Частотомер до 1250 МГц — RadioRadar

Измерительная техника

Главная  Радиолюбителю  Измерительная техника

---

Этот прибор имеет не только большой верхний предел измеряемой частоты, но и ряд дополнительных функций. Он измеряет уход частоты от начального значения, длительность импульсов и пауз между ними, подсчитывает число импульсов. Его можно использовать и как делитель частоты входного сигнала с задаваемым в широких пределах коэффициентом деления.

Предлагаемый частотомер содержит шесть микросхем — компаратор напряжения AD8611ARZ [1], синтезатор частоты LMX2316TM [2], D-триггер 74HC74D [3], селектор-мультиплексор 74HC151D [4], микроконтроллер PIC16F873A-1/SP [5] и интегральный стабилизатор напряжения TL7805. Результаты измерения он выводит на символьный ЖКИ Wh2602B [6].

Основные технические характеристики

Интервал измеряемой частоты

импульсов с уровнями ТТЛ, Гц……………0,1…8·10⁷

аналоговых периодических сигналов произвольной формы напряжением более 100 мВэфф, Гц…………………1…8·10⁷

синусоидальных ВЧ-сигналов напряжением более 100 мВэфф, МГц ……………20…1250

Длительность счёта при измерении частоты, мс ……10⁴, 10³, 100, 10

Интервал измеряемой длительности импульсов, мкс ……..10…10⁶

Максимальная частота следования подсчитываемых импульсов, кГц ……………100

Максимальное число подсчитанных импульсов …..100 000 000

Измеряемый уход частоты

импульсов на входе ТТЛ или сигнала на аналоговом входе, Гц……….±1…±10⁶

сигнала на входе ВЧ, кГц ……………….±1…±10⁵

Коэффициент деления частоты сигнала

поданного на аналоговый вход…………..3 — 16383

поданного на вход ВЧ …………….1000 — 65535

Уровни выходных импульсов делителя частоты………….ТТЛ

Длительность выходных импульсов делителя частоты, мкс…………………..0,5

Напряжение питания (постоянное), В……………….9.16

Потребляемый ток, мА ……100…150

При выключении прибора установленные режимы его работы микроконтроллер запоминает в своём EEPROM и восстанавливает при включении.

Схема частотомера изображена на рис. 1. Тактовый генератор микроконтроллера DD3 стабилизирован кварцевым резонатором ZQ1. Подстроечный конденсатор C13 позволяет установить тактовую частоту в точности равной 4 МГц. Стабилизатор напряжения +5 В собран на микросхеме DA2. Подстроечным резистором R23 регулируют яркость подсветки экрана ЖКИ HG1. Оптимальную контрастность изображения на нём устанавливают подстроечным резистором R21.

Рис. 1. Схема частотомера

Кнопками SB1-SB3 управляют прибором. Кнопка SB1 служит для выбора измеряемого параметра. Кнопкой SB2 выбирают разъём, на который подают измеряемый сигнал. В зависимости от частоты и формы входного сигнала это может быть XW1 (импульсы логических уровней частотой 0,1 Гц…80 МГц), XW2 (аналоговые сигналы произвольной формы частотой 1 Гц…80 МГц) или XW3 (сигналы частотой 20…1250 МГц). Кнопкой SB3 запускают и останавливают измерение в режимах счётчика импульсов и измерения ухода частоты. Длительным (более 1 с) нажатием на эту кнопку переходят из режимаизмерения частоты в режим её деления и вывода результата на разъём XW1. Когда кнопки не нажаты, на входах микроконтроллера, с которыми они соединены, резисторы R12-R14 поддерживают высокие уровни.

Резисторы R4 и R6 создают постоянное смещение около 100 мВ на неинвертирующем входе компаратора DA1. Резисторы R5 и R7 — цепь положительной обратной связи, нужной для получения гистерезиса в характеристике переключения компаратора. Диоды VD1 и VD2 вместе с резистором R2 образуют двухсторонний ограничитель входного напряжения на инвертирующем входе компаратора.

Микросхема DD1, основное назначение которой — работа в синтезаторах частоты диапазона 1,2 ГГц, содержит два делителя частоты с переменным коэффициентом деления, которые и используются в описываемом приборе для деления частоты входных сигналов, подаваемых на разъёмы XW2 и XW3, в заданное число раз. Микроконтроллер устанавливает коэффициенты деления и режим работы этой микросхемы, подавая команды по её последовательному интерфейсу (входы Clock, Data, LE). В зависимости от установленного режима на выход Fo/LD поступает результат работы одного из этих делителей. Резистор R19 и конденсатор C19 образуют фильтр питания микросхемы DD1, а диоды VD3 и VD4 защищают от перегрузки вход одного из её делителей частоты, непосредственно связанный с разъёмом XW3. На триггере DD4.1 собран одновибратор, формирующий из выходных сигналов делителей частоты импульсы длительностью 0,5 мкс. Его времязадающая цепь — резистор R17 и конденсатор C10.

Формирователь импульсов, подаваемых на разъём XW1, собран на транзисторе VT1 с коллекторной нагрузкой — резистором R8. Он работает, когда на выходе RC5 микроконтроллера установлен высокий логический уровень. В противном случае формирователь выключен и не оказывает влияния на подаваемые на разъём XW1 внешние сигналы. Поэтому разъём XW1 может быть как входным при измерении частоты и длительности логических сигналов, а также при счёте импульсов, так и выходным в режимах деления частоты. Резистор R11 служит для защиты входа 0 селектора-мультиплексора DD2 от случайно поданных на разъём XW1 сигналов большой амплитуды.

Селектор-мультиплексор по командам микроконтроллера подаёт на его предназначенные для измерения частоты и длительности импульсов входы либо импульсы уровней ТТЛ с разъёма XW1, либо сигналы, поступившие на разъём XW2 и преобразованные в такие импульсы компаратором DA1, либо сигналы, поступившие на разъём XW3 и прошедшие через делитель частоты микросхемы DD1. Микроконтроллер выполняет основные операции измерения частоты, длительности и счёта импульсов. Он же выводит результаты измерений на ЖКИ HG1 и управляет работой всего прибора. Программа микро-контроллера написана на языке ассемблера MASM, входящего в состав среды разработки программ MPLAB IDEv7.5.

В режимах измерения частоты микроконтроллер подсчитывает импульсы, поступившие на вход T0CKI в течение выбранного пользователем измерительного интервала (0,01, 0,1, 1 или 10 с). При измерении частоты сигнала, поданного на разъём XW3, его частоту предварительно делит на 1000 один из делителей микросхемы DD1.

При измерении длительности импульсов высокого логического уровня микроконтроллер по нарастающему перепаду измеряемого импульса на входе INT начинает счёт импульсов частотой 1 МГц, полученных делением своей тактовой частоты. Он прекращает этот счёт по спадающему перепаду измеряемого импульса. В случае измерения длительности импульса низкого уровня счёт начинается по его спадающему перепаду, а завершается по нарастающему.

Как только включён режим измерения ухода частоты, микроконтроллер выполняет первое измерение частоты входного сигнала, затем периодически повторяет эти измерения. Программа вычитает результат первого измерения из каждого последующего и выводит текущую разность на индикатор. После остановки этого режима на ЖКИ отображаются максимальные зафиксированные завремя измерения отклонения частоты вниз и вверх от начальной.

Для измерения частоты следования логических импульсов с уровнями ТТЛ кнопкой SB2 выбирают входной разъём XW1. Микроконтроллер формирует на выходах RC0-RC2 код 000, переводя этим селектор DD2 в состояние, при котором сигнал с разъёма XW1 поступает на входТОСК1 микроконтроллера для измерения частоты и на его же вход INT для измерения длительности импульсов. Результаты измерений программа выводит на ЖКИ HG1 (рис. 2), причём длительности импульсов высокого (H) и низкого (L) уровней на экране чередуются. Код в правой части верхней строки означает заданное время счёта: «10» — 10 с, «1» — 1 с, «,1» — 0,1 с и «,01» — 0,01 с. В правой части нижней строки выводится условное обозначение выбранного входного разъёма: TTL — XW1, VHF — XW2, UHF — XW3.

Рис. 2. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

Измеряя частоту аналоговых сигналов (до 80 МГц), кнопкой SB2 выбирают входXW2. На выходах RC0-RC2 микроконтроллер формирует код 001, переводя мультиплексор DD2 в положение, в котором сигнал с разъёма XW2, преобразованный в прямоугольные импульсы компаратором DA1, поступает на вход TOCKI микроконтроллера. Программа измеряет частоту сигнала и выводит результат на ЖКИ (рис. 3).

Рис. 3. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

Для измерения ВЧ-сигналов частотой до 1250 МГц кнопкой SB2 выбирают входной разъём XW3. С него сигнал поступает на вход f_IN имеющегося в микросхеме DD1 делителя частоты. Коэффициент деления задан микроконтроллером равным 1000. Сигнал с выхода делителя частоты, преобразованный в импульсы длительностью около 0,5 мкс одновибратором на триггере DD4.1, поступает через мультиплексор DD2 на вход TOCKI микроконтроллера. Мультиплексор установлен в нужное для этого состояние кодом 010 на выходах RC0-RC2 микроконтроллера. Программа микроконтроллера измеряет частоту и с учётом коэффициента деления выводит результат на ЖКИ (рис. 4).

Рис. 4. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

Подлежащие счёту импульсы подают на входной разъём XW1 или XW2. Кнопкой SB2 выбирают один из этих входов, а кнопкой SB1 — режим COUNTER (рис. 5). Счёт запускают нажатием на кнопку SB3, что сопровождается заменой на экране метки OFF (выключено) меткой ON (включено). Для остановки счёта на кнопку SB3 нажимают повторно, при этом метку ON сменяет метка OFF. Накопленное за время от запуска до остановки число импульсов программа показывает на ЖКИ.

Рис. 5. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

Чтобы измерить уход частоты, сигнал (в зависимости от его формы и частоты) подают на один из входных разъёмов XW1-XW3, выбирают кнопкой SB2 этот разъём, а кнопкой SB1 — функцию «+/-FREQUENCV (её название сопровождается меткой OFF). Измерение запускают нажатием на кнопку SB3, при этом метку OFF сменяет метка ON. Прибор измеряет уход частоты и выводит его текущее значение на ЖКИ (рис. 6). После повторного нажатия на кнопку SB3, останавливающего измерение, на ЖКИ появляются максимальные зафиксированные за время измерения значения ухода частоты вверх и вниз от исходной (рис. 7).

Рис. 6. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

Рис. 7. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

Для деления частоты аналогового сигнала частотой до 80 МГц кнопкой SB2 выбирают входной разъём XW2 и подают на него сигнал, частота которого подлежит делению. С выхода компаратора DA1 он поступает на вход OSCIN делителя частоты R_Counter микросхемы DD1. Микроконтроллер задаёт по последовательному интерфейсу необходимый коэффициент деления этого делителя и подключает его выход к выходу Fo/LD микросхемы. Нажатиями на кнопку SB1 коэффициент деления уменьшают, а на кнопку SB2 — увеличивают. Чем дольше удерживают кнопку нажатой, тем быстрее изменяется коэффициент.

На выходе RC5 микроконтроллер устанавливает высокий уровень, переключая разъём XW1 в режим выхода. На своих выходах RC0-RC2 микроконтроллер формирует код 000, поэтому сигнал, выведенный на разъём, поступает и на входТ0СКI микроконтроллера для измерения частоты. Длительность импульсов в этом режиме не измеряется.

Рис. 8. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

На рис. 8 показан результат деления частоты 19,706 МГц поданного на разъём XW2 сигнала на 100. В этом случае на выходе XW1 с частотой 197,06 кГц следуют импульсы высокого логического уровня длительностью 0,5 мкс. Сигналы частотой от 50 до 1200 МГц подают для деления на разъём XW3. Они обрабатываются аналогично, отличие лишь в том, что в операции участвует более высокочастотный делитель частоты N-Counter микросхемы DD1. На рис. 9 показан результат деления частоты 200,26 МГц на 2000. Частота на выходе — 100,13 кГц.

Рис. 9. Результаты измерений, выводимые программой на ЖКИ HG1

Частотомер смонтирован на печатной плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 1 мм. Её чертёж показан на рис. 10, а размещение элементов — на рис. 11. Постоянные резисторы и большинство конденсаторов имеют типоразмер 0805 для поверхностного монтажа. Подстроечные резисторы R21 и R23 — SH-655MCL, подстроечный конденсатор C13 — TZC3P300A110R00. Оксидные конденсаторы С4 и C6 — алюминиевые с проволочными выводами.

Рис. 10. Печатная плата частотомера

Рис. 11. Размещение элементов на плате

Разъёмы XW1-XW3 — 24_BNC-50-2-20/133_N [7]. Они соединены с платой отрезками коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом длиной около 100 мм. Кнопки SB1-SB3 — TS-A3PG-130. Индикатор HG1 укреплён над платой на стойках высотой 10 мм винтами М3.

Прибор собран в пластмассовом корпусе Z-28 [8]. На его передней панели вырезано прямоугольное отверстие размерами 70×25 мм для экрана ЖКИ и просверлены три отверстия диаметром 3 мм под кнопки. Сами кнопки установлены на стеклотекстолитовой плате размерами 100x12x1,5 мм, прикреплённой к передней панели с обратной стороны винтами M3. С левой стороны корпуса установлено гнездо питания, а с правой — его выключатель. Входные байонетные разъёмы размещены на задней стенке корпуса.

Налаживание частотомера заключается в следующем:

— установите подстроечным резистором R21 оптимальную контрастность изображения на экране ЖКИ;

— установите подстроечным резистором R23 необходимую яркость подсветки ЖКИ;

— установите подстроечным конденсатором C13 тактовую частоту микроконтроллера в точности равной 4 МГц. Для этого к разъёму XW1 подключите цифровой частотомер (Ч3-63 или любой другой), включите налаживаемый прибор при нажатой кнопке SB3 (при этом на ЖКИ должна появиться надпись «TEST») и, вращая ротор подстроечного конденсатора C13, добейтесь показаний внешнего частотомера, максимально близких к 100000 Гц. Не забывайте, что погрешность установки этой частоты непосредственным образом влияет на погрешность налаживаемого прибора.

Литература

1. Ultrafast, 4 ns Single-Supply Comparators AD8611/AD8612. — URL: http://www.analog. com/media/en/technical-documentation/ data-sheets/AD8611_8612.pdf (02.11.2015).

2. PLLatinum™ LowPower Frequency Synthesizer for RF Personal Communications LMX2306 550 MHz, LMX2316 1.2 GHz, LMX2326 2.8 GHz. — URL: http://www.ti.com/lit/ds/ symlink/lmx2326.pdf (02.11.2015).

3. 74HC74, 74HCT74 Dual D-type flip-flop with set and reset; positive edge-trigger. — URL: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/ 74HC_HCT74.pdf (02.11.2015).

4. 74HC151, 74HCT151 8-input multiplexer. — URL: http://www.nxp.com/documents/data_ sheet/74HC_HCT151.pdf (02.11.2015).

5. PIC16F87XA Data Sheet 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers. — URL: http://akizukidenshi.com/download/PIC16F 87XA.pdf (02.11.2015).

6. Wh2602B character 16×2. — URL: http:// www.winstar.com.tw/download.php?ProID= 22 (17.11.15).

7. Coaxial Cable Connector: 24_BNC-50-2-20/133_N. — URL: http://www.electroncom. ru/pdf/hs/bnc/24bnc50-2-20_133n.pdf (16.11.15).

8. Корпус Z-28. — URL: http://files.rct.ru/ pdf/kradex/z-28.pdf (16.11.15).

Чертёж печатной платы в формате Sprint Layout 5.0 и программу микроконтроллера можно скачать здесь.

Автор: В. Турчанинов, г. Севастополь

Дата публикации: 16.02.2016

Мнения читателей

• Владимир / 20.01.2017 — 10:55
  Вышли еще две версии частотомера. Третья версия опубликована в журнале «Радиолюбитель» №8,9. Четвертая: https://cloud.mail.ru/public/4EKo/QaTMuiDMv

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

Частотомер 10 Гц — 60.00 МГц на pic16f628a + nokia lcd 5110

Всем привет. Сегодня у нас простой, миниатюрный частотомер на микроконтроллере PIC16F628A с индикатором NOKIA LCD 5110. Благодаря использованию дисплея от мобильного телефона, его размеры незначительны. Сам дисплей построен на базе контроллера PCD8544 с разрешением 48×84 точек. На входе частотомера предусмотрен формирователь с простой защитой по входу.

Диапазон измерения частоты……………10 Гц…60МГц
Чувствительность (амплитудное значение) … 0,2…0,3В
Напряжение питания ………….7…16В
Потребляемый ток…………….не более 50 мА.

Необходимость в данном девайсе у меня возникла, когда нужно было сделать задающий генератор несущей для радиопередатчика и произвести его дальнейшую настройку и согласование с другими функциональными частями системы. Долго искал в интернете схему, которая работала бы с дисплеем nokia 5110 и имела бы диапазон измерений, в которую попадала бы нужная мне частота. Наконец, случайно нашел схему такого частотомера, где она была не подробна, сделана под другой дисплей и не имела файла печатной платы. Зато был файл прошивки. Ну ладно теперь перейдем к тому что нам понадобиться:

Расходные материалы
• стеклотекстолит фольгированный двусторонний
• болты М3 x 20 с гайками (шляпки желательно потайные)
• радиодетали (ниже)

Конденсаторы
• 10p ¬– 1 0805
• 22p – 2 0805
• 100p – 1 0805
• 10n – 2 0805
• 100n – 5 0805
• 4…20p – 1 подстроечный
• 22uF 25V – 2 танталовые типа D

Резисторы
• 100 Ом – 1 0805
• 200 Ом – 1 0805
• 470 Ом – 2 0805

• 2.2 кОм – 4 0805
• 3.9 кОм – 4 0805
• 10 кОм – 1 0805
• 18 кОм – 1 0805
• Диод BAV99 sot23
• Дроссель 10 – 82 мкГн (у меня 82 мкГн) 0805
• Кварцевый резонатор на 4МГц
• Такой модуль дисплея. Обратите внимание на распиновку выводов (на разных модулях иногда может отличаться)

• Микросхемы стабилизаторов LM78L05ACM и AMS1117L-33
• ВЧ разъем MCX (я поставил его, т.к. у меня были щупы от карманного осциллографа с таким же)
• Гнездо питания (была мысль сделать на 12 вольтовой батарейке на плате, но для универсальности решил сделать просто гнездо DS-261B)
• DIP панелька PIC16F628A и сам контроллер

Инструменты
• средства для создания печатной платы
• паяльный фен
• паяльник
• мини дрель (для отверстий)
• гравер (удобно фрезеровать отверстие под питание, но можно и без него)
• ножницы по металлу
• мелкий пинцет
• программатор pic

Теперь приступим. Вот наша принципиальная схема.

Перемычкой J3 мы управляем включением/отключением подсветки. Дальше будет проще объяснять по плате.


В место перемычки J3 можно вывести переключатель на проводах. Отверстия под разъем питания J2 можно сделать гравером или мини дрелью, делая несколько последовательных отверстий. Не стоит путать полярность включения танталовых конденсаторов. Сдвоенный последовательно диод BAV99 выполняет функцию защиты от перенапряжения. Если вникать в детали, то понять принцип работы такой защиты вытекает из-за особенностей ВАХ (вольт-амперной характеристики) диода.

На правой части графика мы видим, что при незначительном напряжении ток почти отсутствует, однако в определенный момент ток резко возрастает, и дальнейшее увеличение напряжения не увеличивает ток. Так вот, если напряжение на диоде превышает напряжение падения, то наш диод проводит ток.

Выдержка из документации. Здесь видно, что при напряжении свыше 1В и далее диод начинает проводить ток. В нашем случае получается, что он просто закорачивает входной сигнал большой амплитуды на землю.

Резисторы, стоящие в цепи измеряемого сигнала, ограничивают ток заряда конденсаторов. Ведь в теории при заряде и разряде емкостей их ток стремиться бесконечности. На практике этот ток ограничен сопротивлением проводников, но его бывает недостаточно.

Так как наш дисплей питается от 3.3В через стабилизатор напряжения, то для согласования уровней стоят делители напряжения. Иногда и без них экран неплохо работает, но тогда нагрузка по току ложится на выводы контроллера, каждый из которых имеет свое внутреннее сопротивление.

Дроссель (в моем случае индуктивность smd 0805 на 82 мкГн) дает дополнительную защиту от высокочастотных наводок по питанию, что добавляет дополнительную стабильность в работе контроллера.

Так вроде разобрали основные моменты в работе контроллера. По алгоритму измерения не смогу подсказать, т.к. тот источник, где мне удалось найти неполную информацию, не имел исходного кода. Да и вновь найти сам сайт не удалось. Так теперь перейдем к тому, что у меня получилось.

Так как у меня нет лазерного принтера, но есть струйный, то делаю плату с помощью пленочного фоторезиста. Шаблон состоит из 4 листов прозрачной пленки (2 пленки совмещенные пленки для верхнего слоя и 2 для нижнего). Потом совмещаем верхний и нижний слои так, чтобы внутрь можно было просунуть плату с нанесенным фоторезистом.

Верхний слой

Нижний слой
После травления сделал отверстия своим моторчиком от магнитофона с цанговым патроном. Сначала накернил, продавливая шилом отверстия, а потом сверлил насквозь.

На верхнем фото видно не значительные отклонения в некоторых отверстиях, но это больше связано с тем, что сверлил от руки и мог неидеально вертикально удерживать микродрель.

На верхней части фото нашей новой платы после лужения, а на нижнем – моя старая версия (именно ее фото работы я демонстрировал). Старая версия незначительно отличается от новой (видно, где забыл провести дорожку припаян красно-белый провод, и в новой учтены недочеты разводки). Кстати, хотел отметить, как бы я рекомендовал напаивать компоненты (в какой последовательности). Сначала запаиваем переходные отверстия (их здесь 2), затем припаиваем smd резисторы на верхнем слое. Далее припаиваем dip-панель под микросхему таким образом, чтобы ее ножки замыкали верхние и нижние отверстия платы (у меня стеклотекстолит 1,5мм и припаял к плате с некоторым зазором для паяльного жала). После устанавливаем разъем для дисплея.

А теперь самое интересное: надо сделать 2 отверстия диаметром 3 мм под болтики М3×20 для более надежного крепления нашего дисплея. Для этого вставляем дисплей в разъем и шилом через отверстия помечаем места для сверления на печатной плате.

Ну а далее напаиваем кварцевый резонатор (я нашел удлиненный, но здесь это не критично) и запаиваем все остальные компоненты. Вместо ВЧ разъема можно напаять коаксиальный кабель или на крайний случай просто подвести 2 провода.

После того как плата собрана нам надо прошить микроконтроллер PIC16F628A. Тут, я думаю, можно посмотреть информацию в интернете, т.к. здесь нет никаких особых моментов (в отличии от avr, где еще нужно правильно выставить фьюзы). Я программировал программатором picKit3.

Далее хорошо бы сначала подключить дисплей проводами к разъему, чтобы отверткой можно было под настроить конденсатор. Для настройки подаем прямоугольный сигнал на вход и добиваемся того, чтобы показания были максимально точными, хотя некоторые моменты зависят от самого генератора сигналов. Я использовал генератор из осциллографа dso quad, но мне не пришлось подкручивать емкость, т.к. частотомер сразу давал точные показания.

Теперь несколько фото работы

Ну вот в целом и все. Стоит отметить, что частоты сигналов формой пилы и треугольных импульсов он показывает некорректно. Зато синусоидальные, прямоугольные точно. С его помощью я экспериментировал с емкостной трехточкой и генератором на кварцевом резонаторе.

Файлы схемы, печатной платы и прошивки прилагаются

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Частотомер

Измерительный прибор для определения частоты периодического процесса.

06.01.2013

Частотомер на AVR

Это достаточно простая конструкция частотомера. Основа схемы — микроконтроллер ATmega8. Измерение частоты в пределах 0-9999 Гц

Автор: zeconir

8 0 _[0]

---

Похожие статьи: 23.01.2013

RCF метр на MSP430 и Nokia1202

Приведена схема измерителя емкости, сопротивления и частоты на микроконтроллере MSP430 и LCD-экране Nokia1202

Автор: tvilsa

10 5 _[1] 27.01.2013

Частотомер на PIC16F628

В этом проекте мы делаем простую и дешевую схему частотомера. Он может измерять сигналы от 16Гц до 100Гц с максимальной амплитудой 15В. Чувствительность высокая, разрешение 0,01Гц. Входной сигнал может быть синусоидальной, прямоугольной или треугольной волной.

Автор: alecs

3 0 _[0]

---

Похожие статьи: 21.06.2013

Недорогой частотомер на MSP430

Представлен проект дешевого частотомера на микроконтроллере MSP430 с диапазоном до 10 МГц, возможностью калибровки и точностью не хуже 10 Гц на частоте 10 МГц. Проект платы в Kicad и исходники в проекте Code Composer Studio прилагаются.

Автор: noauthor

0 0 _[0]

---

Похожие статьи: 2005 г.

Частотомер до 1 ГГц

Этот простой частотомер полезен для измерения частоты различного оборудования, особенно передатчиков, приемников и генераторов сигнала в ВЧ/СВЧ диапазоне.

Автор: none

8 0 _[0]

---

Похожие статьи: 2011 г.

60 МГц частотомер на микроконтроллере

Представленный в данной статье частотомер позволяет измерять частоту от 10 Гц до 60 МГц с точностью 10 Гц. Это позволяет использовать данный прибор для самого широкого применения, например измерять частоту задающего генератора, радио приёмника и передатчика, функционального генератора, кварцевого резонатора и др. Частотомер обеспечивает хорошие параметры и обладает хорошей входной чувствительностью, благодаря наличию усилителя и TTL-преобразователя.

Автор: Колтыков А.В.

15 0 _[0]

---

Похожие статьи: 2004 г.

Частотомер-цифровая шкала до 200 МГц с ЖКИ

Частотомер имеет небольшие габариты 65х35х20 мм и легко помещается на ладони. Несмотря на это он работает в широком диапазоне частот от 0 до 200 МГц, а также может использоваться как цифровая шкала приёмника.

Автор: Максимов И.

1 0 _[0]

---

Похожие статьи: 03.09.2014

Определитель цвета

Схема на основе датчика TCS3200, конвертирующего интенсивность цвета в определенную частоту. Вычисление цвета в формате RGB происходит на основе измерения этой частоты. Данные выводятся на ЖК дисплей.

Автор: Gauss

18 4.8 _[4] 07.06.2015

Многофункциональный частотомер на PIC16F628A и LED-индикаторах

Это, пожалуй, самый функциональный из подобных приборов, собранных на PIC16F628A. Прибор компактно собран на одной плате из доступных деталей и позволяет измерять частоту, период и длительность импульсов обеих полярностей. Имеется функция измерения низких частот с повышенной разрешающей способностью, а так же, есть много дополнительных сервисных возможностей.

Автор: diogen_b

126 5 _[2]

---

Похожие статьи:

Стрелочный частотомер на микроконтроллере

Автор: Виктор, емайл burat12345 (at) yandex.ru

 

Простой стрелочный частотометр на микроконтроллере создан на основе прототипа на микросхеме К155АГ1. Описание протипа приведено ниже:

 

Аналоговый частотомер собран на одновибраторе — микросхеме К155АГ1. Этот частотомер имеет четыре поддиапазона 10…100 Гц, 100…1000 Гц, 1…10 кГц, 10…100 кГц, но в него можно ввести и пятый— до 1 МГц, добавив соответствующий времязадающий конденсатор.

Принципиальная электрическая схема и внешний вид аналогового частотомера

Длительность импульсов, генерируемых одновибратором, определяется конденсаторами СІ — С4 и резисторами R1 — R5 (в зависимости от поддиапазона), а частота их повторения — частотой входного сигнала. Через диод Д5 импульсы поступают на конденсатор С5, напряжение на котором будет пропорционально частоте входного сигнала. Это напряжение измеряется прибором ИП1. Диоды Д1 — Д4 (кремниевые высокочастотные любые, например КД503А) защищают вход микросхемы от перегрузок. Номиналы конденсатора С5 и резистора R6 зависят от тока полного отклонения микроамперметра ИП1. При токе 100 мкА они составляют 2 мкФ и 39 кОм, а при токе 500 мкА— 15 мкФ и 6,8 кОм. Времязадающие конденсаторы могут иметь разброс до 20% от указанных на схеме значений, он будет «выбран» подстроечными резисторами. От температурной и временной стабильности этих конденсаторов зависит, естественно, точность измерений.

Налаживание прибора сводится к установке на каждом поддиапазоне одним из подстроечных резисторов R2—R5 стрелка микроамперметра ИП1 на последнее деление при подаче на вход эталонных частот, соответствующих верхней частоте измерений для каждого поддиапазона.

Резисторы R2 — R5 подстроечные любого типа, диод Д5 — кремниевый высокочастотный, типа КД503А. Переключатель можно брать любого типа. Прибор конструктивно собран в алюминиевом корпусе.

 

Прибор этот у меня работал больше 15 лет с добавочными диапазонами до 1 мгц

Что стало в итоге ?

Убраны все диапазонные сопротивления и конденсаторы, расширен диапазон до 30мгц и выше (не смог проверить)

Добавлен входной формирователь.

 

 

 

3. почему стрелочный?

Изучаю PIC . Захотелось скрестить его с стрелочным индикатором.

Может кому пригодится? Это будет видно по популярности.

Конечно цифровой имеет колоссальное преимущество.

Аналоговый намного меньше шумит в эфир.( нет динамической индикации)

 

4. Повторить реально . Проверено в железе. Это просто мультивибратор с переключаемыми коэффициентами деления

входной частоты и выбранными фиксированными длительностями положительного импульса на каждом диапазоне.

 

 

 

 

 

 

С уважением Виктор.

Частотомер до 500МГц на Attiny48 и MB501

Дата публикации: 21 апреля 2019.

На этот раз я представлю простой малогабаритный частотомер с диапазоном измерения от 1 до 500 МГц и разрешением 100 Гц.

В настоящее время, независимо от производителя, почти все микроконтроллеры имеют так называемые счетные входы, которые специально предназначены для подсчета внешних импульсов. Используя этот вход, относительно легко спроектировать частотомер.

Однако этот счетчый вход также имеет два свойства, которые не позволяют напрямую использовать частотомер для удовлетворения более серьезных потребностей. Одна из них заключается в том, что на практике в большинстве случаев мы измеряем сигнал с амплитудой в несколько сотен мВ, который не может перемещать счетчик микроконтроллера. В зависимости от типа, для правильной работы входа требуется сигнал не менее 1-2 В. Другое заключается в том, что максимальная измеримая частота на входе микроконтроллера составляет всего несколько МГц, это зависит от архитектуры счетчика, а также от тактовой частоты процессора.

Вследствие вышесказанного необходимо иметь схему предварительного масштабирования входного сигнала, которая делит входную частоту на постоянное число и, кроме того, если требуется увеличивает амплитуду сигнала.

Для предделителя я выбрал широкодоступную микросхему MB501 фирмы Fujitsu. Из описания на микросхему выясняется, что она более чем подходит для этой задачи, хорошо работает с амплитудным сигналом 15-20 мВ, а максимальная измеряемая частота 1 ГГц с делением на 64/128.

Почему же в названии статьи присутствует частота 500 МГц, а не 1 ГГц? Причина в том, как упоминалось выше, максимальная измеряемая частота ограничена структурой счетчика микроконтроллера и тактовой частотой. Выбранным микроконтроллером является ATmega48, который тактируется от кварцевого резонатора частотой 20МГц. К сожалению, в отличие от архитектуры PIC, этот микроконтроллер не имеет асинхронного счетчика, поэтому, согласно теореме Шенона, вход счетчика может измерять максимальную частоту равную половине тактового сигнала, который в этом случае составляет 10 МГц (20 МГц / 2). Практика показала лучше не превышать значение 9 МГц, поэтому, если для MB501 установлено значение делителя 64, верхний предел измерения составляет прибл. 580 МГц (64×9 МГц). Теоретически, прибор может использоваться до 640 МГц, но точность больше не гарантируется.

Из-за простоты программного обеспечения время выборки составляет 640 мс, следовательно, разрешение измерителя частоты составляет 100 Гц, что более чем достаточно для большинства задач в любительских условиях.

Принципиальная схема показана ниже:

Двумя основными компонентами схемы являются микроконтроллер IC1 и предделитель IC2. Разъем J1 — вход для измеряемого сигнала или антенны 10-20 см. Из-за чувствительности схемы нет необходимости в гальваническом соединении между измеряемым источником сигнала и прибором. Сигналы мощных радиостанций или генераторов также могут быть легко измерены с помощью простой антенны. Однако, если требуется измерить слабый сигнал или нужна более высокая точность, рекомендуется подключать источник к входу напрямую.

Диоды D1 и D2 защищают предварительный делитель от потенциального перенапряжения и могут быть заменены на диоды типа 1N4148. Резистор R2 необходим для шунтирования входа IC2, чтобы при отсутствии измеряемого сигнала дисплей всегда отображал 0,0000 МГц. При необходимости его значение можно изменить. Выбор более высокого значения или полное его исключение может немного увеличить чувствительность схемы.

В указанном подсоединении значение делителя MB501 равно 64, то есть выходной сигнал имеет частоту 1/64, измеренную на его выходе. Этот сигнал проходит через разделительный конденсатор C6 на вход счетчика микроконтроллера.

Роль L1, индуктивность 100 мкГн, заключается в предотвращении возврата высокочастотных сигналов к питанию. При отсутствии ее можно заменить короткой перемычкой или сопротивлением 1-2 Ом, если необходимо.

Чтобы минимизировать размер прибора, дисплей используется двухстрочный, 8 символов в строке, его можно заменить однострочным 16-символьным (я не тестировал программное обеспечение на последнем). Контраст дисплея выставляется потенциометром R4.

Печатная плата

Размер печатной платы точно соответствует размеру ЖК дисплея 8×2, поэтому ее можно прикрутить в виде сэндвича с помощью проставок.

Прошивка

Существует две основных версии микроконтроллера ATMega48: ATMega48 и ATMega48P, соответственно существует две версии файлов прошивки.

Во время прошивки биты конфигурации должны быть выставлены на работу от кварцевого резонатора частотой 20 МГц!

После успешного программирования схема должна работать немедленно, при условии правильной настройки контрастности на дисплее должно отображаться 0,0000 МГц .

Настройка

Поскольку каждый кварц имеет некоторую погрешность, рекомендуется откалибровать частотомер. Для этого используют более точный, откалиброванный кварцевый генератор, выход которого можно напрямую подключить к входу частотомера. Переменный конденсатор C9 должен быть настроен так, чтобы на дисплее отображалось правильное значение измеряемой частоты, например, для генератора 10 МГц, на дисплее 10,0000 МГц. Если для этого конденсатора недостаточно точной настройки, вы также можете изменить значение C8. Идеальное значение может быть найдено между 10-68pF.

Установка значений промежуточной частоты

Прибор также обеспечивает возможность установки различных значений промежуточной частоты, например, когда измеритель частоты встроен в радиоприемник. С помощью этой функции текущее значение промежуточной частоты может быть добавлено или вычтено из текущего измеренного значения, и теперь дисплей будет скорректирован по промежуточной частоте. С помощью перемычек JP1 можно установить +/- 10,7 МГц и 455 кГц следующим образом:

JP1-1: замкнута «-» , разомкнута «+»

JP1-2: 10,7 МГц (сложение или вычитание, в зависимости от JP1-1)

JP1-3: 455 кГц (сложение или вычитание, в зависимости от JP1-1)

Если все перемычки будут разомкнуты, измеряемая цепь будет действовать как простой частотомер.

Источник: журнал Hobbielektronika

---

Файлы к статье «Частотомер до 500МГц на Attiny48 и MB501»
Описание: Файл прошивки микроконтроллера, макет печатной платы PDF, описание MB501
Размер файла: 116.46 KB Количество загрузок: 278	Скачать

---

Простой измеритель частоты (частотомер) на PIC микроконтроллере (250Гц-50МГц)

Этот прибор предназначен для измерения частоты логических сигналов, а также периодических сигналов непрямоугольнойформы положительной полярности.

Он предельно прост по схеме и в работе (пределы измерений переключаются автоматически) и может найти применение в тех случаях, когда отсчета частоты с точностью до третьего знака достаточно.

Частотомер, принципиальная схема которого изображена на рисунке, позволяет измерять частоту периодических сигналов в диапазоне 250 Гц…50 МГц.

Погрешности измерений и отсчета для каждого интервала частот приведены в табл. 1. Входное сопротивление прибора — не менее 2 кОм. Уровень лог. 0 входного напряжения должен быть не более 0,2, а лог 1 — не менее 0,8Uпит , где Uпит — напряжение питания, которое может быть любым в пределах 3…6 В. Потребляемый ток не превышает 100 мА.

Как видно из схемы, основной элемент частотомера — микроконтроллер PIC16F84, осуществляющий счет импульсов внешнего сигнала, поступающего на вход прибора, обработку полученных значений и вывод результатов измерения на табло.

Рис. 1. Принципиаьная схема частотомера на микроконтроллере.

Частота (в герцах) отображается индикаторами HG1 HG4 в формате X,YZ*10^E Гц, где X,YZ — десятичное значение частоты сигнала, а Е — порядок (например, показание 2,25 3 соответствует частоте 2,25*10^3 = 2250 Гц; 4,32 5 — 4,32*10^5 = 432 000 Гц = 432 кГц и т. д.).

Таблица 1.

Интервал частот кГц (МГц)	Времію измере-ния мс	Погрешность Гц (кГц)
				измерения	отсчета j
		0,25…0,999	500	±2	±2
1…9.99	500	±2	±5
10…99.9	500	±2	±50
100..127	500	±2	±500
128…999	1	(±1)	(±1)
(1….9.99)	1	(±1)	(±5)
(10…50)	1	(±1)	(±50)

Микроконтроллер PIC16F84 имеет в своем составе восьмиразрядный модуль таймера (TMR0), который может использоваться с восьмиразрядным предделителем. Последний функционирует асинхронно, поэтому таймер способен считать частоту сигналов значительно выше частоты генератора микроконтроллера, которая в данном случае равна 4 МГц.

Минимальное время высокого и низкого уровней входного сигнала — 10 нс, что позволяет модулю TMR0 функционировать от внешнего сигнала частотой до 50 МГц (а практически и выше). Предделитель задействован для повышения точности измерений. Так как его предельный коэффициент деления равен 256, максимальная разрешающая способность счетчика составляет 16 двоичных разрядов.

Однако содержимое предделителя невозможно считать программно, подобно регистру.

На примере описываемого частотомера показан метод, позволяющий «извлекать” восьмиразрядное значение предделителя. Это обеспечивает разрешающую способность измерения 16 разрядов: восемь старших разрядов считываются из TMR0, а восемь младших -из предделителя.

Таблица 2.

:02000000852851
:100020008A0182077E340C34B6349E34CC34DA3400 
:10003000FA340E34FE34DE348A018207003462342E 
:100040005D34583453344E34493444343F343A34B4 
:10005000353430342B34263421341C3417341234E4 
:1000600006340334053405340634033402340734CB 
:1000700006340834013406340334083404340034BC 
:1000800008340134093402340034043400340934AF 
:1000900006340034023400340434083400340134AB 
:1000A00000340234043400340034053401340234A2 
:1000B0000034003402340534063400340034013492 
:1000C000023408340034003400340634043400347C 
:1000D000003400340334023400340034003401347A 
:1000E0000634003400340034003408340034003462 
:1000F000003400340434003400340034003402345A 
:100100000034003400340034013485018601831644 
:100110002730810010308500860183120830A0004E 
:10012000A100A200A3000A309200F720920B9528AC 
:1001300081018316013086008312C7309A000000C7 
:1001400064009A0B9F288316860183121021900861 
:10015000031DC928911BC92881018316013086001F 
:100160008312000000000A309200F720920BB5289D 
:100170000000000000008316860183121021900801 
:10018000031DD628911BD628A001A101A201A3011D 
:1001900098289401950196019701980199010330DF 
:1001A000A3009C0121210A30920095289401950119 
:1001B000960197019801990111309C00901B6C21C8 
:1001C0000310910D900DA3019C01212198280A3064 
:1001D0009A000000F8309B006400000000009B0BB8 
:1001E000ED28000000009A0BEA2800000800200813 
:1001F000102086000510E720051421081020860035 
:100200008510E72085142208102086000511E720BC 
:1002100005152308102086008511E72085150800A4 
:10022000010890009C010610061406109C0A100894 
:10023000010603191329FF3091001C089102910A4D 
:10024000080010309C00910D900D03186C219C0B40 
:100250002329572105309D001A30840084030008AB 
:10026000031D34299D0B2E2902301D02031C512928 
:1002700003194329143E8400840305300002031C43 
:100280004329840A800A57211D08A307143E8400CD 
:100290000008A00084030008A10084030008A20055 
:1002A00008000030A000A100A200A3000800053053 
:1002B0009200143084009E0100089C001C088000FD 
:1002C0009E0A0A309C0203185E299E03840A1E08B7 
:1002D0008007920B5B2908001C081C209D001C2035 
:1002E00098079D0A1D081C2097079D0A1D081C20C1 
:1002F00096079D0A1D081C2095079D0A1D081C20B5 
:040300009407080056 
:00000001FF 

Измеряемый сигнал через резистор R2 поступает на вывод RA4 DD1, являющийся входом внешнего сигнала (Т0СК1) таймера TMR0 Этот вывод соединен с RB0, переключением которого осуществляется управление режимом счета. Перед измерением производится сброс TMR0 (при этом сбрасывается и предделитель).

Для измерения частоты вывод RB0 конфигурируется как вход на точные интервалы времени, что позволяет внешнему сигналу поступать на вход таймера. Отсчет длительности интервалов осуществляется “зашитой» в микроконтроллер программой и выполняется как точная временная задержка.

По истечении ее вывод RB0 конфигурируется как выход, TMR0 прекращает работу, поскольку на RA4 устанавливается низкий уровень, и внешний сигнал перестает поступать на его вход.

Затем считывается накопленное 16-разрядное значение числа периодов входного сигнала, в старшие восемь разрядов записывается содержимое TMR0, а в младшие — предделителя. Для получения значения предделителя выполняется дополнительная подпрограмма (с этой целью на выводе RA4 командами BSF и BCF переключается выходной уровень, т е. программно формируется последовательность коротких импульсов).

Каждый импульс инкрементирует предделитель и счетчик им пульсов N. после чего проверяется содержимое TMR0, чтобы определить, увеличилось ли оно Если оно возросло на 1, восьмиразрядное значение предделителя определяется по содержимому счетчика импульсов N как 256 — N.

Далее 16-разрядное двоичное значение частоты преобразуется в шести разрядное десятичное, которое округляется до трехзначного, а затем формируется указанный выше экспоненциальный формат для вывода на табло в динамическом режиме. Сканирование индикаторов происходит с частотой примерно 80 Гц. Высокая нагрузочная способность микроконтроллера позволила подключить индикаторы непосредственно к его выводам.

Измерение частоты производится едва этапа. Сначала формируется интервал времени (программная задержка) длительностью 1 мс, что соответствует области высоких частот. Если полученное значение частоты более 127 (старший байт — значение TMR0 -и старший разряд младшего байта — значения предделителя — не равны 0), оно преобразуется, и результат выводится на индикаторы. После этого цикл повторяется.

Если же значение частоты менее 127, выполняется второе измерение (для низких частот), при котором формируется интервал времени длительностью 0,5 с. Для оптимизации работы микро контроллера он объединен с циклом вывода результата предыдущего измерения на индикаторы. Значение частоты более 127 преобразуется для индикации, при меньшем показания индикаторов обнуляются (частота входного сигнала — вне диапазона измерений или отсутствует вообще). После этого в обоих случаях полный цикл измерения повторяется.

Коды “прошивки” ПЗУ микроконтроллера в формате MicroChip.hex приведены в табл. 2 Исходный текст программы желающие найдут на ftp-сервере редакции в Интернете (ftp.radio.ru/pub/). Скачать: r2001_01_fmeter.zip (5 Кб)

Частотомер можно значительно удешевить если выполнить его на базе PIC-контроллера с однократно программируемым ПЗУ, например, РІС16С54С стоимость которого вдвое меньше (при этом потребуется незначительная доработка программы). Применение ЖК индикатора с устройством управления, например, НТ1621, позволит снизить потребляемый ток примерно до 5 мА.

Увеличить входное сопротивление примерно до 1 МОм позволит применение буфера на одном транзисторе (см заметку М. Васильева “Повышение входного сопротивления частотомера в Радио”, 1987, № 4 с. 57). Чтобы уменьшить погрешность прибора в области средних частот, в программу достаточно ввести еще одно измерение длительностью 10 мс, в результате погрешность в диапазоне 100…999 кГц снизится до 100 Гц. А это, в свою очередь, позволит добавить разряд на индикаторе и повысить его разрешение.

Для измерения частоты синусоидальных сигналов, изменяющихся относительно 0, на входе прибора желательно установить разделительный конденсатор емкостью не менее 5 мкФ

Чтобы расширить диапазон измерений в сторону низких частот, нужно добавить в программу еще одно измерение, во время которого в течение 0,5 с в цикле программного опроса без участия таймера считается число импульсов на входе. Полученное значение преобразуется для индикации по предложенной программе. Однако в этом случае общее время изме рения превысит 1 с и станет заметным

Можно поступить иначе — сместить диапазон измерений в сторону низких частот, заменив ZQ1 на 4 МГц кварцевым резонатором на частоту 400 кГц. Диапазон частот после такой замены — 25 Гц. 500 кГц.

Время измерения возрастет до 5 с, и станет заметно мерцание индикаторов.

Д. Яблоков, В. Ульрих, г. Санкт-Петербург. Р2001, 1.

ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР СВОИМИ РУКАМИ

Предлагаемый для самостоятельной сборки частотомер сравнительно низкочастотный, тем не менее позволяет измерять частоты до нескольких мегагерц. Разрядность измерителя частот зависит от количества установленных цифровых индикаторов. Чувствительность входа — не хуже 0,1V, максимальное входное напряжение, которое он может выдерживать без повреждения — порядка 100V. Время индикации и время измерения чередуются, длительность одного цикла — 1 сек. измерение и 1 сек. — индикация. Собран он по классической схеме, с генератором частоты 1 Гц на специализированных микросхемах-счётчиках, применяемых в частности в схемах цифровых часов:

На К176ИЕ5 собран «секундный» генератор по типовой схеме, с кварцевым «часовым» резонатором 16,384 Гц. Конденсатор С2 — подстроечный, позволяет в некоторых пределах подстраивать частоту с необходимой точностью. Резистор R1 подбирается при настройке по наиболее устойчивому запуску и генерации схемы. Цепь С3 VD1 R2 формирует короткий импульс «сброса» всей схемы в начале каждого секундного периода счёта.

Транзистор VT2 работает как ключ: когда на его коллектор поступает постоянное напряжение питания от схемы «счёта» (уровень логической «1») — он пропускает импульсы от входного формирователя, которые затем поступают на десятичные счетчики и цифровые светодиодные индикаторы. Когда же на его коллекторе появляется уровень логического «0» — коэффициент усиления транзистора резко снижается и счёт входных импульсов прекращается. Эти циклы повторяются каждую 1 сек.

Вместо К176ИЕ5 можно применить также аналогичную по функциям микросхему К176ИЕ12:

В обоих случаях используется часовой кварц на частоту 16 348 Гц (такие часто применяются, например, в «китайских» электронных часах разных размеров и видов). Но можно поставить и отечественный кварц на 32768 Гц, тогда необходимо понизить частоту в два раза. Для этого можно использовать типовую схему «делителя на 2» на триггере К561ТМ2 (имеет два триггера в корпусе). Например, как показано на рисунке выше (обведено пунктиром). Таким образом на выходе получим необходимую нам частоту (секундные импульсы).
 
К коллектору транзистора-ключа (КТ315 на первой схеме) подключается узел счёта и индикации на микросхемах — десятичных счётчиках-дешифраторах и цифровых светодиодных индикаторах:

Вместо индикаторов АЛС333Б1 можно без каких-то изменений в схеме использовать АЛС321Б1 или АЛС324Б1. Или любые другие подходящие индикаторы, но с соблюдением их цоколёвки. Цоколёвку можно определить по справочной литературе или же просто «прозвонить» индикатор «батарейкой» на 9V с последовательно включенным резистором 1 кОм (по засвечиванию). Количество микросхем-дешифраторов и индикаторов может быть любым, в зависимости от общей необходимой разрядности счётчика (количества цифр в показаниях).

В данном случае были использованы три имеющихся в наличии малогабаритных знакосинтезирующих индикатора типа К490ИП1 — индикаторы управляемые цифровые, красного цвета свечения, предназначенные для применения в радиоэлектронной аппаратуре. Схема управления выполнена по КМОП технологии. Индикаторы имеют 7 сегментов и децимальную точку, позволяют воспроизвести любую цифру от 0 до 9 и децимальную точку. Высота знака 2,5 мм):

Данные индикаторы удобны тем, что имеют в своём составе не только сам индикатор, но и счётчик-дешифратор, что позволяет значительно упростить схему и сделать её очень малогабаритной. Ниже приведена схема счёта-индикации на таких микросхемах: 

Как видно из схемы, эти МС требуют два отдельных питания — для самих светодиодных индикаторов и для схемы счётчиков-дешифраторов. Однако напряжения питания обоих «частей» МС одинаковы, поэтому и запитать их можно от одного источника. Но от напряжения питания «индикатора» (выводы 1) зависит яркость свечения «цифр», а величина напряжения питания схемы дешифраторов (выводы 5) оказывает некоторое влияние на чувствительность и стабильность работы этих МС в целом. Поэтому при настройке эти напряжения следует подбирать экспериментально (при питании от 9 вольт можно использовать дополнительные «гасящие» резисторы, чтобы несколько понизить напряжение). При этом следует обязательно зашунтировать все выводы питания микросхем конденсаторами ёмкостью 0,1-0,3 мкФ.

Для гашения «точек» на индикаторах следует отключить напряжение +5…9 V от выводов 9 индикаторов. Светодиод HL1 — это индикатор «переполнения» счётчика. Он загорается при достижении счёта цифры 1000 и в данном случае (при наличии трёх МС-индикаторов как на этой схеме) соответственно показывает количество единиц килогерц — в данном варианте счётчик в целом может посчитать и «показать» частоту 999 Гц. Для увеличения разрядности счётчика следует, соответственно увеличить количество микросхем дешифраторов-индикаторов. В данном случае подобных микросхем было в наличии только три, поэтому пришлось добавить дополнительный узел деления частоты на 3-х микросхемах К176ИЕ4 (или аналогичных микросхемах счётчиков-делителей на 10) и соответствующий переключатель. В целом схема получилась такая:

Переключатель также управляет включением/гашением «точек» на индикаторах для лучшего визуального восприятия отображаемого значения измеряемой частоты. Он ползунковый, сдвоенный, на четыре положение (такие применяются, например, в импортных магнитолах). Таким образом при разных положениях переключателя измерение и отображение частоты имеет следующие значения и вид:

«999 Гц» — «9.99 кГц» — «99.9 кГц» — «999. кГц». При превышении значения частоты 1 МГц загорится светодиод HL2, 2 МГц — загорится дважды и т. д.

Схема входной цепи

Большое значение при измерениях частоты имеет качество входного каскада — формирователя сигнала. Он должен иметь высокое входное сопротивление чтобы не оказывать влияния на измеряемую цепь и преобразовывать сигналы любой формы в последовательность прямоугольных импульсов. В данной конструкции применена схема согласующего каскада с полевым транзистором на входе:

Эта схема частотомера, конечно, не лучшая из возможных, но всё-таки обеспечивает более-менее приемлемые характеристики. Она была выбрана в основном исходя из общих габаритов конструкции, которая получилась очень компактная. Вся схема собрана в пластиковом корпусе-футляре от зубной щётки:

Микросхемы и прочие элементы запаяны на узкой полоске макетной платы и все соединения сделаны с помощью проводов типа МГТФ. При настройке входного каскада-формирователя сигнала следует подбором сопротивлений R3 и R4 добиться установления напряжения 0,1…0,2 вольт на истоке полевого транзистора. Транзисторы здесь можно заменить на аналогичные, достаточно высокочастотные.

Дополнения

Для питания частотомера можно использовать любой сетевой адаптер с выходным стабилизированным  напряжением 9 вольт и током нагрузки не менее 300 мА. Либо установить в корпус частотомера стабилизатор на микросхеме типа КРЕН на 9 вольт и питать от адаптера с выходным напряжением 12 вольт, либо брать питание непосредственно от измеряемой схемы, если там напряжение питания не менее 9 вольт. Каждую микросхему необходимо зашунтировать по питанию конденсатором порядка 0,1 мкФ (можно подпаять конденсаторы прямо на ножки «+» и «-» питания). В качестве входного щупа можно использовать стальную иглу, припаянную к входной «площадке» платы, а «общий» провод снабдить зажимом типа «крокодил».

Данная конструкция была «создана» в 1992 году и успешно работает до сих пор. Андрей Барышев.

   Форум

   Обсудить статью ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР СВОИМИ РУКАМИ