. раскладку клавиатуры для режима частотомера), затем дождаться изменения положения десятичной точки, после чего отпустить кнопку (кнопки). Если после этого необходимо вернуться к времени измерения 1 сек., то необходимо нажать кнопку № 2 и дождаться изменения положения десятичной точки, после чего отпустить кнопку. Для любого времени измерения десятичная точка отмечает килогерцы.

Раскладка клавиатуры режима частотомера

Кнопка № 1 0,1 сек. Переход на время измерения 0,1 сек.

Кнопка № 2 1 сек. Переход на время измерения 1 сек.
Кнопка № 1 +
кнопка № 2 10 сек. Переход на время измерения 10 сек.
(кнопки нажимаются одновременно)

Если перед выключением питания происходила работа в режиме цифровой шкалы, то при следующем включении питания будет установлен именно этот режим, а внутри режима цифровой шкалы будет установлен именно тот подрежим («минус ПЧ» или «плюс ПЧ»), в котором происходила работа до последнего выключения питания. Признаки подрежимов цифровой шкалы («L.» или «H.» соответственно) будут постоянно высвечиваться в левом разряде индикатора. При отсутствии сигнала на входе цифровой шкалы, индикатор будет показывать значение записанной в память контроллера промежуточной частоты, а при его наличии — результат вычитания или сложения частоты сигнала, присутствующего на входе цифровой шкалы, и значения промежуточной частоты, записанной в энергонезависимую память PIC контроллера.

Режим цифровой шкалы имеет 4 подрежима.
— При нажатии на кнопку № 1 происходит переход в подрежим «минус ПЧ».
— При этом, в левом разряде индикатора, высветится признак подрежима «L.».
— При нажатии на кнопку № 2 происходит переход в подрежим «плюс ПЧ».
— При этом, в левом разряде индикатора, высветится признак подрежима «H.».

В процессе «прошивки» контроллера, в его энергонезависимую память записывается значение промежуточной частоты = 5,5 мГц., но потом может будет самостоятельно записать в нее любое значение и использовать ее в качестве промежуточной. Для этого надо подать на вход ЦШ внешний сигнал с частотой, которая далее будет использоваться в качестве промежуточной. Проконтролировать значение этой частоты можно, перейдя в режим частотомера.

кнопка № 2 Запись ПЧ Копирование значения измеряемой частоты из оперативной памяти в энергонезависимую с целью дальнейшего ее использования в качестве промежуточной

При смене режима работы, меняется раскладка клавиатуры. Если кнопка № 1 находится в нажатом состоянии меньше определенного времени, то переключения в другой режим не происходит и кнопка № 1 может либо устанавливать время измерения 0,1 сек. (в режиме частотомера), либо включать подрежим «минус ПЧ» (в режиме цифровой шкалы). Если этот порог превышен, происходит переключение в другой режим. Величина этого порога — около 4 сек., и этот интервал времени отсчитывается с момента окончания цикла счета, приходящегося на момент нажатия кнопки № 1.

Снизить энергопотребление схемы частотомера можно, увеличив номиналы резисторов, соединяющих выводы порта В с индикатором. В своей конструкции использовал 9-разрядный светодиодный индикатор от советского телефона с АОН, с общим катодом и красным цветом свечения. В моем частотомере, кроме питания от сети, имеется также и батарейное питание (аккумуляторы). Печатная плата устройства приведена на рисунке:

Прошивки для микроконтроллера PIC16F84A, а также полный текст статьи на контроллере качаем тут. Схему испытал — ZU77.

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).

Технические характеристики частотомера:

измерение частоты в диапазоне 4-160 Мгц
отображение измерений на ЖК-дисплее
чувствительность 700мВ
входное напряжение, макс
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.

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.

Конструктивно прибор состоит из дисплея, образованного семью 7-сегментными светодиодными индикаторами, микроконтроллера и нескольких транзисторов и резисторов. Микроконтроллер выполняет все необходимые функции, поэтому применение каких-либо дополнительных микросхем не требуется.

Принципиальная схема прибора достаточно проста и изображена на Рисунке 2. Проект в формате Eagle (принципиальная схема и печатная плата) доступен для скачивания в секции загрузок.

Выполняемые микроконтроллером задачи просты и очевидны: подсчет количества импульсов на входе за 1 секунду и отображение результата на 7-разрядном индикаторе. Самый важный момент здесь — это точность задающего генератора (временная база), которая обеспечивается встроенным 16-разрядным таймером Timer1 в режиме очистки по совпадению (CTC mode). Второй, 8-разрядный, таймер-счетчик работает в режиме подсчета количества импульсов на своем входе T0. Каждые 256 импульсов вызывают прерывание, обработчик которого инкрементирует значение коэффициента. Когда с помощью 16-разрядного таймера достигается длительность 1 с, происходит прерывание, но в этом случае в обработчике прерывания коэффициент умножается на 256 (сдвиг влево на 8 бит). Остальное количество импульсов, зарегестрированное счетчиком, добавляется к результату умножения. Полученное значение затем разбивается на отдельные цифры, которые отображаются на отдельном индикаторе в соответствующем разряде. После этого, непосредственно перед выходом из обработчика прерывания, оба счетчика одновременно сбрасываются и цикл измерения повторяется. В «свободное время» микроконтроллер занимается выводом информации на индикатор методом мультиплексирования. В исходном коде программы микроконтроллера автор дал дополнительные комментарии, которые помогут детально разобраться в алгоритме работы микроконтроллера.

Разрешение и точность измерений

Точность измерений зависит от источника тактовой частоты для микроконтроллера. Сам по себе программный код может вносить погрешность (добавление одного импульса) на высоких частотах, но это практически не влияет на результат измерений. Кварцевый резонатор, который используется в приборе, должен быть хорошего качества и иметь минимальную погрешность. Наилучшим выбором будет резонатор, частота которого делится на 1024, например 16 МГц или 22.1184 МГц. Чтобы получить диапазон измерения до 10 МГц необходимо использовать кварцевый резонатор на частоту 21 МГц и выше (для 16 МГц, как на схеме, диапазон измерений становится немного ниже 8 МГц). Кварцевый резонатор на частоту 22.1184 МГц идеально подходит для нашего прибора, однако приобретение именно такого с минимальной погрешностью для многих радиолюбителей будет сложной задачей. В таком случае можно использовать кварцевый резонатор на другую частоту (например, 25 МГц), но необходимо выполнить процедуру калибровки задающего генератора с помощью осциллографа с поддержкой аппаратных измерений и подстроечного конденсатора в цепи кварцевого резонатора (Рисунок 3, 4).

В секции загрузок доступны для скачивания несколько вариантов прошивок для различных кварцевых резонаторов, но пользователи могут скомпилировать прошивку под имеющийся кварцевый резонатор самостоятельно (см. комментарии в исходном коде).

Входной сигнал

В общем случае на вход прибора может подаваться сигнал любой формы с амплитудой 0 … 5 В, а не только прямоугольные импульсы. Можно подавать синусоидальный или треугольный сигнал; импульс определяется по спадающему фронту на уровне 0.8 В. Обратите внимание: вход частотомера не защищен от высокого напряжения и не подтянут к питанию, это вход с высоким сопротивлением, не нагружающим исследуемую цепь. Диапазон измерений может быть расширен до 100 МГц с разрешением 10 Гц, если применить на входе соответствующий высокоскоростной делитель частоты.

Дисплей

В приборе в качестве дисплея используются семь светодиодных 7-сегментных индикаторов с общим анодом. Если яркость свечения индикаторов будет недостаточной, можно изменить номинал резисторов, ограничивающих ток через сегменты. Однако не забывайте, что величина импульсного тока для каждого вывода микроконтроллера не должна превышать 40 мА (индикаторы тоже имеют свой рабочий ток, о его величине не стоит забывать). На схеме автор указал номинал этих резисторов 100 Ом. Незначимые нули при отображении результата измерения гасятся, что делает считывание показаний более комфортным.

Печатная плата

Двухсторонняя печатная плата имеет размеры 109 × 23 мм. В бесплатной версии среды проектирования печатных плат Eagle в библиотеке компонентов отсутствуют семисегментные светодиодные индикаторы, поэтому они были нарисованы автором вручную. Как видно на фотографиях (Рисунки 5, 6, 7) авторского варианта печатной платы, дополнительно необходимо выполнить несколько соединений монтажным проводом. Одно соединение на лицевой стороне платы — питание на вывод Vcc микроконтроллера (через отверстие в плате). Еще два соединения на нижней стороне платы, которые используются для подключения выводов сегмента десятичной точки индикаторов в 4 и 7 разряде через резисторы 330 Ом на «землю». Для внутрисхемного программирования микроконтроллера автор использовал 6-выводный разъем (на схеме это разъем изображен в виде составного JP3 и JP4), расположенный в верхней части печатной платы. Этот разъем не обязательно припаивать к плате, микроконтроллер можно запрограммировать любым доступным способом.

Загрузки

Принципиальная схема и рисунок печтаной платы, исходный код и прошивки микроконтроллера —

На разработку конструкции толкнуло прочитанное на форуме по DDS замечание, что должны бы существовать и другие высокочастотные делители кроме серий 193 и 500, а также своевременно увиденная схема нового синтезатора для FM2006. После экспериментов родился простой частотомер на микросхемах LMX 2306, ATtiny 2313 и знакосинтезирующим жидкокристаллическом индикаторе BC 1602 со следующими характеристиками:

Диапазон измеряемых частот от 300 Гц до 450 МГц
Чувствительность от 50 мВ до 200 мВ
Минимальный шаг измерения:
В диапазоне от 300 Гц до 4,5МГц 1 Гц
В диапазоне от 4,5 МГц до 80 МГц 25 Гц
В диапазоне от 80 МГц до 450 МГц 100 Гц
Время измерения 0,1 сек / 1 сек
Точность измерения не хуже 0,007%
Напряжение питания 9В…15В
Ток потребления (без подсветки индикатора) 20 мА

Описание и настройка схемы (рис.1 ).

Сигнал со входа F поступает на усилительный каскад на транзисторе VT1 с которого расходится на программируемый высокочастотный делитель, входящий в состав микросхемы DD1, а также на движковый переключатель SA1, которым выбирается диапазон измерения (до 4,5МГц / выше 4,5 МГц). Далее сигнал дополнительно усиливается и поступает на микросхему DD2, которая выполняет счет частоты, вывод данных на ЖКИ и управление микросхемой DD1. Питание схемы обеспечивает стабилизатор DA1.

Переключателем SA2 выбирается время счета и соответственно точность измерения. Кнопкой SB1 проводят калибровку частотомера. Для этого на вход F подают образцовую частоту 1 МГц и нажав на SB1 удерживают ее до получения на дисплее ЖКИ показаний максимально близких к 1 МГц. В дальнейшем калибровку можно не проводить.

Также можно использовать стандартную процедуру настройки, подав на вход F любую образцовую частоту и подбором C9 и C10 добиться нужных показаний ЖКИ.

Цепочка D1, R5, R6, C7 совместно с каскадом на транзисторе VT2 расширяет выходящие с микросхемы DD1 импульсы. При подаче на вход F максимально возможной частоты, но не более 450 МГц, подбором резистора R5 добиваются устойчивых показаний ЖКИ (если осциллограф подключить к 9 ножке DD2 – должно быть что-то близкое к меандру). Конденсатор C7 в собранной нами конструкции переместился на коллектор VT2.

Разъем Prog служит для внутрисхемного программирования ATtiny 2313. Если же микросхема будет прошита в программаторе, то разъем не впаивается. Микросхему лучше установить в панельку.

Детали.

Постоянные резисторы и керамические конденсаторы типоразмера 0805 (поверхностный монтаж). Транзистор VT1 КТ368 заменим на КТ399, VT2 КТ368 – на менее высокочастотный КТ315 (с корректировкой платы). Микросхема DD2 ATtiny 2313-20 (с тактовой частотой до 20 МГц) в DIP корпусе установлена со стороны печатных проводников. DA1 (устанавливается также со стороны печати) — любой 5-ти вольтовый стабилизатор с током более 1 А, но если не использовать подсветку ЖКИ, то можно применить и слаботочный 78L05. Кварцевый резонатор Q1 – 11,0592 МГц в любом исполнении. Переключатели SA1 и SA2 – B1561(DPDT) или SS21 с длиной рычажка более 5 мм. Кнопка тактовая SB1 – TS-A1PS (TS-A2PS, TS-A3PS, TS-A4PS, TS-A6PS). Индикатор BC1602 или BC1601, BC1604, а также подобный с контроллером HD-44780 других фирм изготовителей. Проверять соответствие выводов обязательно! Диод VD2 1N4007 заменим на любой с подходящим рабочим током. Разъем питания – серии AUB 3,5 мм стерео или подобный с некоторой корректировкой платы. Для подачи питания используется любой маломощный сетевой адаптер с подходящим напряжением. Сигнал на плату подается по одножильному проводу диаметром примерно 0,8 мм и длиной 5-8 см.

Можно исключить из схемы C4, R4 и переключатель SA1, подключив C8 перемычкой к базе VT2. 6 ножка DD2 должна висеть в воздухе. В таком варианте нижней граничной частотой становится 1,5 МГц.

Печатная плата разведена в Sprint-Layout и изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита (рис. 2 ).

Частотомер на микроконтроллере ATtiny2313 . Схема отличается простотой и надежностью. Частотомер позволяет измерять частоты до 65 кГц. Программа для микроконтроллера написана на BascomAVR. Отображение частоты на дисплее 16*2. Напряжение питания устройства от 5 до 9 вольт.

Счет импульсов происходит путем подсчитывания импульсов по нарастающему фронту на ноге 9 (PD.5/T1 и вход таймера Timer1). Для защиты входа от перенапряжения включены два диода 1N4148 и резистор на 10кОм. Отображение происходит на любой дисплей 16*2 , но обязательно с контроллером HD44780 или аналогичным KS066.

Программа написана на бэйсике в среде BascomAVR. Демо версия имеет ограничение по размеру кода в 4 Кб, чего вполне достаточно. Скачать BascomAVR с официального сайта разработчика. В программе используются два таймера: таймер0 для отсчета фиксированных интервалов времени, в нашем случае 1 секунда(можно поэкспериментировать с этим значением), а таймер1 считает пришедшие импульсы за это время. Стоит отметить, что счет импульсов будет вестись только в том случае, если уровень сигнала на ноге 9 будет соответствовать уровню лог. «1» (порядка 3-5 вольт). Timer0 работает на частоте тактирования микроконтроллера т.е 8МГц, делитель тактовой частоты не включён.

Самодельный частотомер на ATTINY2313. Самодельный частотомер на ATTINY2313 Простой частотомер на attiny2313 с динамической индикацией

Частотомер с хорошими характеристиками, позволяющий измерять частоты от 1Гц до 10 МГц (9,999,999) с разрешением в 1 Гц во всем диапазоне. Идеален для функиональных генераторов, цифровых шкал или как отдельное устройство. Дешев и легок в изготовлении, собран из доступных деталей, имет небольшой размер и может быть смонтирован на панели многих устройств.

Схема состоит из семи 7-сегментных индикаторов, AVR ATtiny2313 и нескольких транзисторов и резисторов. AVR делает всю работу, и дополнительные микросхемы не нужны. Микроконтроллер считает количество импульсов, пришедших на его вход за 1 секунду и отображает это число. Сама важная вещь — это очень точный таймер, и он реализован на 16-битном Timer1 в режиме CTC. Второе, 8-битный счетчик работает как Counter0 и считает импульсы на входе T0. Каждые 256 импульсов он вызывает прерывание, в котором программа увеличивает множитель. Когда мы получаем 1-секундное прерывание, содержимое множителя умножается на 256 (сдвиг влево на 8 бит). Остаток импульсов, которые посчитал счетчик записывается в регистр и добавляется к результату умножения. Это значение затем разбивается на отдельные цифры, которые отображаются на индикаторах. После этого, перед выходом из 1-секундного прерывания, оба счетчика одновременно сбрасываются и измерение начинается заново. В свободное от прерывания время контроллер занимается динамической индикацией.

Разрешение и точность:
Точность зависит от тактового генератора. Кварц должен быть хорошего качества и иметь как можно меньший ppm (допуск). Будет лучше, если частота будет кратна 1024, например, 16 МГц или 22.1184 МГц. Для измерения частоты до 10 МГц, надо использовать кварц не меньше, чем на 21 МГц, например, 22.1184 МГц. Частотомер может измерять частоту до 47% от частоты собственного кварца. Если есть хороший промышленный частотомер, то можно откалибровать схему добавлением подстроечного конденсатора (1пФ-10пФ) между одним из выводов кварца и землей, и подстроить частоту в соответствии с показаниями промушленного частотомера.

В архиве с исходниками есть несколько вариантов под разные кварцы, но вы можете скомпилировать свой вариант.

Форма сигнала:
В принципе, устройство понимает любую форму сигнала от 0 до 5V, не только прямоугольные импульсы. Синусоида и теугольные импульсы сичтаются по заднему фрону при переходе его ниже 0.8V.

В устройстве нет защиты от превышения входного напряжения выше 5 вольт.

Устройство имеет высокоомный вход и не нагружает тестируемую схему – вы даже можете измерить частоту переменного тока в сети 220 вольт, прикоснувшись ко входу пальцем. Частотомер может быть переделан для измерения частоты до 100 МГц с шагом 10 Гц путем добавления на вход быстродействующего делителя.

Дисплей:
Использовано семь семисегментных индикаторов с общим анодом в режиме динамической индикации. Если яркость получается недостаточной, можно уменьшить значения токоограничивающих резисторов, но нужно помнить, что максимальный импульсный ток каждого вывода микроконтроллера составляет 40 мA . По умолчанию сопротивление резисторов 100 Ом. Незначащие нули гасятся програмно. Значения обновляются каждую секунду.

Печатная плата:
Двусторонняя печатная плата размером 109mm x 23mm – к сожалению, 7 индикаторов не влезли в рабочее пространство бесплатной версии Eagle, поэтому они нарисованы от руки. На плате нужно сделать 3 соединения проводом — первое — соединение питания и вывода VCC контроллера – это соединение показано на слое silkscreen. Два других соединяют десятичные точки индикаторов с резисторами на 330 Ом расположенными на слое bottom. Сверху платы расположен коннектор Atmel ISP-6. Контакт 1 первый со стороны кварца. Этот коннектор необязателен и нужен только для программирования контроллера. Индикаторы должны припаиваться на некотором расстоянии от платы, чтобы можно было подлезть паяльником к выводам, припаиваемым с верхней стороны платы.

Диапазон измеряемых частот от 300 Гц до 450 МГц
Чувствительность от 50 мВ до 200 мВ
Минимальный шаг измерения:
В диапазоне от 300 Гц до 4,5МГц 1 Гц
В диапазоне от 4,5 МГц до 80 МГц 25 Гц
В диапазоне от 80 МГц до 450 МГц 100 Гц
Время измерения 0,1 сек / 1 сек
Точность измерения не хуже 0,007%
Напряжение питания 9В…15В
Ток потребления (без подсветки индикатора) 20 мА

Описание и настройка схемы (рис.1 ).

Детали.

Особенностью первой схемы частотомера на микроконтроллере AVR является то, что она работает вместе с компьютером и подсоединена к материнской плате через разъем IRDA. От этого же разъема конструкция получает питание. Вторая схема частотомера базируется на микроконтроллере Attiny2313 и способна измерять частоту до 10 мГц. Третья рассмотренная конструкция частотомера построена на базе легендарной платы Arduino, основа которой также микроконтроллер AVR.

Схема частотомера состоит из микропроцессора Attiny2313 и двоичного счетчика 74AC161. Входящий сигнал для усиления следует на транзистор VT1, затем с его коллекторного вывода он поступает на вход «С» двоичного счётчика. Контроль за работой счетчика закреплен за МК Attiny2313, который осуществляет обнуление, останавливает или запускает счет путем подачи управляющего сигнала на десятый вывод.

Непродолжительной подачей логического нуля на вход сброса двоичного счётчика, МК обнуляет его, а после этого, отправляет уровень логической единицы на входе ЕР, запускает его работу. Затем, он считает импульсы с выхода старшего разряда счетчика в течение полусекунды.

Частотомер на микроконтроллере AVR. Сигналы данных на компьютер идут с порта PD6 Attiny2313. Линия порта РВ1 используется для сигналов синхронизации следующие от компьютера.

В начальный момент времени МК генерирует стартовый импульс продолжительностью около 1,6 мкс после чего идет пауза. Программа время от времени обращается к порту 2F8H и при регистрации байта, инициирует передачу синхроимпульсов. Данные синхроимпульсы пойдут при отправке числа ноль в инфракрасный порт компьютера. Состав импульсов: Первый бит стартовый и 8 бит число ноль.

При обнаружении уровня логической единицы, микроконтроллер начинает передачу, отправляя 1-й стартовый импульс устанавливая логическую единицу на линии данных и дожидается спада по линии синхронизации, для того чтобы было можно отправить импульсы данных. Если бит данных нулевой, то выставляется «1» .

Так как скорости передачи и приёма одинаковы, это позволяет получить независимость от заданной скорости ИК порта компьютера.

Фъюзы для программы Ponyprog и сама прошивка доступна по зеленой ссылке чуть выше.

В этом простом проекте частотомера, контроллер Arduino считывает напряжение, затем высчитывает его частоту и посылает данные через USB UART в компьютер, на котором необходимо установить программу считывания и визуализации данных, приложение и скетч в архиве для скачки.

Плата Arduino генерирует точную односекундную временную основу для счетчика с помощью каскадирования двух таймеров timer0 и timer2. Связь между цифровыми входами 3 и 4 соединяет выход таймера 2 (250 Гц) со входом таймера 0. Программный код ожидает, когда выход таймера 0 станет положительным, и начинает отсчет частоты входного сигнала таймером 1. Timer1 – это 16-разрядный таймер, он переполняется при достижении значения 2 16 , после этого, изменяется значение регистра переполнения overF. В конце первой секунды записывается 16-разрядный регистр. Затем Arduino отправляет на ПК 6 байтов данных. Схема подключения к Arduino простая, и ее можно,посмотреть на фото ниже.

Сначала Arduino необходимо подсоединить к компьютеру, а только потом запустить приложение на Visual Basc 6. Приложение ищет Com-порт, отправляя байты и ожидает их обратное принятие. Это занимает пару секунд. Приложение должно быть обязательно отключено, в тот момент когда вы прошиваете плату через Arduino IDE. Частотный вход платы Ардуино представляет собой уровни сигнала TTL, при слабом сигнале необходимо добавить усилитель.

Построенный . Он позволяет измерять частоты до 10 МГц в четырех автоматически переключаемых диапазонах. Наименьший диапазон имеет разрешение 1 Гц.

Технические характеристики частотомера

Диапазон 1: 9,999 кГц, разрешение 1 Гц.
Диапазон 2: 99,99 кГц, разрешение до 10 Гц.
Диапазон 3: 999.9 кГц, разрешение до 100 Гц.
Диапазон 4: 9999 кГц, разрешение до 1 кГц.

Описание частотомера на микроконтроллере

Микроконтроллер Attiny2313 работает от внешнего кварцевого генератора с тактовой частотой 20 МГц (это максимально допустимая частота). Точность измерения частотомера определяется точностью данного кварца. Минимальная длина полупериода измеряемого сигнала должна быть больше, чем период кварцевого генератора (это связано с ограничениями архитектуры микроконтроллера ATtiny2313). Следовательно, 50 процентов от тактовой частоты генератора составляет 10 МГц (это максимальное значение измеряемой частоты).

Установка фьюзов (в PonyProg):

Принцип работы частотомера на микроконтроллере avr. Самодельный частотомер на ATTINY2313. Программное обеспечение микроконтроллера

Диапазон измеряемых частот от 300 Гц до 450 МГц
Чувствительность от 50 мВ до 200 мВ
Минимальный шаг измерения:
В диапазоне от 300 Гц до 4,5МГц 1 Гц
В диапазоне от 4,5 МГц до 80 МГц 25 Гц
В диапазоне от 80 МГц до 450 МГц 100 Гц
Время измерения 0,1 сек / 1 сек
Точность измерения не хуже 0,007%
Напряжение питания 9В…15В
Ток потребления (без подсветки индикатора) 20 мА

Описание и настройка схемы (рис.1 ).

Детали.

В архиве с исходниками есть несколько вариантов под разные кварцы, но вы можете скомпилировать свой вариант.

В устройстве нет защиты от превышения входного напряжения выше 5 вольт.

Технические характеристики частотомера:

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

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

Технические характеристики частотомера

Диапазон 1: 9,999 кГц, разрешение 1 Гц.
Диапазон 2: 99,99 кГц, разрешение до 10 Гц.
Диапазон 3: 999.9 кГц, разрешение до 100 Гц.
Диапазон 4: 9999 кГц, разрешение до 1 кГц.

Описание частотомера на микроконтроллере

Установка фьюзов (в PonyProg):

В статье мы рассмотрим, как построить маленький, дешевый и простой частотомер, способный измерять частоту до 40 МГц с ошибкой ниже 1%. Подобной точности вполне достаточно для отладки большинства собственных аналоговых и цифровых устройств. Прибор позволит Вам проанализировать многие аспекты работы схем.

Принципиальная схема частотомера изображена на рисунке 1.

Рис.1. Принципиальная схема прибора

Частотомер собран на макетной плате, основой является микроконтроллер ATmega16 компании Atmel, источником тактовой частоты является внутренний RC осциллятор 8 МГц (это необходимо помнить при программировании микроконтроллера). Дополнительно, во входной части используется 4-битный счетчик 74HC191 в качестве делителя измеряемой частоты на 16 до подачи ее на вход микроконтроллера. Как видно, используется только выход Q3 счетчика, частота на этом выходе будет равна входной частоте деленной на 16.

Вход прибора (щуп) – точка W1, которая напрямую подключена к порту микроконтроллера PB0 и, через делитель, к порту PB1.

Для отображения значения измеренной частоты используется 4-разрядный семисегментный светодиодный индикатор с общим анодом. Такое решение сокращает количество проводников для подключения индикатора. В случае отсутствия дисплея указанного типа, возможно применение различных типов семисегментных индикаторов, однако потребуется адаптация программного обеспечения микроконтроллера.

Схема расположения и назначение выводов примененного индикатора изображена на рисунке 2.

Рис.2. Расположение и назначение выводов примененного 4 разрядного светодиодного индикатора .

Выводы E1…E4 используются для включения соответствующих разрядов (E1 – для включения правого младшего разряда).

Каждая линия ввода/вывода микроконтроллера ATmega16 может обеспечить выходной ток до 40 мА, поэтому нам нет необходимости использовать транзисторы и сигналы управления дисплеем (E1…E4) подключены непосредственно к порту микроконтроллера.

Коннектор для внутрисхемного программирования микроконтроллера J1. После сборки и программирования микроконтроллера Вам потребуется калибровка прибора, настройка некоторых переменных (например, для увеличения яркости дисплея, уменьшения мерцания дисплея). Другими словами Вам потребуется обновление ПО микроконтроллера, и поэтому указанный коннектор необходимо установить на плату.

Алгоритм измерения частоты

Все мы знаем, что частота – это количество повторяющихся импульсов за единицу времени. Однако, измерение частоты с помощью цифровых приборов, например, с помощью микроконтроллера, который имеет свои ограничения, требует некоторых исследований для достижения необходимых результатов.

Максимальная частота, которая может быть обработана счетчиком микроконтроллера ATmega16, не может превышать тактовую частоту, деленную на 2.5. Обозначим максимальную частоту – F max . Тактовая частота для нашего микроконтроллера – 8 МГц, следовательно напрямую мы можем измерять сигналы с частотой до 3.2 МГц. Для измерения частоты выше этого уровня мы используем 4-битный счетчик в качестве делителя входной частоты. Теперь мы можем измерять частоты в 16 раз превышающие F max , но здесь накладывается ограничение со стороны счетчика 74191 и фактическая максимальная измеряемая частота не превышает 40 МГц.

Алгоритм, который был разработан, проводит измерение оригинальной (входной) частоты (обозначимF o ) и частоты получаемой с делителя (обозначим F d ). Пока соблюдается условие, что частота меньшеF max выполняется условие:

F o = 16 × F d ;

Но по мере приближении F o к F max , все больше импульсов должны быть обработаны и выражение выше примет вид:

F o d ;

Следовательно предел измерения микроконтроллера может быть автоматически обнаружен.

Частотомер начинает делать измерение оригинальной частоты (обработка и отображение значений на дисплее), и как только обнаруживает приближение к максимальной частоте F max (с использованием указанного выше метода), выбирает для измерения частоту после делителя.

Алгоритм суммарно изображен на диаграмме (рис. 3)

Рис.3 Алгоритм работы частотомера на микроконтроллере

Программное обеспечение микроконтроллера

Исходный код программы микроконтроллера снабжен подробными комментариями, но некоторые моменты требуют отдельного разъяснения:

код разработан так, что измеренное значение отображается на индикаторе в «кГц». Например, если Вы видите на дисплее значение «325.8» – это означает 325.8 кГц, значение «3983» – это 3983 кГц (или 3.983 МГц).
Таймер/счетчик 0 микроконтроллера используется для подсчета входных импульсов напрямую;
Таймер/счетчик 1 микроконтроллера используется для подсчета входных импульсов после делителя на 16;
Таймер/счетчик 2 сконфигурирован как таймер с предварительным делителем на 1024 (частота CPU делится на 1024). Используется для вызова алгоритма вычисления и выбора частоты каждый период T таймера. В нашем проекте Т = 1024 × 256/F cpu .
Константа «factor», определенная в начале программы значением «31.78581», должна быть откалибрована измерением эталонной частоты. Вычисляется по выражению:

factor = F cpu /(1024 × 256)=8.E6/(1024×256)=30.51757

Функция Anti-Flickering (устранение мерцания индикатора) довольна сложна, но очень эффективна, особенно при измерении непостоянных частот. Данная функция полностью избавляет индикатор от быстрого переключения между различными значениями, продолжая отображать точное значение, и быстро изменяет показания, если измеренная частота действительно изменилась.

Примечание

Микроконтроллер ATmega16 поставляется с заводскими установками, при которых настроен на работу от внутреннего RC осциллятора 1 МГц. Необходимо с помощью последовательного программатора установить Fuse-биты CKSEL3..0 в значение «0100», что соответствует включению внутреннего RC осциллятора 8 МГц.

ПРИЛОЖЕНИЯ:

— Исходный код программы микроконтроллера

Перевод: Vadim

ЧАСТОТОМЕР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Если на момент включения питания, на входе частотомера присутствует измеряемый сигнал, то, после включения питания, признак работы частотомера «F.», высветится в течение 1-й секунды, а затем погаснет.
Для того чтобы перейти на время измерения 0,1 сек. или 10 сек., необходимо нажать либо кнопку № 1, либо одновременно нажать кнопку № 1 и кнопку № 2 соответственно (см. раскладку клавиатуры для режима частотомера), затем дождаться изменения положения десятичной точки, после чего отпустить кнопку (кнопки). Если после этого необходимо вернуться к времени измерения 1 сек., то необходимо нажать кнопку № 2 и дождаться изменения положения десятичной точки, после чего отпустить кнопку. Для любого времени измерения десятичная точка отмечает килогерцы.

Раскладка клавиатуры режима частотомера
Кнопки Время измерения Пояснения
Кнопка № 1 0,1 сек. Переход на время измерения 0,1 сек.
Кнопка № 2 1 сек. Переход на время измерения 1 сек.
Кнопка № 1 +
кнопка № 2 10 сек. Переход на время измерения 10 сек.
(кнопки нажимаются одновременно)

Раскладка клавиатуры режима цифровой шкалы:
Кнопки Время измерения Пояснения
Кнопка № 1 «минус ПЧ» Промежуточная частота вычитается из
измеряемой частоты
Кнопка № 2 «плюс ПЧ» Промежуточная частота суммируется с
измеряемой частотой
Кнопка № 1 +
кнопка № 2 Установка ПЧ Запись в оперативную память значения
измеряемой частоты (ПЧ)
Повторно:
Кнопка № 1 +
кнопка № 2 Запись ПЧ Копирование значения измеряемой частоты из оперативной памяти в энергонезависимую с целью дальнейшего ее использования в качестве промежуточной

Прошивки для микроконтроллера PIC16F84A, а также полный текст статьи Цифровой частотомер на контроллере качаем тут. Схему испытал — ZU77.

Originally posted 2019-05-12 12:08:35. Republished by Blog Post Promoter

PLJ-8LED: 8-значная цифровая шкала и частотомер | hardware

Модуль PLJ-8LED-C это недорогая 8-значная цифровая шкала, предназначенная для отображения рабочей частоты трансивера и другого подобного оборудования. Он может быть также использован как удобный инструмент для измерения частоты.

[Общее описание]

Основные возможности модуля включают следующее:

• Логическим ядром устройства служит микроконтроллер PIC16F648A компании Microchip.
• Устройство может измерять частоты до 2.4 ГГц.
• Опорным генератором, определяющим точность измерений, служит температурно-компенсированный управляемый напряжением кварцевый генератор (13.000 МГц VC-TCXO в корпусе 5032, со стабильностью частоты ±2.5 ppm).
• Уникальный алгоритм управления точным временем измерения (без использования прерывания таймера).
• Время измерения (от него зависит частота обновления дисплея) может быть 0.01, 0.1 и 1.0 секунд, что обеспечивает отображение частоты в реальном времени.
• Один коннектор для подачи измеряемой частоты поддерживает три режима измерения (Low channel / High channel / Auto mode).
• Можно настроить режимы учета промежуточных частот, чтобы добавлять их или вычитать из результата измерения частоты (режимы цифровой шкалы).
• Восемь цифр семисегментного светодиодного (LED) яркого дисплея высотой 0.56 дюйма (1.42 см). Яркость свечения цифр настраивается 8 градациями, с завода по умолчанию установлена максимальная яркость.
• Автоматическое гашение начальных нулей, выбираемый фильтр отображения недостоверной частоты, опциональная очистка последнего бита.
• Элегантно разработанная схема предоставляет простое управление устройством с помощью двух кнопок.
• Настройки сохраняются автоматически, и восстанавливаются при включении питания.
• Напряжение питания 9V .. 15V (с защитой от переполюсовки), ток потребления максимум 160 мА (для красных цифр LED-дисплея, настройка яркости 8).
• Размеры 125.5 x 25.5 x 21.5 мм, вес 46 грамм.

Параметры измерений. Схема модуля содержит буферные входные каскады на двухзатворных полевых транзисторах, что сделано с целью повысить входное сопротивление. Есть 3 режима работы: Low channel (канал низкой частоты), High channel (канал высокой частоты, используется входной делитель на 64), Auto Channel (автоматический выбор канала в зависимости от частоты).

Параметры Low channel (НЧ канал):

Диапазон измеряемых частот 0.1 МГц .. 60 МГц

Точность ± 100 Гц (время измерения 0.01 сек)
± 10 Гц (время измерения 0.1 сек)
± 1 Гц (время измерения 1 сек)

Чувствительность 0.1 МГц .. 10 МГц лучше 60 mVpp
10 МГц .. 60 МГц лучше 60 mVpp
60 МГц .. 75 МГц не указано.

Параметры High channel (ВЧ канал):

Диапазон измеряемых частот 20 МГц .. 2.4 ГГц

Точность ± 6400 Гц (время измерения 0.01 сек)
± 640 Гц (время измерения 0.1 сек)
± 64 Гц (время измерения 1 сек)

Чувствительность 20 МГц .. 30 МГц лучше 100 mVpp
30 МГц .. 60 МГц лучше 50 mVpp
60 МГц .. 2.4 ГГц не указано.

Auto Channel. В зависимости от частоты входного сигнала счетчик будет автоматически выбирать ВЧ или НЧ канал (порог переключения 60 МГц). Если входной сигнал больше 60 МГц, но сигнал недостаточно мощный, из-за чего автоматическое переключение канала срабатывает ненадежно, есть возможность вручную выбрать канал ВЧ.

Настройка ПЧ (IF). Реализована двухступенчатая настройка значения промежуточной частоты, что необходимо для супергетеродинных систем приема с одинарным и двойным преобразованием ПЧ. Диапазон настройки ПЧ составляет 0 .. 99.9999 МГц, минимальный инкремент настройки 100 Гц. Можно конфигуровать смещение ПЧ в плюс или минус.

Внешние интерфейсы

DC IN (питание): HX2.54-2P socket
RF IN (вход сигнала): HX2.54-2P socket
ICSP (интерфейс программирования): 2.54-6P Pin

[Функционирование и использование]

Примечание: эта диаграмма показывает компоненты канала ВЧ (High channel, Ch H) в правой части платы. Компоненты канала НЧ (Low channel) расположены на другой стороне печатной платы, под LED-дисплеем.

Подготовка к работе:

1. Перед подключением питания проверьте его полярность и уровень. Это должно быть постоянное напряжение DC 9V .. 15V, стабилизированное или по крайней мере не стабилизированное, но снабженное фильтрующим конденсатором 2000 мкФ после диодного моста.

2. Вход сигнала (2 вывода) может быть подключен напрямую к измеряемому источнику частоты или к антенне.

Настройка модуля. Структура меню управления модулем показана на диаграмме ниже. Красным цветом показаны символы на дисплее, синим цветом показан мигающий символ.

Управление временем измерения:

Системный сброс:

Выбор ПЧ. Может быть выбрана одна из двух промежуточных частот с помощью вывода 4 интерфейса программирования ICSP. Если вывод 4 подтянут к высокому логическому уровню или оставлен не подключенным (лог. 1), то используется ПЧ1. Если вывод 4 притянут к земле (низкий логический уровень, лог. 0), то выбирается ПЧ2.

Каждая из этих частот ПЧ может быть запрограммирована независимо на нужное значение и нужное смещение (добавление или вычитание из измеренной частоты). Настройка ПЧ1 программируется, когда на выводе 4 уровень лог. 1, и ПЧ2 программируется, когда на выводе 4 лог. 0.

На заводе по умолчанию запрограммирована конфигурация ПЧ1, когда вывод 4 оставлен не подключенным. Если ПЧ1 настроена на 0, то модуль работает как простой частотомер, и настройка смещения вверх/вниз игнорируется.

Вывод 3 (GND) и вывод 4 интерфейса программирования ICSP размещены рядом на коннекторе, поэтому на них удобно подключить либо стандартную перемычку, либо 2-выводный соединитель (2P DuPont connector), подключенный к замыкающему переключателю. На рисунке ниже эти выводы ICSP-интерфейса показаны красным кружком.

Измерение частот. Анализируемый по частоте сигнал должен быть подключен ко входу RF IN. Это может быть сигнал выхода локального генератора трансивера или другая тестовая точка выдачи сигнала, желательно снабженная буфером. После подачи сигнала LED-дисплей будет показывать частоту в реальном времени.

Схема модуля разработана таким образом, что имеет вход с высоким сопротивлением, что помогает снизить нагрузку на источник сигнала, когда частота не очень высока. Однако измеряемый сигнал должен иметь уровень не меньше 60 mVpp. Например, сигнал гетеродина широко используемых смесителей NE602/NE612 слишком слаб, чтобы модуль мог стабильно показывать значение его частоты (в этом случае требуется буферный усилительный каскад).

Дополнительные замечания:

• В комплекте идут два кабеля Xh3.54-2P 20 см. Обратите внимание, что цвета проводов обозначают правильную полярность (земля черный, плюс питания или вход красный). Перед подачей питания проверьте полярность подключения.
• Не размещайте модуль в горячем, влажном или пыльном месте. Монтаж модуля должен обеспечивать защиту от вибраций.
• После завершения производства частота опорного генератора выставляется точно по рубидиевому эталону. Настройка чувствительности модуля оптимизирована таким образом, что дальнейшая настройка не требуется.
• При нормальном использовании на модуль дается гарантия 6 месяцев. Гарантия не применяется, если модуль использовался неправильно, подвергался модификациям, или если он вышел из строя из-за ненормальных рабочих условий.

[Приобретение и поставка модуля PLJ-8LED]

Чтобы упростить использование и проверку модуля, компания Sanjian Studios может обеспечить небольшое количество частных покупателей. Покупатели могут воспользоваться системой поиска Taobao (еще лучше AliExpress), чтобы найти «Sanjian Studio» или «PLJ-8LED», или они могут напрямую связаться с компанией. Модуль поставляется полностью собранным и протестированным, без корпуса и без источника питания, с двумя 2-проводными кабелями Xh3.54-2P длиной 20 см для подключения питания и сигнала.

Антистатическая упаковка модуля имеет ярлычок с двумерным баркодом (QR-код). Этот код можно прочитать соответствующим приложением с помощью камеры смартфона Android, чтобы получить ссылку на сайт Sanjian Studios и техническую поддержку по продукту.

1. Дает ли модуль помехи, когда он установлен в трансивер?

Невозможно добиться нулевых помех из-за наличия в модуле цифровой шкалы микроконтроллера, кварцевого генератора и драйвера LED. Все эти узлы генерируют некоторый RF-шум, однако его уровень весьма мал. При монтаже модуля в трансивер или приемник следует провести некоторые тесты качества приема. Если помехи от модуля наблюдаются, то попробуйте поменять положение модуля в корпусе, или установите экран.

2. Почему показания частоты нестабильны?

Сначала убедитесь в качестве (мощности, стабильности, и т. п.) входного сигнала, чтобы он удовлетворял минимальным требованиям модуля (см. выше технические параметры). Входной кабель, по которому подается измеряемый сигнал, должен быть снабжен экраном, желательно применить такой же кабель и для питающего кабеля. Источник питания также должен быть достаточно качественный и надежный, проверьте, что под нагрузкой он не выдает шум или пульсации. Имейте в виду, что не очень качественные импульсные источники питания часто дают дополнительные помехи.

3. Почему на дисплее отображаются какие-то значения, когда нет входного сигнала?

Проверьте отсутствие пульсаций и помех от источника питания, затем проверьте нет ли рядом с модулем генерации мощного сигнала. Модуль может вырезать неправильные сигналы с помощью фильтрации сигнала. Фильтрация канала НЧ (CH L) удаляет недопустимые сигналы ниже 50 кГц и выше, и канал ВЧ (CH H) удаляет сигналы ниже 20 МГц. Это приводит к нормальному отображению нуля, когда нет входного сигнала.

4. Разрядность дисплея ограничена 8 цифрами, Как он может отображать сотни мегагерц и гигагерцы, когда выбрано время счета 0.1 сек и 1 сек?

Путем уменьшения времени счета или использования функции LSD можно получить подходящее отображение частоты.

Пример 1, измеряется частота сигнала 450.000000 МГц:

Когда функция LSD выключена (см. выше диаграмму меню настройки).

• В режиме времени счета 1S на дисплее будет отображаться 50.000.000
• В режиме времени счета 0.1S на дисплее будет отображаться 450.000.00

Когда функция LSD включена.

• В режиме времени счета 1S на дисплее будет отображаться 450.000.00
• В режиме времени счета 0.1S на дисплее будет отображаться 450.000.0

Пример 2, измеряется частота сигнала 2400.000000 МГц:

Когда функция LSD выключена.

• В режиме времени счета 1S на дисплее будет отображаться 00.000.000
• В режиме времени счета 0.1S на дисплее будет отображаться 400.000.00

Когда функция LSD включена.

• В режиме времени счета 1S на дисплее будет отображаться 400.000.00
• В режиме времени счета 0.1S на дисплее будет отображаться 2400.000.0

Полный набор производственной информации по PLJ-8LED-C был опубликован на форуме (файлы PCB Gerber). Также доступно и программное обеспечение (прошивка firmware микроконтроллера в виде HEX-файла), которое можно записать с помощью программатора наподобие PICit. Если Ваш программатор не распознает настойки, можно выбрать тип кварца и остальные опции должны быть выключены. Информация на сайте становится доступной после регистрации. Опубликованная прошивка имеет ограничения, что подробно описано на форуме. Когда модуль включается 25-й раз, на дисплее будут отображаться символы «———«. Чтобы убрать это ограничение о продолжить использовать модуль, выполните системный сброс. Для этого нужно удерживать кнопку SET при включении питания. Других аппаратных или программных ограничений нет.

По следующим ссылкам можно найти данные предыдущих релизов модуля (к сожалению, на китайском языке):

2008-11-03:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=189583
2008-11-04:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=189696
2008-11-05:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=189718
2009-03-30:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=200868
2011-04-27:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=264417
2011-12-14:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=282626
2013-03-22:http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=312288

1. Точность измерений была проверена F6CQK по квацевому генератору EPOC, откалиброванному по рубидиевому эталону частоты. Ошибка была -10 Гц. Это можно просто подкорректировать регулировкой, которая находится рядом с TCXO. Измерения в течение 24 часов показали стабильность лучше 1 Гц.

2. Чувствительность модуля, измеренная F6KEH, показана ниже:

Чувствительность входа в зависимости от частоты для канала НЧ (Low Channel, Ch L).

Чувствительность входа в зависимости от частоты для канала ВЧ (High Channel, Ch H).

3. Схема и модификации. Как уже упоминалось, канал UHF может измерять частоты до примерно 450 МГц. Частота может быть поделена специальной микросхемой MB506 на 64, чтобы можно было измерять частоты до 2.4 ГГц. Чувствительность на высоких частотах может резко упасть, несмотря на наличие делителя. Проблема возможно присутствует из-за автоматического переключения каналов. К сожалению, инструкции по исправлению проблемы приведены на китайском языке. Ниже приведена схема входной части модуля.

Видно, что входы обоих каналов соединены параллельно (цепь FH на схеме). Каждый канал в качестве предварительного усилителя использует двухзатворный транзистор MOSFET, за которым идет либо буферный каскад (канал CH L) или делитель с буфером (канал CH H). Транзисторы буферов Q2 и Q3 нужны для получения для сигналов уровней TTL. Это несколько колхозное решение, при котором емкость входа НЧ канала слишком сильно нагружает ВЧ канал, в результате чего чувствительность модуля на высоких частотах резко снижается. Идеальным решением было бы изолировать эти два входа друг от друга, чтобы оба канала работали независимо.

Примечание: ВЧ-канал (включая предделитель MB506) находится на видимой стороне печатной платы, где находится драйвер LED-дисплея TM1639. НЧ-канал находится на обратной стороне, под LED-дисплеем, в левой его части, если смотреть на переднюю сторону модуля, и его вход подключен к входному коннектору через переходное отверстие печатной платы.

4. Надежность переключения каналов. Как уже упоминалось в этом руководстве, автоматическое переключение каналов срабатывает не всегда достаточно надежно для низких частот, превышающих 30 МГц. В этом случае лучше всего вручную выбрать диапазон измерения. Для частот выше 100 МГц цифра сотен иногда может не отображаться. В этом случае нажмите кнопку Δ, чтобы выбрать подходящее время счета, пока не отобразится цифра сотен.

[Словарик]

dBm (иногда то же самое обозначают как dBmW, или децибел-милливатты) аббревиатура для соотношения мощности в децибелах (dB), выраженной относительно 1 милливатта (mW) [2].

HF High Frequency, высокая частота.

IF Intermediate Frequency, промежуточная частота. Термин относится к супергетеродинным приемникам.

ICSP интерфейс внутрисхемного программирования микроконтроллеров PIC.

LED Light Emitting Diode, здесь подразумевается светодиодный 7-сегментный дисплей.

LSD Least Sig Digit, имеется в виду функция отображения младших разрядов частоты, когда старшие разряды не помещаются на дисплее.

mVpp милливольт от пика до пика, размах (амплитуда) переменного напряжения.

RF Radio Frequency, радиочастота. Общий термин, обозначающий IF, HF и UHF.

UHF Ultra High Frequency, высокая частота. Здесь под этим подразумеваются частоты, которые измеряются ВЧ-каналом модуля.

VC-TCXO Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator, управляемый напряжением кварцевый генератор, уход частоты которого корректируется при изменении температуры.

[Ссылки]

1. PLJ-8LED site:aliexpress.com.
2. Преобразование мощности в другую форму по заданному сопротивлению нагрузки и типу сигнала.
3. 180607PLJ-8LED-doc.ZIP — документация, даташиты, видео.

Частотомер

Размер встраивания (пикс.) 344 x 292429 x 357514 x 422599 x 487

Текст частотомера

1. ШКОЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ 1 СЧЕТЧИК ЧАСТОТЫ / ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И ИНФОРМАЦИИ РЕФЕРАТ Задача данного проекта — определить и отобразить частоту входной мощности с помощью микроконтроллера 8051.В схему разработанного нами частотомера входят микроконтроллер 8051, жидкокристаллический дисплей (LCD), электронно-лучевой осциллограф (CRO) и регулируемый блок питания. CRO используется для отображения частотной формы сигнала заданной входной мощности. На основе исходного кода, предоставленного микроконтроллеру 8051, он определяет значение частоты и отображает это значение с помощью используемого ЖК-дисплея. В зависимости от источника питания значение частоты на ЖК-дисплее меняется. Большинство частотомеров работают с использованием [счетчика], который накапливает количество событий, произошедших за определенный период времени.По истечении заданного периода (например, 1 секунда) значение счетчика передается на дисплей, и счетчик сбрасывается на ноль. Если измеряемое событие повторяется с достаточной стабильностью, а частота значительно ниже, чем частота используемого тактового генератора, разрешающую способность измерения можно значительно улучшить, измеряя время, необходимое для всего количества циклов, а не подсчитывая время. количество полных циклов, наблюдаемых в течение заранее установленной продолжительности. Частотомеры обычно используются в лабораториях, на заводах и в полевых условиях для прямого измерения частоты различных устройств.Чаще всего частотомеры используются для измерения и определения характеристик частот генератора и передатчика.
3. 3 СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение … 3 1.1 Типы частотомеров … 3 1.2 Блок-схема … 4 2. Основная теория частотомера … 5 2.1 Основные схемы счетчика … .6 3. Аппаратное обеспечение7 3.1 Микроконтроллер … 7 3.1.1 Характеристики..7 3.1.2 Схема выводов8 3.2 Счетчики …. 8 3.3 Предделитель IN-1 … 9 3.4 Предусилитель IN-2 …. 9 3.5 Пропуская усилитель IN-2 …. 9 3.6 Селектор полярности IN-2…9 3.7 Коммуникационный порт.9 4. Программное обеспечение …. 10 4.1 Режимы измерения … 10 5. Источник питания12 5.1.1 Двойные источники питания … 12 6. Жидкокристаллический дисплей … 14 6.1 Схема выводов.13 6.2 Описание выводов..15 7. Обзор компилятора Keil cross C..18 7.1 Симулятор / отладчик18 8. Proteus..19 9. Приложения частотомера19 10. Заключение..19 Ссылки..20 Исходный код.21
4. 4 СЧЕТЧИК ЧАСТОТЫ / СЧЕТЧИК 1. ВВЕДЕНИЕ Частотомер — это электронный прибор или его компонент, который используется для измерения частоты.Частота определяется как количество событий определенного типа, происходящих в установленный период времени. Большинство частотомеров работают с использованием счетчика, который накапливает количество событий, произошедших за определенный период времени. По истечении заданного периода (например, 1 секунда) значение счетчика передается на дисплей, и счетчик сбрасывается на ноль. Если измеряемое событие повторяется с достаточной стабильностью, а частота значительно ниже, чем у используемого тактового генератора, разрешающую способность измерения можно значительно улучшить, измеряя время, необходимое для всего количества циклов, а не подсчитывая время. количество полных циклов, наблюдаемых в течение заранее установленной продолжительности (часто называемое обратным методом).Внутренний генератор, который выдает временные сигналы, называется временной разверткой и должен быть очень точно откалиброван. Если подсчет уже ведется в электронной форме, достаточно простого подключения к прибору. Более сложные сигналы могут нуждаться в некоторой обработке, чтобы сделать их пригодными для подсчета. Большинство частотомеров общего назначения будут включать в себя некоторые формы усилителя, схемы фильтрации и формирования на входе. Технология DSP, контроль чувствительности и гистерезис — это другие методы повышения производительности.Точность частотомера сильно зависит от стабильности его временной развертки. Для его генерации в измерительных целях используются высокоточные схемы, обычно с использованием кварцевого генератора в герметичной камере с регулируемой температурой, известной как кристаллическая печь или OCXO (кварцевый генератор, управляемый печью). В этом проекте схема разработанного нами частотомера включает в себя микроконтроллер, жидкокристаллический дисплей (LCD), электронно-лучевой осциллограф (CRO) и регулируемый блок питания.1.1 Типы частотомеров Используются различные типы частотомеров. Многие из них являются приборами отклоняющего типа, которые обычно используются для измерения низких частот, но могут использоваться для частот до 900 Гц. Они действуют, уравновешивая две противостоящие силы. Изменения измеряемой частоты вызывают изменение этого баланса, которое можно измерить по отклонению стрелки на шкале. Измерители отклоняющего типа бывают двух типов: электрически резонансные цепи и измерители коэффициента. В одном варианте это устройство имеет две катушки, настроенные на разные частоты и соединенные под прямым углом друг к другу таким образом, что весь элемент с прикрепленным указателем может перемещаться.Частоты в середине диапазона измерителей приводят к тому, что токи в двух катушках приблизительно равны, а стрелка указывает среднюю точку шкалы. Изменения частоты вызывают дисбаланс токов в двух катушках, заставляя их и, в свою очередь, перемещать указатель. Другой тип частотомера, не относящийся к отклоняющему типу, — это тип резонансного язычка,
5. 5, обычно используемый в диапазонах от 10 до 1000 Гц, хотя специальные конструкции могут работать на более низких или более высоких частотах.Они работают с помощью специально настроенных стальных язычков, которые вибрируют под действием электрического тока; Однако заметно вибрируют только те язычки, которые находятся в резонансе. Частотомеры, разработанные для радиочастот (RF), также широко распространены и работают по тем же принципам, что и более низкие частотомеры. Часто у них есть больший диапазон, прежде чем они переполнятся. Для очень высоких (микроволновых) частот во многих конструкциях используется высокоскоростной предварительный делитель, чтобы снизить частоту сигнала до точки, при которой могут работать обычные цифровые схемы.Дисплеи на таких приборах учитывают это, поэтому они по-прежнему показывают правильное значение. В настоящее время микроволновые частотомеры могут измерять частоты почти до 100 ГГц. Выше этих частот измеряемый сигнал объединяется в смесителе с сигналом гетеродина, создавая сигнал с разностной частотой, которая достаточно мала для непосредственного измерения. 1.2 Блок-схема Рисунок: 1 Блок-схема частотомера Блок-схема состоит из микроконтроллера, ЖК-дисплея, CRO, источника питания.Аппаратно микроконтроллер подключается через последовательный порт. С помощью микроконтроллера количество импульсов будет подсчитано и отображено на ЖК-дисплее. Скорость передачи устанавливается микроконтроллером.
6. 6 2. ОСНОВНАЯ ТЕОРИЯ СЧЕТЧИКА ЧАСТОТЫ Система измерения частоты, которая особенно реализована в цифровой счетной схеме, кажется, называется «Счетчик частоты». Метод прямого подсчета При подсчете количества циклов входного сигнала за одну секунду значение частоты можно получить в счетчике.Это может быть реализовано с помощью простой схемы счетчика, так что это был обычный метод измерения частоты. Было выпущено много счетчиков ИС, и сейчас поставляется много частотомеров, которые работают с этим методом. Это простейший метод, но разрешение измерения ограничено на низкой частоте. Чтобы обеспечить большее разрешение, необходимо увеличить время стробирования: например, при измерении с разрешением 1 мГц требуется 1000 секунд для однократного измерения. Взаимный метод. Это один из методов измерения частоты, который был придуман, чтобы восполнить недостаток метода прямого счета, и сейчас он преобладает.Этот метод измеряет период (T) входного сигнала вместо количества циклов и вычисляет его частоту по формуле f = 1 / T с помощью микропроцессора. Его частотное разрешение зависит только от временного разрешения, независимо от входной частоты. Он может быстро измерять низкие частоты с высоким разрешением, однако любые триггерные жетоны из-за шума уменьшают разрешение измерения. Для обеспечения достаточного разрешения по времени он обычно измеряет период в несколько циклов. Похоже, что обратный метод применим и к дешевым частотомерам из-за падения стоимости микроконтроллеров.
7. 7 2.1 Основные схемы счетчика Каждый метод измерения должен контролировать любой тактовый сигнал. Однако при использовании логического элемента И, показанного на принципиальной схеме, будет происходить дополнительный подсчет. Частота ошибок зависит от коэффициента заполнения тактового сигнала: например, появляется симметричный тактовый сигнал +0,5 отсчета в среднем. Это нельзя игнорировать в зависимости от обстоятельств. На высокой частоте в несколько МГц это не повлияет на точность измерения, однако входной сигнал 99,7 Гц дает 100 или 101 Гц не очень хорошо.Этой проблемы можно избежать, если вместо этого использовать синхронный счетчик. В этой схеме скорость дополнительного счета зависит только от дробного числа, меньшего 1, коэффициент заполнения часов не влияет на дополнительный счет. Однако синхронный счетчик может вызвать любую ненормальную работу из-за асинхронного ввода, который не гарантируется ts и th. Чтобы избежать этой проблемы, на этом этапе следует предпринять любые меры, такие как разделение каскадов счетчика для защиты наиболее синхронного блока или синхронизация сигналов управления с часами, чтобы избежать этой ошибки.
8. 8 3. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 3.1 Микроконтроллер Существуют различные типы микроконтроллеров, которые могут использоваться в частотомере, в этом проекте будет использоваться AT89C51. AT89C51 — это маломощный, высокопроизводительный 8-битный CMOS микрокомпьютер с 4 Кбайт программируемой и стираемой флэш-памяти только для чтения (PEROM). Устройство изготовлено с использованием технологии энергонезависимой памяти высокой плотности Atmels и совместимо со стандартным набором инструкций MCS-51 и схемой считывания резонансной частоты

для устройства на ПАВ 900 МГц

2.1. Принцип работы

Однопортовое устройство на ПАВ вместе с управляющим усилителем показано в верхней части. Эквивалентная модель схемы RLC [25] показана в нижней части. Однопортовое устройство на ПАВ имеет две точки резонанса, параллельную f _p и последовательную f _s [25,26], которые можно наблюдать в частотной характеристике входа управляющего усилителя. выходная передаточная характеристика при нагружении устройством на ПАВ. Как параллельный, так и последовательный резонансы, показанные на, частоты могут иметь небольшой сдвиг Δf , коррелированный с изменением давления, загруженной массы или температуры, применяемых к устройству на ПАВ.Однопортовое устройство на ПАВ может служить датчиком давления / массы / температуры, если резонансная частота может быть определена точно [19]. Сдвиг Δf частоты пропорционален изменению определенного физического параметра x (т. Е. Давления, загруженной массы или температуры), если изменение достаточно мало.

Эквивалентная модель схемы однопортового устройства SAW ( G _m представляет собой входной драйвер SAW IDT, RLC-модель SAW IDT показана в нижней части).

Частотная характеристика задающего усилителя при нагрузке однопортовым устройством на ПАВ (верхняя часть: амплитудно-частотная характеристика, нижняя часть: фазо-частотная характеристика).

При использовании резонатора на ПАВ в качестве нагрузки усилитель возбуждения показывает параллельный резонанс на частоте f _p и последовательный резонанс на частоте f _s . Как показано на, амплитудно-частотная характеристика управляющего усилителя имеет пик около f _p и выемку около f _s .В измерительной схеме с ограниченным разрешением по напряжению желательно выбрать параллельный резонанс для измерения амплитуды. Следовательно, схема считывания в этой работе предназначена для измерения частоты параллельного резонанса, а «резонансная частота» f ₀ в оставшейся части этой статьи относится к частоте параллельного резонанса f _p .

В этой работе предлагается новая фазовая архитектура для оптимизации времени измерения и разрешения по частоте одновременно, и ее блок-схема показана на рис.В качестве генератора частоты используется система ФАПЧ с дробным коэффициентом деления и высоким частотным разрешением. Датчик служит нагрузкой выходной цепи управления (драйвера). В основе этого метода лежит разность фаз Δφ между входным и выходным сигналами драйвера, которая равна нулю около резонансной частоты устройства на ПАВ f ₀ , как показано на.

Блок-схема предлагаемой архитектуры, включая тестируемую ПАВ и схему ее драйвера, ФАПЧ с дробным коэффициентом деления в качестве тестового стимула, схему обнаружения разности фаз и управляющую логику для управления рабочим потоком.

Основной принцип предлагаемой архитектуры (верхняя часть: резонансная частота f ₀ соответствует Δφ близкой к 0 в фазо-частотной характеристике, нижняя часть: блок-схема поиска резонансной частоты f ₀ ).

Фазовая кривая на самом деле является увеличенным изображением около параллельной резонансной частоты f _p . Δφ — разность фаз между входом и выходом драйвера SAW.Разность фаз монотонна и пересекает ноль прямо на резонансной частоте. Задача считывания резонансной частоты состоит в том, чтобы найти частоту, которая дает Δφ = 0, и именно здесь на помощь приходит алгоритм SAR. Блок-схема алгоритма SAR показана в нижней части. Поиск частоты начинается с начального диапазона частот [ f _низкий , f _{высокий} ], а выходная частота драйвера PLL / SAW установлена на ( f _низкий + f _{высокий} ) / 2 в начале.Если эта частота дает Δφ <0, то следующий частотный диапазон будет [ f _низкий , ( f _низкий + f _{высокий} ) / 2]. В противном случае следующий частотный диапазон будет [( f _низкий + f _{высокий} ) / 2, f _{высокий} ]. Эта операция повторяется до тех пор, пока диапазон поиска частоты не станет меньше требуемого разрешения по частоте Δf _min. В качестве примера показано, как проходит трехэтапный поиск.Идея измерения разности фаз для считывания показаний датчика также может быть найдена в [27]. Ключевым вкладом этой работы является то, что разность фаз напрямую измеряется с использованием схем, представленных в этой статье, в то время как в [27] разность фаз измеряется с использованием косвенного метода, основанного на времени, который требует большего времени измерения.

2.2. Архитектура схемы

Подробная блок-схема схемы считывания показана на рис. Левая нижняя часть — это схема определения разности фаз.ФАПЧ с дробным коэффициентом деления используется для генерации ВЧ-возбуждения. И входные, и выходные сигналы драйвера SAW находятся в диапазоне около ГГц. В схеме считывания есть три важных части. Первый — это двоичная схема определения разности фаз, которая определяет знак Δφ . Вторая — это логическая схема, которая контролирует выходную частоту ФАПЧ для поиска резонансной частоты с помощью стратегии SAR. Третий — ФАПЧ с дробным коэффициентом шума в качестве источника стимула. Операция SAR начинается между двумя частотами: f _high и f _low , что может гарантировать покрытие резонансной частоты, и в этой конструкции f _high и f _low установлены на 816 МГц и 1008 МГц соответственно.Поскольку дробный делитель ФАПЧ имеет конечное разрешение, поиск остановится, если диапазон поиска по частоте достигнет размера шага младшего значащего бита (LSB) выходной частоты ФАПЧ. Разрешение по частоте схемы считывания в основном определяется разрешающей способностью установки частоты ФАПЧ.

Подробная блок-схема предлагаемой схемы считывания, включая ПАВ и ее драйвер в центре, ФАПЧ в верхней левой части, генератор квадратурного сигнала справа и схему обнаружения разности фаз в нижней левой части ).

Выходная частота ГУН в системе ФАПЧ в два раза больше резонансной частоты устройства на ПАВ, так что квадратурные сигналы могут быть легко сгенерированы. В, входная частота для устройства SAW обозначается как f _RF , а выходная частота системы ФАПЧ составляет 2 f _RF . Выходная частота системы ФАПЧ делится на 2 для генерации квадратурных сигналов P90 _RF = cos (2 πf _RF t ) и P0 _RF = sin (2 πf _RF t ) . P90 _RF отправляется драйверу SAW, загруженному устройством SAW (блок «SAW + DRV» в). По сравнению с его входным сигналом, выходной сигнал драйвера имеет разность фаз, обозначенную как Δφ . Входной сигнал и выходной сигнал драйвера можно записать как

{VRF1 = ARFcos (2πfRFt) VRF2 = ARFcos (2πfRFt + Δφ)

(1)

Если приблизительно предположить f _RF = 1 ГГц и Δφ = 1 °, разница во времени между V _RF ₁ и V _RF ₂ всего 2.78 шт. Определенно нетривиально измерить эту крошечную разницу во времени. Частотное деление здесь бесполезно, потому что разность фаз Δφ также делится, что нежелательно. В этой работе понижающие микшеры MIX1 и MIX2 адаптированы для удержания значения Δφ при значительном снижении частоты входного сигнала схемы обнаружения разности фаз. И V _RF ₁ и V _RF ₂ преобразуются с понижением частоты до промежуточной частоты (IF).Если желаемая частота ПЧ составляет f _IF , генерируется другой частотный сигнал V _LF с частотой, равной f _RF — f _IF , который отправляется в MIX1 и MIX2.

В _{L F} = A _{L F} cos (2 π ( f _{R F} — f _{I) F}) t )

(2)

Выходные сигналы MIX1 и MIX2 имеют следующий вид

{VRF1⋅VLF = ARFALF2 (cos (2πfIFt) + cos (2π (2fRF − fIF) t)) VRF2⋅VLF = ARFALF2 (cos (2πfIFt + Δφ) + cos (2π (2fRF − fIF) t + Δφ) )

(3)

Выходные сигналы обоих смесителей проходят через фильтр нижних частот (ФНЧ), и выдаются сгенерированные сигналы ПЧ В _IF ₁ и В _IF ₂ в качестве

{VIF1 = AIFcos (2πfIFt) VIF2 = AIFcos (2πfIFt + Δφ)

(4)

Хорошо видно, что разность фаз Δφ между V _RF ₁ и V _RF ₂ преобразуется в одинаковую разность фаз между сигналами ПЧ В _IF ₁ и В _IF ₂.В качестве числового примера снова возьмем Δφ = 1 °. Если частота ПЧ f _IF составляет 200 кГц, после понижающего преобразования разница во времени между V _IF ₁ и V _IF ₂ теперь составляет 13,9 нс, и на этот раз разницу можно легко измерить. В этой конструкции разница во времени сигнала ПЧ впоследствии обнаруживается цифровым детектором импульсной фазы (BBPD).

Сигнал V _LF с частотой f _RF — f _IF генерируется с помощью квадратурного смесителя, как показано в правой части.Квадратурный делитель ПЧ сначала генерирует квадратурные сигналы P90 _IF = cos (2 πf _IF t ) и P0 _IF = sin (2 πf _IF t ). В этом исполнении f _IF = 200 кГц. V _LF затем создается путем смешивания P90 _RF / P0 _RF и P90 _IF / P0 _IF следующим образом.

В _{L F} = A _{R F} A _{I F} (cos (2 π f _{R ) F} t ) cos (2 π f _{I F} t ) + sin (2 π f _{R F} t ) sin (2 π f _{I F} t )) = A _{R F} A _{I F} cos (2 π ( f _{R F} — f _{I F}) t )

(5)

2.3. Анализ производительности

Если в системе ФАПЧ используется дробный делитель (DIV) B , разрешение по частоте выходного сигнала f _RF будет

Коэффициент 2 в числителе связан с дополнительным делителем DIV2 деления на 2 между дробным делителем DIV и приводом SAW. Желательно замедлить сигнал сигналов ПЧ, чтобы разница во времени была достаточно большой для измерения, но это неизбежно увеличит время измерения. Следовательно, важно найти самую низкую разрешенную частоту ПЧ.Примите во внимание BBPD, и период цикла сигнала ПЧ T _IF ограничен минимальным фазовым сдвигом.

в котором Δt _PD представляет минимальную разницу во времени, которую BBPD может правильно определить, другими словами, мертвую зону. Минимальная разность фаз может быть получена как

Δφmin = | ∂φ∂f | f = f0 | ⋅Δfmin

(8)

в котором φ ( f ) является функцией частоты, которая описывает фазово-частотную характеристику устройства на ПАВ, как показано на.Чтобы найти значение частной производной, используется эквивалентный параллельный резонансный контур RLC по аналогии с датчиком вокруг резонансной частоты. Разность фаз определяется выражением

φ = −arctan (R (12πfL − 2πfC))

(9)

Частная производная около f ₀ может быть выражена Q-фактором как

∂φ∂f | f = f0 = −2Qf0 (Q = R2πf0L = 2πf0CR)

(10)

Объедините (6) — (8) и (10), а минимальный период цикла сигнала ПЧ ограничен BBPD — это

TIF, min = πf0ΔtPD2fREFQ⋅2B

(11)

Для дробного делителя размером B требуется B шагов поиска, чтобы получить окончательный результат с использованием SAR.Следовательно, T _MEAS ограничено B • T _{IF, min} , которое можно записать как

TMEAS, BBPD = Bπf0ΔtPD2fREFQ⋅2B

(12)

Еще одним ограничивающим фактором для T _MEAS является время установления ФАПЧ. T _MEAS не должно быть короче, чем время установления ФАПЧ, умноженное на B . Время установления ФАПЧ ограничено полосой пропускания ФАПЧ BW _PLL , и ширина полосы обычно составляет часть ее опорной частоты f _REF .Здесь мы предполагаем, что время каждого шага поиска в α раз больше периода опорного тактового сигнала 1/ f _REF . T _MEAS , ограниченная ФАПЧ, определяется

TMEAS, PLL∝B⋅1BWPLL∝B⋅1fREF, TMEAS, PLL = B⋅αfREF

(13)

Для обычной конструкции ФАПЧ f _REF примерно в десятки раз BW _PLL [28], и, следовательно, α не будет превышать 100.

Для того, чтобы удовлетворить ограничения как BBPD, так и PLL времени установления, минимальное время измерения дается как

TMEAS, min = max {Bπf0ΔtPD2fREFQ⋅2B, BαfREF}

(14)

Чтобы найти оптимальные конструктивные параметры, показатель качества FoM определяется для соотношения времени измерения T _MEAS и разрешение измерения частоты Δf _мин .Очевидно, нужен небольшой FoM .

С (6) и (15) имеем

FoM = max {Bπf0ΔtPDQ, 2αB2B}

(16)

Чтобы количественно показать Q _M предложенной архитектуры, используются некоторые числа из реальной схемы с предложенной схемой. Опорная частота f _REF составляет 24 МГц, резонансная частота ПАВ составляет около 900 МГц, а его добротность составляет 130. Δt _PD получается из наихудшего случая (угол SS, питание 80%, 85 ° C), что составляет 50 пс.Имея эти значения в руках, мы можем построить график коэффициента качества измерения FoM , ограниченного временем установления ФАПЧ и фазовым детектором, в зависимости от количества битов дробного делителя ФАПЧ, как показано на рис. Предел FoM из предыдущей работы [11,12,13,14,15,16,17,18] также показан на.

Измерение добротности FoM в зависимости от количества бит дробного делителя PLL, включая FoM, ограниченное PLL и фазовым детектором, и границы предыдущей работы для сравнения.

Как показано на, пересечение кривой FoM , ограниченной ФАПЧ, и кривой, ограниченной фазовым детектором, предлагает оптимальное количество битов делителя. Оптимальную точку также можно найти, решив Bπf0ΔtPDQ = 2αB2B, что дает

Bopt = log22Qαπf0ΔtPD

(17)

FoMopt = πf0ΔtPDQlog22Qαπf0ΔtPD

(18)

Оптимальное значение FoM определяется f ₀ , f ₀ , F ₀ , среди которых единственным параметром схемы является α .Для α = 100, который является верхним пределом из предыдущего обсуждения, B _opt равно 18, а лучший FoM предложенной архитектуры составляет всего 0,02. Напротив, в предыдущей работе [11,12,13,14,15,16,17,18] предел FoM равен 1. Подводя итог, предлагаемая архитектура может обеспечить компромисс между временем измерения. и частотное разрешение за счет уменьшения их продукта меньше, чем у предыдущей работы.

Частотомер 50 МГц

Это точный частотомер (частотомер).Устройство имеет один вход и может измерять базовую частоту любого сигнала, подаваемого на этот вход, в диапазоне от 0,1 Гц до 50 МГц. Результат отображается на ЖК-дисплее размером 2×16 символов.

Он предлагает частотное разрешение до удивительного 1 Гц и имеет очень хорошую входную чувствительность (до нескольких мВ). Также поддерживаются функции удержания минимума и максимума, выбор единиц частоты и регулировка времени стробирования. Эта работа началась как проект обучения PIC, поскольку он использует базовый 8-битный микроконтроллер PIC, но оказалось, что это нечто большее.Хотя используется 8-битный PIC, фактически реализован 24-битный счетчик.

Автор: Г. Адамидис

Принцип действия

Частота (f) любого периодического сигнала может быть вычислена путем подсчета экземпляров (N) формы сигнала в течение точного временного интервала (dt) от f = N / dt. Единица измерения частоты — Гц, а 1 Гц определяется как один экземпляр в секунду. Очевидная методика измерения частоты представлена на рисунке 1.

Согласно этой методике, форма входного сигнала сначала должна быть преобразована в эквивалентную цифровую форму.Эта цифровая форма фактически представляет собой двоичный сигнал с быстрой коммутацией, который сохраняет частотные характеристики входной формы волны. Затем используется цифровой счетчик, запускаемый по фронту, для точного подсчета (начиная с 0) N появившихся импульсов в точном временном интервале dt. Этот временной интервал определяется на основе точной (эталонной) временной базы. После этого микроконтроллер PIC18F242 используется для вычисления измеренной частоты из f = N / dt и отображения результата на общем дисплее.

Этот счетчик на самом деле является 24-битным счетчиком.Вы, возможно, задаетесь вопросом, как это достигается с помощью PIC, имеющего только 16-битные внутренние счетчики. Это связано с тем, что внутренний 16-разрядный модуль Timer0 PIC (настроенный как 16-разрядный счетчик) используется последовательно с внутренним предделителем PIC (в режиме предварительного масштабирования 1: 256), и мы используем популярный метод для «извлечения» 8 -битовое значение предделителя. Подробнее об этом методе.

Частотомер

50 МГц на CircuitLib.com, автор G. Adamidis, находится под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Непортированная лицензия.

Скачать раздел

Схема.

Прошивка (шестнадцатеричный файл).

Если вы хотите загрузить полную информацию о печатной плате и (или) полном исходном коде на языке C , посетите раздел платных загрузок.

(PDF) Высокоточный счетчик времени и частоты для мобильных приложений

Рис. 21 Пример статистического распределения измеренного интервала времени

, равного 50 мкс

Данные, полученные из образца измерения

, могут быть представлены графически в форма статистического распределения

(рис.21).

Более подробное описание и технические данные

TIC также доступны [26].

5 Заключение

Мы представили архитектуру и специализированные режимы работы

небольшого, портативного и точного счетчика временных интервалов и частот

. Точность

и гибкость счетчика делают возможным использование

в современных испытательных и измерительных системах в телекоммуникационных, промышленных и исследовательских приложениях

Благодарности

Эта работа была поддержана Министерством науки и высшего образования Польши

по контрактам №

0503 / R / T02 / 2007/03 и 2984 / B / T02 / 2007/33.

Ссылки:

[1] http://www.thinksrs.com/products/SR620.htm

[2] R. Szplet, J. Kalisz, Z. Jachna, K. Róyc: A 45 ps

плата счетчика временных интервалов с интерфейсом PCI

, Proc. 39

Annual Precise Time and

Time Interval Meeting, PTTI 2007, Long Beach,

USA, стр.531 — 539

[3] R. Szplet, Z. Jachna, J. Kalisz, K. Róyc: Компьютерная плата

для точного и быстрого измерения времени и

Измерение частоты, Proc. 22

European

Frequency and Time Forum, EFTF 2008, France

[4] J. Kalisz: Обзор методов для временного интервала

измерений с пикосекундным разрешением,

Metrologia, Vol. 41 (2004), No. 1, pp.17 — 32.

[5] A. Mantyniemi, T.Rahkonen, J. Kostamovaara:

Временной дигитайзер КМОП с коррекцией нелинейности

IC с однократной точностью 20 пс, IEEE Int.

Symp. Circuits and Systems, ISCAS 2002, vol.1,

pp. 513 — 516

[6] М. Мота, Дж. Кристиансен, С. Дебье, В. Рыжов,

П. Морейра и А. Марчиоро: A гибкий мульти-

-канальный преобразователь времени в цифровую форму с высоким разрешением

ASIC преобразователя, Симпозиум по ядерным наукам

Схемы и системы, 2000, т.2 стр. 155 — 159

[7] П. Дудек, С. Щепаньски и Дж. В. Хэтфилд,

«Преобразователи времени в цифровой формат CMOS высокого разрешения

, использующие линию задержки Вернье», IEEE

Trans. Твердотельные схемы, т. 35, нет. 2, pp.

240–247, февраль 2000 г.

[8] I. Lie, V. Tiponut, I. Bogdanov, S. Ionel, C.

Caleanu: Развитие основанного на CPLD ультразвукового прибора

Расходомер, Proc. 11-го

WSEAS Int.Конф. on Circuits, Агиос Николаос,

Греция, 2007, стр. 190 — 193

[9] Р. Шплет, Й. Калиш, З. Яхна: Цифровой преобразователь времени 45 пс

с двухфазными часами и двойным edge

двухэтапная интерполяция в программируемом поле

устройство вентильной матрицы, Measurement Science и

Technology, 20 (2009) 025108 (11pp)

[10] M. Zieliński, D. Chaberski, M. Kowalski, R

Франковски, С. Гжелак: Время высокого разрешения —

Система измерения интервалов

, реализованная в одном устройстве

FPGA, Измерение 35, Elsevier 2004

[11] Дж.Сонг, К. Ан и С. Лю: преобразователь времени в цифровой формат

с высоким разрешением, реализованный в полевых условиях

с программируемой логической схемой, IEEE Trans. Nucl.

наук, 2006, т. 53, нет. 1, стр. 236–241

[12] П. Чен, С. В. Чен и Дж. С. Лай: Маломощный корректор рабочего цикла

с широким диапазоном, основанный на импульсном механизме сжатия / растяжения

, Proc. IEEE

Asian Solid-State Circuits Conf., 2007, стр. 460–463

[13] R.Шплет и К. Клепаки: Интегрированный в FPGA преобразователь времени в цифровой код

на основе двухкаскадного сжатия импульсов

, IEEE Trans. Instrumentation

and Measurement, принято к публикации в

2009, стр. 8

[14] И. Ли и М. Тэнасе: Ультразвуковой расходомер малой мощности Sing-Around

, Proc. из

WSEAS Int. Конф. по динамическим системам и

Control, Венеция, Италия, 2005, стр. 174 — 176

[15] T.Рахконен и Дж. Костамоваара: Использование стабилизированных линий задержки CMOS

для оцифровки

коротких интервалов времени, IEEE J. Solid-State

Circuits, 1993, vol. 28, pp. 887-894

[16] R. Szplet, J. Kalisz и R. Szymanowski:

Счетчик времени интерполяции с разрешением 100 пс

на одном устройстве FPGA, IEEE

Trans. Instrum. Измерения, 2000, т. 49, pp. 879–

883

[17] A.Мянтыниеми, Т. Рахконен и Дж.

Костамоваара: Цифровая CMOS высокого разрешения

ОПЕРАЦИИ WSEAS на ЦЕПИ и СИСТЕМЫ

Р. Сплет, З. Яхна, К. Розиц, Дж. Калиш

Выпуск 6, Том 9 Июнь 2010

Самодельная частота на attiny2313. Самодельный частотомер на attiny2313 Частотомер простой на attiny2313 с динамической индикацией

Частотомер S. Хорошие характеристики, позволяющие измерять частоты от 1 Гц до 10 МГц (9.999999) с разрешением 1 Гц во всем диапазоне. Идеально подходит для функциональных генераторов, цифровых весов или как отдельное устройство. Дешевый и простой в изготовлении, собран из имеющихся деталей, имеет небольшие размеры и может быть установлен на панели многих устройств.

Схема состоит из семи 7-сегментных индикаторов, AVR ATTINY2313 и нескольких транзисторов и резисторов. AVR делает всю работу, и никаких дополнительных микросхем не требуется. Микроконтроллер считает количество импульсов, пришедших на его вход за 1 секунду, и отображает это число.Сама по себе важная вещь — это очень точный таймер, и он реализован на 16-битном Timer1 в режиме CTC. Второй, 8-битный счетчик, работает как Counter0 и учитывает импульсы на входе T0. Каждые 256 импульсов он вызывает прерывание, в котором программа увеличивает множитель. Когда мы получаем прерывание на 1 секунду, содержимое множителя умножается на 256 (сдвиг влево на 8 бит). Остаток импульсов, который посчитал счетчик, записывается в регистр и прибавляется к результату умножения.Затем это значение делится на отдельные числа, которые отображаются на индикаторах. После этого, прежде чем выйти из 1-секундного прерывания, оба счетчика одновременно сбрасываются, и измерение начинается снова. В режиме без прерывания контроллер задействован в динамической индикации.

Разрешение и точность:
Точность зависит от тактового генератора. Кварц должен быть хорошего качества и иметь как можно меньше PPM. Будет лучше, если частота будет кратна 1024, например 16 МГц или 22.1184 МГц. Для измерения частоты до 10 МГц следует использовать кварц не менее 21 МГц, например 22,1184 МГц. Частотомер может измерять частоту до 47% от частоты собственного кварца. Если есть хороший промышленный частотомер, то можно откалибровать схему сложения сильного конденсатора (1 ПП-10ПФ) между одним из выводов кварца и земли, а частоту отрегулировать в соответствии с показаниями переданного частотомера.

В архиве с исходниками есть несколько вариантов разных кварцев, но вы можете скомпилировать свой вариант.

Форма сигнала:
В принципе, устройство воспринимает любые формы сигналов от 0 до 5 В, а не только прямоугольные импульсы. Синусоидальные и нежные импульсы появляются на заднем фронте при переключении ниже 0,8 В.

Устройство не защищает от превышения входного напряжения выше 5 вольт.

Прибор имеет высокий вход и не нагружает тестовую схему — можно даже измерить частоту переменного тока в сети 220 вольт, прикоснувшись ко входу пальца.Частотомер можно преобразовать для измерения частоты до 100 МГц с шагом 10 Гц, добавив ко входу высокоскоростной делитель.

Дисплей:
Семь сегментных индикаторов с общим анодом в режиме динамического отображения. При недостаточной яркости номиналы токоограничивающих резисторов можно уменьшить, но нужно помнить, что максимальный импульсный ток каждого выхода микроконтроллера составляет 40 мА. По умолчанию сопротивление резисторов 100 Ом.Программируются разные нули. Значения обновляются каждую секунду.

Печатная плата:
Двусторонняя печатная плата 109мм х 23мм — к сожалению, 7 индикаторов не поместились в рабочее пространство бесплатной версии Eagle, поэтому они нарисованы вручную. На плате вам нужно сделать 3 проводных соединения — первое — подключение питания и выход контроллера VCC — это соединение показано на слое Silkscreen. Два других соединяют десятичные точки индикаторов с резисторами на 330 Ом, расположенными на нижнем слое.Сверху платы находится разъем ATMEL ISP-6. Контакт 1 Первый кварц. Этот разъем не является обязательным и нужен только для программирования контроллера. Индикаторы следует припаять на некотором расстоянии от платы, чтобы можно было подвести паяльник к припаянным выводам с верхней стороны платы.

Дизайн дизайна был продвинут на форуме DDS на форум DDS, который должен был бы иметь другие высокочастотные делители, кроме серий 193 и 500, а также своевременную схему нового синтезатора для FM2006.После экспериментов родился простой частотомер на микросхемах LMX 2306, Attiny 2313 и знаковый жидкокристаллический индикатор BC 1602 со следующими характеристиками:

Диапазон измеряемых частот от 300 Гц до 450 МГц
Чувствительность от 50 мВ до 200 мВ
Минимальный шаг измерения:
В диапазоне от 300 Гц до 4,5 МГц 1 Гц
В диапазоне от 4,5 МГц до 80 МГц 25 Гц
В диапазоне от 80 МГц до 450 МГц 100 Гц
Время измерения 0.1 секунда / 1 секунда
Точность измерения не хуже 0,007%
Напряжение питания 9В … 15В
Потребляемый ток (без светового индикатора) 20 мА

Описание и схемы настройки ( рис.1 ).

Сигнал с входа F поступает в усилительный каскад на транзисторе VT1, с которого программируемый делитель ВЧ входит в состав микросхемы DD1, а также на переключатель двигателя SA1, выбирающий диапазон измерения (до 4.5 МГц / выше 4,5 МГц). Далее сигнал дополнительно усиливается и поступает в микросхему DD2, которая выполняет частотный учет, вывод данных на ЖКИ и управление микросхемой DD1. В схеме питания предусмотрен стабилизатор DA1.

Переключатель SA2 выбирает время счета и, соответственно, точность измерения. Кнопкой SB1 проводят калибровку частоты. Для этого на вход f предоставляется примерная частота 1 МГц, и при нажатии SB1 ее удерживают до тех пор, пока на дисплее не появится показание как можно ближе к 1 МГц.В дальнейшем калибровку проводить нельзя.

Вы также можете использовать стандартную процедуру настройки, применив ко входу F любую примерную частоту и выбрав C9 и C10 для получения желаемых показаний ЖК-дисплея.

Цепочка D1, R5, R6, C7 в сочетании с каскадом на транзисторе VT2 расширяет импульсы от микросхемы DD1. При подаче на вход максимально возможной частоты, но не более 450 МГц, подбором резистора R5 является достижение стабильных показаний ЖКИ (если осциллограф подключается к 9 ножкам DD2 — должно быть что-то близкое к Меандрану) .Конденсатор С7 в собранной нами конструкции переехал на коллектор VT2.

Разъем PROG используется для внутризаводского программирования Attiny 2313. Если чип прошивать в программаторе, разъем не выпадает. Чип лучше установить в панель.

Подробнее.

Постоянные резисторы и керамические конденсаторы типоразмера 0805 (поверхностный монтаж). Транзистор VT1 Кт368 будет заменен на КТ399, VT2 КТ368 — на менее высокочастотный СТ315 (с регулировкой платы).Микросхема DD2 ATTINY 2313-20 (с тактовой частотой до 20 МГц) в корпусе DIP установлена со стороны печатных проводников. DA1 (также устанавливается со стороны печати) — любой стабилизатор на 5 вольт с током более 1 А, но если у вас нет возможности использовать подсветку LCD, то можно применить слаботочный 78L05. Кварцевый резонатор Q1 — 11,0592 МГц в любом исполнении. Выключатели SA1 и SA2 — B1561 (DPDT) или SS21 с длиной рычага более 5 мм. Кнопочные часы SB1 — TS-A1PS (TS-A2PS, TS-A3PS, TS-A4PS, TS-A6PS).Индикатор BC1602 или BC1601, BC1604, а также аналогичен контроллеру HD-44780 других производителей. Проверить соответствие заключениям. Диод VD2 1N4007 Заменить любой на подходящий рабочий ток. Разъем питания — серия AUB стерео 3,5 мм или аналогичный с некоторой регулировкой загрузки. Для питания используется любой маломощный. сетевой адаптер с подходящим напряжением. Сигнал на плату подается по одножильному проводу диаметром около 0,8 мм и длиной 5-8 см.

Можно исключить из цепи C4, R4 и переключатель SA1, подключив C8 перемычкой к базе VT2.6 Нога DD2 должна висеть в воздухе. В таком варианте нижняя граничная частота становится 1,5 МГц.

Печатная плата разведена в Sprint-Layout и изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита ( рис. 2. ).

Особенностью первой схемы частотомера на микроконтроллере AVR является то, что он работает с компьютером и подключается к материнской плате через разъем IRDA. От этого же разъема питается конструкция. Второй частотомер построен на микроконтроллере Attiny2313 и способен измерять частоту до 10 МГц.Третья рассматриваемая конструкция частотомера построена на базе легендарной платы Arduino, в основе которой также лежит микроконтроллер AVR.

Схема частотомера состоит из микропроцессора ATTINY2313 и двоичного измерителя 74AC161. Поступающий на усиление сигнал проходит через транзистор VT1, затем с выхода коллектора он поступает на вход двоичного счетчика «C». Управление работой счетчика возложено на ATTINY2313 MK, который осуществляет, останавливает или запускает учетную запись, подав управляющий сигнал на десятый выход.

Недостаточная подача логического нуля в дамп двоичного счетчика, МК сбрасывает его, а затем отправляет уровень логической единицы на входе ЕР, начинает свою работу. Затем он считает импульсы с выхода старшего разряда счетчика в течение полусекунды.

Частотомер на микроконтроллере AVR. Сигналы данных на компьютере идут с порта PD6 attiny2313. Линия порта PB1 используется для сигналов синхронизации, следующих за компьютерами.

В начальный момент времени МК генерирует пусковой импульс длительностью около 1.6 мкс, после чего пауза. Программа время от времени обращается к порту 2F8H и при регистрации байта инициирует передачу синхроимпульсов. Эти синхроимпульсы будут отправляться при отправке нулевого числа на инфракрасный порт компьютера. Состав импульсов: первый бит начала и 8 бит номер ноль.

Когда обнаруживается логическая единица, микроконтроллер начинает передачу, посылая 1-й пусковой импульс, устанавливая логическую единицу на линию данных и ожидая, пока линия синхронизации не будет послана импульсам данных.Если биты данных равны нулю, тогда устанавливается «1».

Поскольку скорость передачи и приема одинаковы, это позволяет получить независимость от указанной скорости ИК-порта компьютера.

Fanus для программы PonyProg и сама прошивка доступна по зеленой ссылке чуть выше.

В этом простом частотном проекте контроллер Arduino считывает напряжение, затем вычисляет его частоту и отправляет данные через USB UART на компьютер, на котором вы хотите установить программу чтения и визуализации данных, приложение и эскиз в архиве для перехода. .

Плата Arduino генерирует точную временную базу с одним асом для счетчика, используя каскадное соединение двух таймеров Timer0 и Timer2. Связь между цифровыми входами 3 и 4 связывает выход таймера 2 (250 Гц) с входом таймера 0. Программный код Ожидает, когда выход таймера 0 станет положительным, и начинает отсчет частоты входного сигнала таймера. 1. Timer1 — это 16-битный таймер, он переполняется при достижении значения 2 16, после чего значение регистра переполнения переполнения изменяется.В конце первой секунды записывается 16-битный регистр. Затем Arduino отправляет 6 байтов данных на ПК. Схема подключения ARDUINO проста, и вы можете посмотреть на фото ниже.

Сначала необходимо подключить Arduino к компьютеру, и только затем запустить приложение на Visual BASC 6. Приложение ищет COM-порт, отправляет байты и ожидает их перестановки. Это займет пару секунд. Приложение обязательно должно быть отключено, в тот момент, когда вы прошиваете плату через Arduino IDE.Частотный вход Arduino — это уровни сигнала TTL, слабый сигнал. Вам необходимо добавить усилитель.

построен. Он позволяет измерять частоты до 10 МГц в четырех автоматически переключаемых диапазонах. Наименьший диапазон имеет разрешение 1 Гц.

Технические характеристики Частотомер

Диапазон 1: 9,999 кГц, разрешение 1 Гц.
Диапазон 2: 99,99 кГц, разрешение до 10 Гц.
Диапазон 3: 999,9 кГц, разрешение до 100 Гц.
Диапазон 4: 9999 кГц, разрешение до 1 кГц.

Описание частотомера на микроконтроллере

Микроконтроллер ATTINY2313 работает от внешнего кварцевого генератора с тактовой частотой 20 МГц (это максимально допустимая частота). Точность измерения частотомером определяется точностью этого кварца. Минимальная длина полупериода измеряемого сигнала должна быть больше периода кварцевого генератора (это связано с ограничениями архитектуры микроконтроллера ATTINY2313).Следовательно, 50 процентов тактовой частоты генератора составляет 10 МГц (это максимальное значение измеренной частоты).

Установка FUUZ (в PonyProg):

Частотомер на микроконтроллере attribrony2313 . Схема отличается простотой и надежностью. Частотомер позволяет измерять частоты до 65 кГц. Программа для микроконтроллера написана на BasComavr. Отображает частоту на дисплее 16 * 2. Напряжение питания устройства от 5 до 9 вольт.

Учет импульсов происходит путем подсчета импульсов по возрастающему фронту на ножке 9 (PD.5 / T1 и вход таймера Timer1). Для защиты входа от перенапряжения включены два диода 1N4148 и резистор на 10к. Отображение происходит на любом дисплее 16 * 2, но обязательно с контроллером HD44780 или аналогичным KS066.

Программа написана на Баскомавре Баскомавр. Демо-версия имеет ограничение на размер кода в 4 КБ, что вполне достаточно. Скачать BasComavr S.официальный сайт. Разработчик. Программа использует два таймера: timer0 для обозначения фиксированных интервалов времени, в нашем случае 1 секунда (вы можете поэкспериментировать с этим значением), и Timer1 учитывает приход импульсов за это время. Стоит отметить, что учет пульса будет осуществляться только в том случае, если уровень сигнала на ноге 9 будет соответствовать уровню логарифма. «1» (примерно 3-5 вольт). Timer0 работает на тактовой частоте микроконтроллера, т.е. 8 МГц, делитель тактовой частоты не включен.

Измеритель частоты от 1 Гц до 1 МГц с цифровым дисплеем

Схема была разработана для создания недорогого частотомера, который будет охватывать диапазон от 1 Гц до 1 МГц с цифровой индикацией с использованием трех 7-сегментных дисплеев.

7805 — 3-контактный стабилизатор положительного напряжения 1 А с компенсацией безопасной зоны выходного транзистора, внутренним ограничителем тока короткого замыкания, выходным напряжением 5 В, 12 В и 15 В, внутренней тепловой защитой от перегрузки, без внешних компонентов и выходным током, превышающим 0,5 А
4026 — декадный счетчик, где счет увеличивается по мере того, как на тактовом входе становится высокий, и имеет максимальный ток около 1 мА при питании 4,5 В и 4 мА при питании 9 В, который может освещать соответствующие сегменты общего катода 7 -сегментный дисплей
4583 — 4-битный однокристальный микрокомпьютер, разработанный по технологии CMOS с использованием простого высокоскоростного набора команд, оснащенный четырьмя 8-битными таймерами, 10-битным аналого-цифровым преобразователем, прерываниями, функцией переключения колебательного контура и используется в приложении с передатчиком дистанционного управления
4007 — полупроводниковый усилитель мощностью 1000 Вт, охватывающий диапазон частот 400-450 МГц и обеспечивающий отличную точку пересечения 3-го порядка, высокое усиление и широкий динамический диапазон за счет использования линейных устройств питания класса A / AB
556 — двойной таймер, который представляет собой высокостабильное устройство для генерации колебаний или точных временных задержек, используемых в широтно-импульсной модуляции, последовательной синхронизации, генерации временной задержки, линейном генераторе линейной нарастания, точной синхронизации и генерации импульсов благодаря своим функциям, таким как обычно разомкнутый и нормально выключенный выход, температурная стабильность, выход и питание TTL-совместимы, регулируемый рабочий цикл, работает как в нестабильном, так и в моностабильном режиме

Входной сигнал регулируется IC1, поскольку он выполняет функции триггера Шмитта, который представляет собой дискретный компаратор с гистерезисом, выход которого имеет два возможных состояния, как и другие мультивибраторы.Гистерезис относится к разнице между положительным и отрицательным порогами. Он изменяет сигнал до уровня, приемлемого в качестве входа для IC2-3-4. Вход вывода 1 на IC2 содержит десятый импульс, который создает импульс переноса на выводе 5 IC3. Одновременно этот сценарий вызывает индикацию нуля в DIS1, в то время как IC3 вызывает индикацию единицы для DIS2. Если на входе IC3 будет достигнут десятый импульс, DIS2 покажет ноль, а DIS3 покажет единицу. При правильном порядке отображения общая индикация будет 100.

Выход IC4 pin5 может использоваться для включения десятичной точки в DIS1, показывая превышающие измерения. Одна половина двойного таймера IC5A начинает отсчет времени, в то время как переключатель S1 прерывает отсчет времени за 1 с или 1 мс. Вторая половина IC5B выдает индикацию в течение 2 или 3 секунд во время прерывания с прерыванием, инициированным импульсом RESET. Подключение Q1 и IC1 должно быть удалено от входного разъема, чтобы предотвратить паразитные высокочастотные сигналы. Низкая частота на входе подается с помощью S1, в то время как TR2 регулирует подходящий источник частотомера с питанием 9 В.

R1 = 8,2 МОм
R2-9 = 100 кОм
R3 = 470 кОм
R4 = 470 Ом
R5-6-7 = 10 кОм
R8 = 3,3 МОм
C1-2 = 1 мкФ 63 В майлар
C3 = 47 мкФ 16 В
C4 = 100 н 63В

C5 = 2,2 мкФ 16 В
C6 = 10 мкФ 16 В
C7 = 10 нФ 63 В Майлар
C8-10 = 1 нФ 63 В Майлар
C9 = 1 мкФ 16 В
TR1 = 1 МОм подстроечный резистор
TR2 = 1 кОм подстроечный резистор
Q1 = 45000 IC3 = 2N130

IC2-3-4 = 4026
IC5 = 556
IC6 = 4007
IC7 = 7805
DS1-3 = Дисплей 7 сегментов. Comm. Кат.
S1 = мини-переключатель ВКЛ / ВЫКЛ
S2 = мини-переключатель 1X2

Цифровой частотомер может надежно использоваться в лабораториях, покрывая частотные области всех промышленных генераторов.Другие типы частотомеров используются в различных отраслях промышленности, таких как мониторинг уровней вибрации от тяжелого оборудования, проверка радиочастотных сигналов электронных схем и используются с радиочастотными сигналами для обеспечения высокой степени точности измерений с калибровкой данных. Источник: users.otenet.gr/~athsam/frequency_meter.htm

Беспроводные опции для датчиков | DigiKey

Жажда данных кажется неиссякаемой. От уровня кислорода в топливной системе вашего автомобиля до уровня дождя на заднем дворе — встроенные системы и датчики постоянно контролируют все вокруг нас.

До недавнего времени все наблюдения осуществлялись через проводные соединения. Зонды и датчики подключаются непосредственно к электронной или электромеханической системе управления, которая либо отслеживает и записывает данные, либо использует их для управления процессом.

По беспроводной связи выполнялись только самые важные или требовательные задачи, поскольку стоимость и сложность беспроводного соединения означали, что этот тип телеметрии может быть оправдан только для военных, промышленных или космических приложений.Однако беспроводные технологии достигли такого расцвета, что теперь, скорее всего, мы ежедневно взаимодействуем с многочисленными беспроводными датчиками.

Только простая отправка

Несмотря на то, что конкретное приложение будет зависеть от конкретных требований, существует три основных архитектурных варианта при реализации дизайна на основе датчиков. Это прерывание, опрос и с временным интервалом. Система на основе прерываний будет просто передавать всякий раз, когда происходит событие запуска, система с опросом будет сообщать только по запросу, а система с квантованием времени будет сообщать через заранее определенный интервал.Простая архитектура датчика только для отправки ограничивает этот выбор прерыванием или временным интервалом.

На простейшем уровне датчики и детекторы пороговых значений просто информируют систему мониторинга о состоянии. Это может быть использовано для сигнализации о проникновении, уровнях заполнения, перегреве и т. Д. Ключевым моментом здесь является то, что односторонняя связь позволяет разрабатывать более дешевые модули только для передачи без встроенного микроконтроллера.

Например, простой и эффективный компонент Micrel, предназначенный только для передачи, — это MICRF113, который представляет собой передатчик с амплитудно-сдвиговой манипуляцией (ASK) — только для диапазона от 300 до 450 МГц (см. Рисунок 1).Они идеально подходят для линий связи удаленных датчиков, поскольку эти диапазоны обычно имеют больший диапазон, чем передачи в диапазонах 2,4 и 5 ГГц.

Поскольку эти типы компонентов, предназначенных только для передачи, обычно питаются от батареи, приятной особенностью MICRF113 является его способность работать вплоть до 1,8 В. Используя кристалл или керамический резонатор, эти части поддерживают скорость передачи данных до 20 Кбит / с.

Простой конечный автомат может отключить однократный сигнал, который на короткое время позволяет передать заданную частоту на приемник.Это может продолжаться непрерывно до тех пор, пока условие срабатывания не станет ниже порогового значения, или продолжаться как однократное событие до тех пор, пока не будет сброшено вручную. В любом случае, небольшая конструкция SOT23 с малым количеством компонентов может быть очень эффективной в обеспечении надежного беспроводного соединения для обнаружения событий. Добавление микроконтроллера открывает двери для более сложных операций, включая не только обнаружение события, но также обнаружение и передачу аналогового уровня. Это также позволяет RF-каналам быть приемопередатчиком, что добавляет больше функциональности и возможностей.

Рис. 1. Малое количество компонентов передатчика Micrel делает его идеальным кандидатом для небольших, маломощных, подземных или удаленных датчиков событий.

Другой деталью, идеально подходящей для этих типов конструкций, является Analog Devices ADF7012, который, как и деталь Micrel, использует линию последовательных входных данных. Он также имеет последовательную шину управления для управления регистрами, режимами и конфигурацией отключения питания (до <0,1 мкА).

Одной из приятных особенностей этой части является то, что она может работать в стандартных режимах ASK или FSK, а также в гауссовых режимах ASK и FSK (см. Рисунок 2).Предварительно отфильтрованная гауссова форма имеет плавные переходы символов, которые могут удерживать передачи в более узком полосном пространстве. Этому способствует точная настройка ступенчатой регулирующей частоты 1 ppm, которая удерживает центральную частоту в нужном направлении при возникновении температуры и дрейфа в диапазонах от 75 МГц до 1 ГГц.

Рис. 2. Модуляция гауссовой моды, используемая в Analog Devices ADF7012, удерживает излучение в узкой полосе с низким дрейфом и сдвигом центральной частоты.

Обратите внимание на то, что встроенный микроконтроллер — идеальный способ повысить функциональность, надежность и точность беспроводного или скрытого датчика. Микроконтроллер может не только отслеживать события и распознавать ложные срабатывания, но также может использовать такие методы, как справочные таблицы, подгонку кривой и методы интерполяции для повышения точности.

Micro in control

Когда решено, что лучше всего использовать встроенный микроконтроллер, система Silicon Labs Si4010 на кристалле идеально подходит только для передачи, а также для обеспечения двунаправленной связи.Аналоговое ядро RF объединено с микроконтроллером типа ядра 8051, который включает в себя ОЗУ, флэш-память, EEPROM и Novram. (Примечание: поскольку ядро также может быть приемником, возможен режим работы по запросу.)

Интересной особенностью этой части, когда она используется для взаимодействия с датчиками, является встроенный аппаратный ускоритель расширенного шифрования. Обычно вы не думаете, что данные датчиков нужно шифровать. Однако могут быть приложения, в которых все взаимодействия протокола зашифрованы, чтобы защитить беспроводную сеть от помех.

Еще одна интересная особенность — встроенный высокоскоростной счетчик частоты, стробируемый по тактовому сигналу (см. Рисунок 3). В режиме частотомера можно легко преобразовать линейные значения ширины импульсов и измерения на основе рабочего цикла непосредственно в цифровые значения для передачи на приемную станцию.

Рис. 3. Встроенный частотомер в системе на кристалле Si4010 от Silicon Labs позволяет датчикам с выходными сигналами ширины импульса или частотными значениями напрямую преобразовывать их в цифровые значения для передачи.

В небольшой 10-контактный MSOP (с уменьшенным вводом / выводом) или в более крупный 14-контактный SOIC находится процессор, память, LDO, монитор батареи, манчестерский кодировщик и, конечно же, ВЧ-каскад. .

Еще одна приятная особенность этой детали — встроенный датчик температуры. Это можно использовать для корректировки данных датчика в месте расположения датчика, чтобы компенсировать колебания температуры. Обратите внимание, что эта часть имеет цифровой ввод / вывод и для датчиков линейного типа потребуется аналого-цифровой преобразователь.

Рис. 4. Каким бы сложным ни был TI CC2530, для установления качественной радиосвязи требуется очень мало внешних компонентов, особенно если ваши датчики могут подключаться непосредственно к аналогово-цифровым входам.

Аналогичное семейство деталей, содержащих ВЧ и встроенные микросхемы, производится Texas Instruments (см. Рис. 4). Например, CC2530 также содержит встроенный 8-битный процессор 8051 в сочетании с полностью совместимым приемопередатчиком 802.15.4 ZigBee.

Это позволяет матрице датчиков работать на более мощном интегрированном системном уровне. В ячеистой сети пакеты данных от датчиков, контроллеров, исполнительных механизмов, регистраторов данных и т. Д. Могут быть частью более сложной системы.

Однако компромисс заключается в том, что это не простое решение. Ресурсы для этих частей являются сложными, включая такие компоненты, как восьмиканальные 12-битные аналого-цифровые преобразователи, монитор батареи, датчик температуры, таймеры, UART, блок AES, встроенный регулятор и очень универсальный радиомодуль. Более того, эти части и эта архитектура могут использоваться для формирования очень больших и сложных сетей.

К счастью, TI и Digi-Key предоставляют полный набор комплектов для оценки и разработки, таких как комплект CC2530 Mini ZNP, который включает три узла (два мобильных и один базовый), которые позволяют оценивать, разрабатывать и тестировать возможности подключения ZigBee. устройств.Программное обеспечение стека также доступно для минимизации опыта и времени, необходимых для создания собственного совместимого стека.

Следует отметить, что вам не нужно реализовывать полный протокол ZigBee. Многие этого не делают. Большому количеству приложений просто необходимо подключение. Кроме того, не для каждой функции и функции требуется поддержка схемы. Несмотря на сложность CC2530, для создания хорошей радиосвязи требуется очень мало внешних компонентов. Простая сеть точка-точка без ячеистой сети все еще может быть создана с использованием этих частей.Это оставляет разработчику возможность реализовать любые протоколы, которые он хочет разработать.

Сводка

В конечном итоге ваша система будет соответствовать вашим потребностям и выбранным вами функциям. Использование информации, представленной в этой статье, поможет вам ознакомиться с типичными типами беспроводных датчиков, использованием встроенных контроллеров, радиочастотными линиями и доступными вам топологиями. Воспользуйтесь предоставленными ссылками, чтобы найти опыт, детали и инструменты разработки, необходимые для быстрого и надежного запуска вашей беспроводной сенсорной сети.

Схемы частотомеров, самодельные измерители частоты

Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

Самодельный частотомер на ATTINY2313. Самодельный частотомер на ATTINY2313 Attiny2313 схемы частотомер

Самодельный частотомер на ATTINY2313. Самодельный частотомер на ATTINY2313 Простой частотомер на attiny2313 с динамической индикацией

Технические характеристики частотомера

Описание частотомера на микроконтроллере

Принцип работы частотомера на микроконтроллере avr. Самодельный частотомер на ATTINY2313. Программное обеспечение микроконтроллера

Технические характеристики частотомера

Описание частотомера на микроконтроллере

ЧАСТОТОМЕР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

PLJ-8LED: 8-значная цифровая шкала и частотомер | hardware

Частотомер

Текст частотомера

для устройства на ПАВ 900 МГц

2.1. Принцип работы

2.2. Архитектура схемы

2.3. Анализ производительности

Частотомер 50 МГц

(PDF) Высокоточный счетчик времени и частоты для мобильных приложений

Самодельная частота на attiny2313. Самодельный частотомер на attiny2313 Частотомер простой на attiny2313 с динамической индикацией

Технические характеристики Частотомер

Описание частотомера на микроконтроллере

Измеритель частоты от 1 Гц до 1 МГц с цифровым дисплеем

Беспроводные опции для датчиков | DigiKey

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики