Prenesite diagram merilnika frekvence. "Elektronika in radijska tehnika" za domačega mojstra! Glavne tehnične značilnosti

Ta naprava nima le velike zgornje meje izmerjene frekvence, temveč tudi številne dodatne funkcije. Meri odstopanje frekvence od začetne vrednosti, trajanje impulzov in pavz med njimi ter šteje število impulzov. Uporablja se lahko tudi kot frekvenčni delilnik vhodnega signala s širokim delilnikom.

Predlagani frekvenčni merilnik vsebuje šest mikrovezij - primerjalnik napetosti AD8611ARZ, frekvenčni sintetizator LMX2316TM, D-flip-flop 74HC74D, selektor-multiplekser 74HC151D, mikrokrmilnik PIC16F873A-1 / SP in integralni stabilizator napetost TL7805. Rezultate meritev prikaže na znaku LCD WH1602B.

Glavni specifikacije

Izmerjen frekvenčni interval

impulzi z nivoji TTL, Hz ............... 0,1 ... 8 10 7

analogni periodični signali poljubne oblike z napetostjo nad 100 mVeff, Hz ..................... 1 ... 8 10 7

sinusoidni visokofrekvenčni signali z napetostjo nad 100 mVeff, MHz ............... 20 ... 1250

Trajanje štetja pri merjenju frekvence, ms ...... 10 4, 10 3, 100, 10

Interval izmerjenega trajanja impulza, μs ........ 10 ... 10 6

Največja hitrost ponovitve štetih impulzov, kHz ............... 100

Največje število preštetih impulzov ..... 100.000.000

Izmerjen frekvenčni premik

impulzi na vhodu TTL ali signal na analognem vhodu, Hz .......... ± 1 ... ± 10 6

signal na vhodu HF, kHz ................... ± 1 ... ± 10 5

Faktor delitve frekvence signala

uporabljen na analognem vhodu ............... 3 - 16383

uporabljeno na VF vhodu ................ 1000 - 65535

Ravni izhodnih impulzov frekvenčnega delilnika ............. TTL

Trajanje izhodnih impulzov frekvenčnega delilnika, μs ....................... 0,5

Napajalna napetost (konstantna), V ................... 9.16

Porabni tok, mA ...... 100 ... 150

Ko je naprava izklopljena, si mikrokrmilnik zapomni nastavljene načine svojega delovanja v svoj EEPROM in ga ob vklopu obnovi.

Vezje merilnika frekvence je prikazano na sl. 1. Taktni generator mikrokrmilnika DD3 stabilizira kremenčev resonator ZQ1. Trimmer kondenzator C13 vam omogoča, da nastavite urno frekvenco na natančno 4 MHz. Regulator napetosti +5 V je sestavljen na mikrovezju DA2. Trimerni upor R23 prilagaja svetlost osvetlitve ozadja LCD HG1. Optimalni kontrast slike na njej je nastavljen z obrezovalnim uporom R21.

riž. 1. Vezje merilnika frekvence

Gumbi SB1-SB3 upravljajo napravo. Gumb SB1 se uporablja za izbiro merjenega parametra. Gumb SB2 se uporablja za izbiro konektorja, na katerega se dovaja izmerjeni signal. Glede na frekvenco in obliko vhodnega signala je to lahko XW1 (impulzi logične ravni s frekvenco 0,1 Hz ... 80 MHz), XW2 (analogni signali poljubne valovne oblike s frekvenco 1 Hz ... 80 MHz ) ali XW3 (signali s frekvenco 20. .1250 MHz). Pritisnite gumb SB3, da začnete in ustavite meritev v načinih merjenja števca impulzov in frekvenčnega odmika. Dolg (več kot 1 s) pritisk na ta gumb preklopi iz načina merjenja frekvence v način frekvenčne delitve in odda rezultat na priključek XW1. Ko gumbi niso pritisnjeni, upori R12-R14 vzdržujejo visoke ravni na vhodih mikrokrmilnika, na katere so priključeni.

Upora R4 in R6 ustvarjata konstantno pristranskost približno 100 mV na neinvertirajočem vhodu primerjalnika DA1. Upora R5 in R7 sta vezje s pozitivnimi povratnimi informacijami, ki je potrebno za doseganje histereze v preklopni karakteristiki primerjalnika. Diodi VD1 in VD2 skupaj z uporom R2 tvorita dvosmerni omejevalnik vhodne napetosti na invertnem vhodu primerjalnika.

Mikrovezje DD1, katerega glavni namen je delo v sintetizatorjih frekvenčnega območja 1,2 GHz, vsebuje dva frekvenčna delilnika s spremenljivim razmerjem delitve, ki se v opisani napravi uporabljata za delitev frekvence vhodnih signalov, ki se dovajajo na konektorje XW2. in XW3 za določeno število krat. Mikrokrmilnik nastavi delitvene faktorje in način delovanja tega mikrovezja s pošiljanjem ukazov preko svojega serijskega vmesnika (ura, podatki, LE vhodi). Odvisno od nastavljenega načina izhod Fo / LD prejme rezultat enega od teh delilnikov. Upor R19 in kondenzator C19 tvorita napajalni filter za mikrovezje DD1, diodi VD3 in VD4 pa ščitita pred preobremenitvijo vhod enega od njegovih frekvenčnih delilnikov, ki je neposredno povezan s priključkom XW3. Enkratni posnetek je sestavljen na sprožilcu DD4.1, ki iz izhodnih signalov frekvenčnih delilnikov tvori impulze s trajanjem 0,5 μs. Njegov časovni krog je upor R17 in kondenzator C10.

Generator impulzov, ki se napajajo na konektor XW1, je sestavljen na tranzistorju VT1 z obremenitvijo kolektorja - upor R8. Deluje, ko je izhod RC5 mikrokrmilnika nastavljen na visoko logično raven. V nasprotnem primeru je gonilnik izklopljen in ne vpliva na zunanje signale, ki se dovajajo na priključek XW1. Zato je priključek XW1 lahko vhod pri merjenju frekvence in trajanja logičnih signalov ter pri štetju impulzov in izhod v načinih frekvenčne delitve. Upor R11 služi za zaščito vhoda 0 izbirnika-multiplekserja DD2 pred signali velike amplitude, ki se naključno prenesejo na konektor XW1.

Izbirni multiplekser v skladu z ukazi mikrokrmilnika pošilja bodisi impulze nivoja TTL iz priključka XW1 ali signale, ki jih prejme na konektor XW2 in jih primerjalnik DA1 pretvori v takšne impulze, ali signale, ki jih prejme na konektor XW3 in preide skozi frekvenčni delilnik čip DD1. Mikrokrmilnik izvaja osnovne operacije merjenja frekvence, trajanja in štetja impulzov. Prav tako prikazuje rezultate meritev na LCD HG1 in nadzoruje delovanje celotne naprave. Program mikrokrmilnika je napisan v zbirnem jeziku MASM, ki je del razvojnega okolja MPLAB IDEv7.5.

V načinih merjenja frekvence mikrokrmilnik šteje impulze, ki jih prejme na vhodu T0CKI v meritvenem intervalu, ki ga izbere uporabnik (0,01, 0,1, 1 ali 10 s). Pri merjenju frekvence signala, uporabljenega na priključku XW3, je njegova frekvenca vnaprej razdeljena na 1000 z enim od delilnikov mikrovezja DD1.

Pri merjenju trajanja impulzov visoke logične ravni začne mikrokrmilnik šteti impulze 1 MHz tako, da svojo taktno frekvenco deli z naraščajočim robom izmerjenega impulza na vhodu INT. To štetje ustavi ob padajočem robu izmerjenega impulza. V primeru merjenja širine impulza nizka stopnja račun se začne na padajočem robu in konča na naraščajočem.

Takoj, ko je vklopljen način merjenja frekvenčnega odmika, mikrokrmilnik izvede prvo meritev frekvence vhodnega signala, nato pa te meritve periodično ponavlja. Program odšteje rezultat prve meritve od vsake naslednje in na indikatorju prikaže trenutno razliko. Po prekinitvi tega načina LCD prikaže največje zabeleženo v času merjenja odstopanje frekvence navzdol in navzgor od začetnega.

Za merjenje hitrosti ponovitve logičnih impulzov z nivoji TTL uporabite gumb SB2, da izberete vhodni konektor XW1. Mikrokrmilnik generira kodo 000 na izhodih RC0-RC2, s čimer se izbirnik DD2 prenese v stanje, v katerem gre signal iz priključka XW1 na vhod mikrokrmilnika TOSK1 za merjenje frekvence in na njegov vhod INT za merjenje trajanja impulza. Program prikaže rezultate meritev na LCD HG1 (slika 2), pri čemer se na zaslonu izmenjujeta trajanje impulzov visokega (H) in nizkega (L). Koda na desni strani zgornje vrstice pomeni določen čas štetja: "10" - 10 s, "1" - 1 s, ", 1" - 0,1 s in ", 01" - 0,01 s. Na desni strani spodnje vrstice je prikazan simbol za izbrani vhodni priključek: TTL - XW1, VHF - XW2, UHF - XW3.

riž. 2. Rezultate meritev program prikaže na LCD HG1

Z merjenjem frekvence analognih signalov (do 80 MHz) uporabite gumb SB2 za izbiro vhoda XW2. Na izhodih RC0-RC2 mikrokrmilnik generira kodo 001, ki premakne multiplekser DD2 v položaj, v katerem gre signal iz priključka XW2, ki ga primerjalnik DA1 pretvori v kvadratne impulze, na vhod TOCKI mikrokrmilnika. Program meri frekvenco signala in prikaže rezultat na LCD-prikazovalniku (slika 3).

riž. 3. Rezultate meritev program prikaže na LCD HG1

Za merjenje RF signalov s frekvenco do 1250 MHz z gumbom SB2 izberite vhodni konektor XW3. Iz njega se signal dovaja na vhod f IN frekvenčnega delilnika, ki je na voljo v mikrovezju DD1. Faktor delitve nastavi mikrokrmilnik enak 1000. Signal iz izhoda frekvenčnega delilnika, pretvorjen v impulze s trajanjem približno 0,5 μs z enim strelom na sprožilcu DD4.1, se napaja skozi multiplekser DD2 na vhod TOCKI mikrokrmilnika. Multipleksor je nastavljen na zahtevano stanje s kodo 010 na izhodih RC0-RC2 mikrokrmilnika. Program mikrokrmilnika izmeri frekvenco in ob upoštevanju delitvenega faktorja prikaže rezultat na LCD-prikazovalniku (slika 4).

riž. 4. Rezultate meritev program prikaže na LCD HG1

Impulzi, ki jih je treba prešteti, se prenesejo na vhodni konektor XW1 ali XW2. Gumb SB2 izbere enega od teh vhodov, gumb SB1 pa način ŠTEVILKA (slika 5). Štetje se začne s pritiskom na gumb SB3, ki ga spremlja zamenjava oznake OFF na zaslonu z oznako ON. Če želite ustaviti štetje, znova pritisnite gumb SB3, medtem ko se oznaka ON nadomesti z oznako OFF. Število impulzov, nabranih v času od začetka do konca, je prikazano s programom na LCD-prikazovalniku.

riž. 5. Rezultati meritev, ki jih program prikaže na LCD-prikazovalniku HG1

Za merjenje frekvenčnega odmika se signal (odvisno od njegove oblike in frekvence) dovaja na enega od vhodnih konektorjev XW1-XW3, ta konektor je izbran z gumbom SB2, funkcija "+/- FREQUENCV" pa je izbrana z gumbom Gumb SB1 (njegovo ime spremlja oznaka OFF) se zažene s pritiskom na tipko SB3, medtem ko se oznaka OFF nadomesti z oznako ON. Naprava meri frekvenčni premik in prikaže svojo trenutno vrednost na LCD-prikazovalniku (slika 6). Po ponovnem pritisku na gumb SB3 za zaustavitev meritve se na LCD-prikazovalniku prikažejo največje vrednosti, zabeležene v času merjenja. Frekvenčni premik navzgor in navzdol od začetne (slika 7).

riž. 6. Rezultati meritev, ki jih program prikaže na LCD-prikazovalniku HG1

riž. 7. Rezultati meritev, ki jih program prikaže na LCD-prikazovalniku HG1

Za razdelitev frekvence analognega signala s frekvenco do 80 MHz z gumbom SB2 izberite vhodni konektor XW2 in nanj pošljite signal, katerega frekvenco je treba razdeliti. Iz izhoda primerjalnika DA1 gre na vhod OSCIN frekvenčnega delilnika R_Counter mikrovezja DD1. Mikrokrmilnik preko serijskega vmesnika nastavi zahtevano delitveno razmerje tega delilnika in poveže njegov izhod z izhodom Fo / LD mikrovezja. S pritiskom na gumb SB1 zmanjšate razmerje delitve, gumb SB2 pa ga poveča. Dlje ko držite gumb pritisnjen, hitreje se spreminja razmerje.

Na izhodu RC5 mikrokrmilnik nastavi visoko raven in preklopi konektor XW1 v izhodni način. Mikrokrmilnik generira kodo 000 na svojih izhodih RC0-RC2, zato se signalni izhod na konektor napaja tudi na vhod T0SKI mikrokrmilnika za merjenje frekvence. Trajanje impulza se v tem načinu ne meri.

riž. 8. Rezultati meritev, ki jih program prikaže na LCD HG1

Na sl. 8 je prikazan rezultat delitve frekvence 19,706 MHz signala, ki se nanaša na priključek XW2, s 100. V tem primeru izhodu XW1 s frekvenco 197,06 kHz sledijo impulzi visoke logične ravni s trajanjem 0,5 μs. Signali s frekvencami od 50 do 1200 MHz se napajajo za delitev s konektorjem XW3. Obdelujejo se na enak način, edina razlika je v tem, da je v delovanje vključen frekvenčni delilnik N-Counter mikrovezja DD1. Na sl. 9 prikazuje rezultat delitve frekvence 200,26 MHz z 2000. Izhodna frekvenca je 100,13 kHz.

riž. 9. Rezultati meritev, ki jih program prikaže na LCD-prikazovalniku HG1

Merilnik frekvence je na obeh straneh nameščen na tiskanem vezju iz 1 mm debele folije iz steklenih vlaken. Njegova risba je prikazana na sl. 10, postavitev elementov pa je prikazana na sl. 11. Fiksni upori in večina kondenzatorjev je 0805 SMD. Trimer upori R21 in R23 - SH-655MCL, trimer kondenzator C13 - TZC3P300A110R00. Oksidna kondenzatorja C4 in C6 sta aluminijasta z žičnimi kabli.

riž. 10. Tiskano vezje frekvenčnega števca

riž. 11. Postavitev elementov na tablo

Konektorji XW1-XW3 - 24_BNC-50-2-20 / 133_N. Na ploščo so povezani s kosi koaksialnega kabla z značilno impedanco 50 Ohm in dolžino približno 100 mm. Gumbi SB1-SB3 - TS-A3PG-130. Indikator HG1 je pritrjen nad ploščo na 10 mm visoke stebre z vijaki M3.

Naprava je sestavljena v plastičnem ohišju Z-28. Na sprednji plošči je izrezana pravokotna luknja 70x25 mm za LCD zaslon in tri luknje premera 3 mm za gumbe. Sami gumbi so nameščeni na ploščo iz steklenih vlaken 100x12x1,5 mm, pritrjeno na sprednjo ploščo od zadaj z vijaki M3. Na levi strani ohišja je vtičnica, na desni pa njeno stikalo. Vhodni bajonetni konektorji se nahajajo na zadnji strani ohišja.

Postavitev merilnika frekvence je naslednja:

Nastavite trimerni upor R21 na optimalni kontrast slike na LCD zaslonu;

Nastavite trimerni upor R23 na zahtevano svetlost osvetlitve LCD zaslona;

Kondenzator trimerja C13 nastavite na urno frekvenco mikrokrmilnika natanko enako 4 MHz. Če želite to narediti, priključite digitalni frekvenčni števec (Ch3-63 ali kateri koli drug) na priključek XW1, vklopite napravo, ki jo nastavljate, s pritiskom na gumb SB3 (na LCD-prikazovalniku naj se prikaže napis "TEST") in zavrtite rotor trimer kondenzator C13, dosežete odčitke zunanjega frekvenčnega števca, kolikor je mogoče blizu 100.000 Hz. Ne pozabite, da napaka pri nastavitvi te frekvence neposredno vpliva na napako naprave, ki se prilagaja.

Literatura

1. Ultrahitri, 4 ns primerjalniki z enim napajanjem AD8611 / AD8612. - URL: http: //www.analog. com / media / en / tehnična-dokumentacija / podatkovni listi / AD8611_8612.pdf (02.11.2015).

2. PLLatinum™ nizkopower frekvenčni sintetizator za RF osebne komunikacije 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 Dvojni natikač tipa D z nastavitvijo in ponastavitvijo; pozitivni robni sprožilec. - URL: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/ 74HC_HCT74.pdf (02. 11. 2015).

4.44HC151, 74HCT151 8-vhodni multiplekser. - URL: http://www.nxp.com/documents/data_sheet / 74HC_HCT151.pdf (02.11.2015).

5. Podatkovni list PIC16F87XA 28/40/44-pinski izboljšani flash mikrokrmilniki. - URL: http://akizukidenshi.com/download/PIC16F 87XA.pdf (02. 11. 2015).

6.WH1602B znak 16x2. - URL: http: // www.winstar.com.tw/download.php?ProID= 22 (17.11.15).

7. Koaksialni kabelski priključek: 24_BNC-50-2-20 / 133_N. – URL: http://www.electroncom. ru / pdf / hs / bnc / 24bnc50-2-20_133n.pdf (16. 11. 15).

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

Risbo tiskanega vezja v formatu Sprint Layout 5.0 in program mikrokrmilnika lahko prenesete.

Datum objave: 16.02.2016

Mnenja bralcev

• Vladimir / 20. 1. 2017 - 10:55
  Izšli sta še dve različici merilnika frekvence. Tretja različica je bila objavljena v reviji "Radioamater" # 8.9. Četrti: https://cloud.mail.ru/public/4EKo/QaTMuiDMv

Prva digitalna zasnova IC, ki so jo izdelali radioamaterji v 80. in 90. letih prejšnjega stoletja, je bila običajno elektronska ura ali frekvenčni števec.
Tak frekvenčni merilnik se lahko uporablja še danes pri umerjanju instrumentov, ali pa se uporablja kot odčitna naprava v generatorjih in amaterskih oddajnikih, pri postavljanju različnih elektronskih naprav. Naprava bo morda zanimiva za tiste, ki imajo naokoli mikrovezja serije K155, ali tiste, ki se začenjajo seznanjati z avtomatizacijo in računalniškimi napravami.

Opisana naprava vam omogoča merjenje frekvence električnih nihanj, obdobja in trajanja impulzov, deluje pa lahko tudi kot števec impulzov. Delovna frekvenca od enot Hertz do nekaj deset MHz pri vhodni napetosti do 50 mV. Mejna frekvenca števcev na integriranih vezjih K155IE2 je približno 15 MHz. Vendar je treba upoštevati, da dejanska hitrost sprožilcev in števcev presega določeno vrednost 1,5 ... 2-krat, zato posamezni primerki mikrovezij TTL omogočajo delovanje pri višjih frekvencah.

Najmanjša vrednost najmanjšega bita je 0,1 Hz za meritve frekvence in 0,1 μs za meritve obdobja in trajanja.
Načelo delovanja frekvenčnega merilnika temelji na merjenju števila impulzov, ki vstopijo na vhod števca v strogo določenem času.

Shematski diagram je prikazan na sliki 1.

Preiskovani signal se preko konektorja X1 in kondenzatorja C1 dovaja na vhod pravokotnega tvornika impulzov.

Širokopasovni ojačevalnik-omejevalnik je sestavljen na tranzistorjih V1, V2 in V3. Tranzistor z učinkom polja V1 zagotavlja napravi visoko vhodno impedanco. Diodi V1 in V2 ščitita tranzistor V1 pred poškodbami, če visoka napetost pomotoma zadene vhod naprave. Veriga C2-R2 izvaja frekvenčno korekcijo vhoda ojačevalnika.

Tranzistor V4, povezan kot emiterski sledilec, ujema izhod omejevalnega ojačevalnika z vhodom logičnega elementa D6,1 mikrovezja D6, kar zagotavlja nadaljnjo tvorbo pravokotnih impulzov, ki se preko elektronskega stikala dovajajo v krmilnik. naprava na mikrovezju D9; ključ za določen čas. Na izhodu tega stikala se pojavi izbruh impulzov. Število impulzov v izbruhu se šteje z binarno-decimalnim števcem, njegovo stanje po zaprtju ključa pa prikazuje digitalna prikazovalna enota.

V načinu štetja impulzov krmilna naprava blokira vir referenčne frekvence, binarni decimalni števec neprekinjeno šteje impulze, ki prispejo na njegov vhod, digitalna prikazovalna enota pa prikazuje rezultate štetja. Vrednosti števca se ponastavijo s pritiskom na gumb "Reset".

Glavni generator ure je sestavljen na mikrovezju D1 (LA3) in kristalnem resonatorju Z1 pri frekvenci 1024 kHz. Frekvenčni delilnik je sestavljen na mikrovezjih K155IE8; K155IE5 in štiri K155IE1. V merilnem načinu se natančnost nastavitve "MHz", "kHz" in "Hz" nastavi s tipkami SA4 in SA5.

Napajalna enota frekvenčnega merilnika (slika 3) je sestavljena iz transformatorja T1, katerega navitje II je po usmerniku VDS1, napetostni stabilizator na mikrovezju DA1 in filter na kondenzatorjih C4 - C11, + Za napajanje mikrovezja je napajana napetost 5V.

Napetost 170V od navitja III transformatorja Tr1 do diode VD5 se uporablja za napajanje digitalnih indikatorjev H1..H6.

V oblikovalniku impulzov tranzistor z učinkom polja KP303D (V3) je mogoče zamenjati s KP303 ali KP307 s katerim koli črkovnim indeksom, tranzistor KT347 (V5) je na KT326, KT368 (V6, V7) pa na KT306.

Dušilka L1 tipa D-0,1 ali domača - 45 obratov žice PEV-2 0,17, navita na okvir s premerom 8 mm. Vsa stikala so tipa P2K.

Nastavitev naprave se zmanjša na preverjanje pravilne namestitve in merjenje napajalne napetosti. Pravilno sestavljen frekvenčni merilnik samozavestno izpolnjuje svoje funkcije, le vhodni oblikovalnik je "kapriciozna" enota, pri nastavitvi katere je treba vložiti največ truda. Če zamenjate R3 in R4 s spremenljivimi upori 2,2 kOhm in 100 Ohm, je potrebno nastaviti napetost na uporu R5 približno 0,1 ... 0,2 V. Po napajanju sinusne napetosti z amplitudo približno 0,5 V iz generatorja signala na vhod gonilnika in zamenjavi upora R6 s spremenljivim uporom z nazivno vrednostjo 2,2 kOhm, ga je treba prilagoditi tako, da pravokotni impulzi se pojavijo na izhodu elementa D6.1. S postopnim zniževanjem vhodne ravni in povečevanjem frekvence je potrebno z izbiro elementov R6 in SZ doseči stabilno delovanje oblikovalnika v celotnem delovnem območju. Morda boste morali izbrati upor upora R9. V procesu vzpostavitve morajo imeti vsi spremenljivi upori vodnike z dolžino največ 1 ... 2 cm.

Ko je nastavitev končana, jih je treba spajkati enega za drugim in zamenjati s konstantnimi upori ustrezne vrednosti, pri čemer vsakič preverite delovanje gonilnika.

Pri zasnovi je namesto indikatorjev IN-17 mogoče uporabiti indikatorje praznjenja plina IN-8-2, IN-12 itd.

V oblikovalniku impulzov lahko tranzistorje KT368 zamenjate s KT316 ali GT311, namesto KT347 lahko uporabite KT363, GT313 ali GT328. Diode V1, V2 in V4 je mogoče zamenjati s KD521, KD522.

Shema in plošča v formatu sPlan7 in Sprint Layout - schema.zip *

* To vezje sem sestavil leta 1988 v enem ohišju z zvočnim generatorjem in je bil uporabljen kot digitalna tehtnica.

Pred kratkim je bil zasnovan kot samostojna naprava, zato je možno, da bi se lahko kje v vezje in risbo tiskanega vezja prikradla napaka.

Bibliografija:

V pomoč radioamaterjem št.084, 1983

Digitalne naprave na integriranih vezjih - © Založba "Radio in komunikacije", 1984.

Radijska revija: 1977, št.5, št.9, št.10; 1978, št. 5; 1980, številka 1; 1981, št. 10; 1982, št. 1, št. 11; št. 12.

Radioamaterske digitalne naprave. - M .: Radio in komunikacija, 1982.

Vezje je zelo preprosto digitalni frekvenčni merilnik na tuji bazi elementov

Dober dan, dragi radioamaterji!
Dobrodošli na strani ""

V tem članku na spletnem mestu Radioamater obravnavali bomo še eno preprosto radioamatersko vezje – frekvenčni števec... Merilnik frekvence je sestavljen na tuji elementarni bazi, ki je včasih cenovno ugodnejša od domačega. Shema je preprosta in ponovljiva. radioamaterji začetniki.

Tokokrog merilnika frekvence:

Frekvenčni števec izdelano na merilnih števcih HFC4026BEY, mikrovezjih serije CD40 in sedemsegmentnih LED indikatorjih HDSP-H211H s skupno katodo. Z 12-voltnim napajanjem lahko merilnik frekvence meri frekvence od 1 Hz do 10 MHz.

Čip HFC4026BEY je predstavnik hitre CMOS logike in vsebuje decimalni števec in dekoder za sedemsegmentno LED indikator s skupno katodo. Vhodni impulzi se dovajajo na vhod "C", ki ima Schmittov sprožilec, kar močno poenostavi vezje za oblikovanje vhodnih impulzov. Poleg tega lahko vhod števca "C" zaprete z uporabo logične enote na pin 2 mikrovezja. Tako ni potrebe po zunanji ključni napravi, ki v času merjenja prenaša impulze na vhod števca. Indikacijo lahko izklopite tako, da na pin 3 uporabite logično ničlo. Vse to poenostavi krmilno vezje frekvenčnega števca.

Vhodni ojačevalnik je izdelan na tranzistorju VT1 po shemi ključev. Pretvori vhodni signal v poljubne valovne oblike. Pravoglednost impulzov je podana s Schmittovim sprožilcem, ki je na voljo na vhodu "C" mikrovezja. Diode VD1-VD4 omejujejo velikost amplitude vhodnega signala. Generator referenčnega signala je izdelan na mikrovezju CD4060B. V primeru uporabe kvarčnega resonatorja pri frekvenci 32768 Hz se frekvenca 4 Hz odstrani iz nožice 2 mikrovezja, ki se napaja v krmilno vezje, ki ga sestavljajo decimalni števec D2 in dva RS sprožilca na mikrovezju D3. V primeru uporabe resonatorja pri 16384 Hz (iz kitajskih budilk) bo treba frekvenco 4 Hz odstraniti ne iz 2. nožice mikrovezja, ampak iz 1.

Mikrovezje CD4060B je mogoče zamenjati z drugim analogom tipa xx4060 (na primer NJM4060). Mikrovezje CD4017B je mogoče zamenjati tudi z drugim analogom tipa xx4017 ali domačim mikrovezjem K561 IE8, K176 IE8. Mikrovezje CD4001B je neposreden analog naših mikrovezij K561IE5, K176IE5. Mikrovezje HFC4026BEY je mogoče zamenjati s popolnim analogom CD4026, vendar bo največja izmerjena frekvenca 2 MHz. Vezje merilnika vhodne frekvence je primitivno, lahko ga zamenjamo s kakšno bolj popolno enoto.

Ena od pomožnih naprav radioamaterja bi moral biti frekvenčni števec. Z njegovo pomočjo je enostavno zaznati okvaro generatorja, izmeriti in prilagoditi frekvenco. Generatorji so zelo pogosti v vezjih. To so sprejemniki in oddajniki, ure in merilniki frekvence, detektorji kovin in različni avtomatski svetlobni učinki ...

Še posebej priročno je uporabljati frekvenčni števec za prilagajanje frekvence, na primer pri uglaševanju radijskih postaj, sprejemnikov ali uglaševanju detektorja kovin.

Enega od teh preprostih kompletov sem poceni kupil na spletni strani kitajske trgovine tukaj: GEARBEST.com

Komplet vsebuje:

• 1 x PCB plošča (tiskano vezje);
• 1 x mikrokrmilnik PIC16F628A;
• 9 x 1k ohmski upor;
• 2 x 10k ohmski upor;
• 1 x 100 k ohmski upor;
• 4 x diode;
• 3 x tranzistorji S9014, 7550, S9018;
• 4 x kondenzatorji;
• 1 x spremenljiv kondenzator;
• 1 x gumb;
• 1 x DC priključek;
• 1 x 20MHz kristal;
• 5 x digitalni indikatorji.

Opis merilnika frekvence

• Izmerjeno frekvenčno območje: 1 Hz do 50 MHz;
• Omogoča merjenje frekvenc kvarčnih resonatorjev;
• Natančnost ločljivosti 5 (na primer 0,0050 kHz; 4,5765 MHz; 11,059 MHz);
• Samodejno preklapljanje frekvenčnih merilnih območij;
• Način varčevanja z energijo (če se odčitki frekvence ne spremenijo, se zaslon samodejno izklopi in se za kratek čas vklopi;
• Za napajanje lahko uporabite vmesnik USB ali zunanji napajalnik od 5 do 9 V;
• Poraba toka v stanju pripravljenosti - 11 mA

Vezje vsebuje majhno število elementov. Namestitev je preprosta - vse komponente so spajkane v skladu s tiskanim vezjem.

Majhne radijske komponente, konektorji itd. pakirano v majhnih vrečkah z zaponko. Indikatorji, mikrovezje in njegova vtičnica so vstavljeni v penasto plastiko, da preprečijo poškodbe nog.

Shematski diagram merilnika frekvence

Napetost mikrokrmilnika

(merjeno z multimetrom)

Generator za testiranje kremena

Začnimo sestavljati

Vsebino embalaže prelijte na mizo. V notranjosti so tiskano vezje, upori, kondenzatorji, diode, tranzistorji, konektorji, mikrovezje z vtičnico in indikatorji.

No, in pogled na celoten sklop v popolnoma razgrnjeni obliki.

Zdaj lahko greste na dejansko sestavljanje tega konstruktorja in hkrati poskusite ugotoviti, kako težko je.

Montažo sem začel z namestitvijo pasivnih elementov: uporov, kondenzatorjev in konektorjev. Pri nameščanju uporov se morate naučiti nekaj o njihovem barvnem kodiranju iz prejšnjega članka. Dejstvo je, da so upori zelo majhni in pri takšnih dimenzijah je barvno oznako zelo težko prebrati (manjša je površina naslikanega območja, težje je določiti barvo) in zato bi tudi jaz Svetujemo vam, da preprosto izmerite upornost uporov z multimetrom. In poznali bomo rezultat in po eni strani njegovo uporabnost.

Kondenzatorji so označeni na enak način kot upori.
Prvi dve števki sta številka, tretja številka je število ničel za številko.
Rezultat je enak kapacitivnosti v pikofaradih.
Toda na tej plošči so kondenzatorji, ki ne spadajo pod to oznako, to so 1, 3 in 22 pF.
Označeni so preprosto z navedbo kapacitivnosti, saj je kapacitivnost manjša od 100 pF, t.j. manj kot tri števke.

Upore in keramične kondenzatorje je mogoče spajkati na obeh straneh - tukaj ni polarnosti.

Upognil sem vodnike upora in kondenzatorja, da komponenta ne pade ven, odgriznil presežek in ga nato spajkal s spajkalnikom.

Razmislite malo o takšni komponenti, kot je trimer kondenzator. To je kondenzator, katerega zmogljivost se lahko spreminja v majhnih mejah (običajno 10-50pF). Ta element je tudi nepolaren, včasih pa je pomembno, kako ga spajkati. Kondenzator vsebuje režo za izvijač (kot glava majhnega vijaka), ki je električno povezana z enim od sponk. Da bi imel izvijač manjši vpliv na parametre vezja, ga je potrebno spajkati tako, da je izhod, priključen na režo, povezan s skupnim vodilom plošče.

Konektorji so zapleten del v smislu spajkanja. Težko ne z natančnostjo ali majhnostjo komponente, ampak nasprotno, včasih je mesto spajkanja težko segreti, slabo servisirano. Zato morate dodatno očistiti in obsevati noge konektorjev.

Zdaj spajkamo kvarčni resonator, izdelan je za frekvenco 20 MHz, prav tako nima polarnosti, vendar je bolje, da pod njo položite dielektrično podložko ali zlepite kos traku, saj je ohišje kovinsko in leži na skladbe. Deska je bila prekrita z zaščitno masko, a sem nekako zaradi varnosti v takih primerih navajen delati kakšen substrat.

Čas spajkanja za vsako nogo ne sme presegati 2 sekundi! Med obroki nog naj preteče vsaj 3 sekunde za hlajenje.

No, to je vse!

Zdaj je ostalo, da speremo ostanke kolofonije s čopičem in alkoholom.

Zdaj lepše 🙂

Ostaja še, da pravilno vstavite mikrovezje v svojo "jaslico" in priključite napajanje na vezje.

Moč mora biti znotraj od 5 do 9 V - konstantno stabilizirano brez valovanja.(V vezju ni niti enega napajalnega kondenzatorja.)

Ne pozabite, da ima mikrovezje ključ na koncu - nahaja se na zatiču # 1! Ne bi se smeli zanašati na napis imena mikrovezja - lahko ga napišete tudi na glavo.

Ko je napajanje priključeno in na vhodu ni signala, se 0 .

Najprej sem našel kup kristalov kremena in začel preverjati. Treba je opozoriti, da frekvence kremena, na primer 32,768 kHz, ni mogoče izmeriti, saj meritev je omejena na območje 1 MHz.

Možno je izmeriti na primer 48 MHz, vendar je treba upoštevati, da bodo izmerjena harmonska nihanja kristalnega oscilatorja. To bo izmerilo 48 MHz osnovno frekvenco 16 MHz.

S trimer kondenzatorjem lahko prilagodite odčitke frekvenčnega števca glede na referenčni generator ali primerjate s tovarniškim frekvenčnim števcem.

Način programiranja merilnika frekvence vam omogoča, da odštejete štiri glavne programirane 455 kHz IF; 3,9990 MHz; 4,1943 MHz; 4,4336 MHz; 10.700 Hz kot tudi katera koli naravna frekvenca.

Tabela programskih algoritmov

Za vstop v način programiranja ( Prog) pritisnite in držite gumb 1-2 sekundi.

Nato pritisnemo gumb in se izmenično pomikamo po meniju:

« Prenehati» — « Izhod»: Prekliče način programiranja, ne da bi karkoli shranil.

« Dodaj» — « Dodajanje»: Izmerjena frekvenca se shrani in v prihodnosti bo ta frekvenca dodana izmerjenim frekvencam.

« Sub» — « Odštevanje»: Shranite izmerjeno frekvenco in v prihodnosti se bo odštela od izmerjenih frekvenc.

« nič«- « nič»- izbriše vse predhodno programirane vrednosti.

« mizo» — « mizo«: V tej tabeli lahko izberete glavne programirane frekvence 455 kHz; 3,9990 MHz; 4,1943 MHz; 4,4336 MHz; 10.700 Hz. Ko izberete vnos (dolgi pritisk), se vrnete v "Glavni meni" in izberete element " Dodaj» — « dodaj"ali" Sub» — « odštej«.

« PSSave» / « NePSV“: Omogoči/onemogoči način varčevanja z energijo. Zaslon se izklopi, če se frekvenca nekaj časa ne spreminja.

Če so odčitki zelo različni, je morda omogočena prednastavitev. Če ga želite onemogočiti, vstopite v način programiranja in nato s pritiskom na gumb izberite "Nič" in držite, dokler ne začne utripati, nato ga spustite.

Zanimiv izobraževalni konstruktor. Tudi začetni radioamater lahko sestavi frekvenčni števec.

Visokokakovostna PCB, trpežna zaščitna prevleka, nekaj delov zahvaljujoč programabilnemu mikrokrmilniku.

Konstruktor je bil prijetno zadovoljen, menim, da je to dobra podlaga tako pri nabiranju izkušenj pri montaži kot postavljanju elektronska naprava, in v izkušnjah dela z napravo, ki je za radioamaterja precej pomembna - frekvenčnim števcem.

Izpopolnitev frekvenčnega števca

Pozor! Za zaključek bi rad omenil, da se vhodni izmerjeni signal napaja neposredno na vhod mikrovezja, zato je treba za boljšo občutljivost in, kar je najpomembneje, zaščito mikrovezja, dodati ojačevalnik-omejevalnik signala na vnos.

Spajkate lahko enega od naslednjih.

Upornost R6 na zgornjem in R9 na spodnjem vezju je izbrana glede na napajalno napetost in je na njeni levi sponki nastavljena 5 V. Pri napajanju 5 V lahko upor izpustimo.

... ali preprosto, na enem tranzistorju:

Ocene upornosti so navedene pri napajanju 5V. Če vaš ojačevalnik napaja druga napetost, izberite vrednost R2.3, tako da bo na kolektorju tranzistorja polovica moči.

Vezje podobnega frekvenčnega števca z vhodno stopnjo ojačevalnika.

Druga revizija.Za povečanje izmerjene zgornje meje frekvence se frekvenčni delilnik lahko sestavi na frekvenčni merilnik. Na primer, spodnji diagrami:

Ta članek je namenjen tistim, ki se ne želite "mučiti" z MK.

Vsak radioamater se pri svoji ustvarjalni dejavnosti sooča s potrebo po opremi svojega "laboratorija" s potrebnimi merilnimi instrumenti.
Eden od instrumentov je merilnik frekvence. Kdor ima možnost, kupi že pripravljeno, nekdo pa sestavi svoj dizajn, glede na svoje zmožnosti.
Zdaj je na MK narejenih veliko različnih modelov, najdemo pa jih tudi na digitalnih mikrovezjih (kot pravijo "google pomoč!").
Po "reviziji" v njihovih zabojih je bilo ugotovljeno, da so na voljo digitalna mikrovezja serij 155, 555, 1533, 176, 561, 514ID1 (2) (preprosta logika - LA, LE, LN, TM, srednje zahtevnost - IE , IR, ID , še 80-90 let izdaje, zavrzite jih - "krastača" jih je zdrobila!), na kateri lahko sestavite preprosto napravo iz tistih komponent, ki so bile v tem trenutku pri roki.
Želel sem biti samo ustvarjalen, zato sem začel razvijati merilnik frekvence.

Slika 1.
Videz merilnika frekvence.

Blok diagram merilnika frekvence:

Slika 2.
Blok diagram merilnika frekvence.

Vhodna naprava za oblikovanje.

Vezje sem vzel iz revije "Radio" iz 80-ih (ne spomnim se natančno, vendar se zdi kot Biryukov frekvenčni števec). Prej sem ponovil, z delom sem bil zadovoljen. Oblikovalec je uporabljal K155LA8 (deluje samozavestno pri frekvencah do 15-20 MHz). Pri uporabi mikrovezij serije 1533 v frekvenčnem števcu (števci, vhodni oblikovalnik) je delovna frekvenca frekvenčnega števca 30-40 MHz.

Slika 3.
Oblikovalec vnosa in MO merilnih intervalov.

Glavni generator, oblikovalnik merilnih intervalov.

Glavni generator je sestavljen na uro MC serije K176, prikazano na sliki 3, skupaj z vhodnim gonilnikom.
Vključitev MS K176IE12 je tipična, ni razlik. Oblikujejo se frekvence 32,768 kHz, 128 Hz, 1,024 kHz, 1 Hz. Uporablja se v CHS samo 1 Hz. Za generiranje krmilnega signala za VU se ta frekvenca deli z 2 (0,5 Hz) MC K561TM2 (CD4013A) (uporablja se en D-prožilec).

Slika 4.
Intervalni signali.

Generator signalov za ponastavitev števcev KR1533IE2 in zapisovanje v pomnilniške registre K555IR16

Sestavljena na MC K555 (155) AG3 (dva čakajoča multivibratorja v enem ohišju), lahko uporabite dva MC K155AG1 (glej sliko št. 3).
Ob upadu krmilnega signala MS AG3 prvi w/m generira impulz Rom - zapisovanje v zadrževalne registre. Ob padcu impulza Rom se drugi w / m oblikuje s ponastavitvenim impulzom sprožilcev števcev za ponastavitev KR1533IE2.

Slika 5.
Signal za ponastavitev.

Za merjenje frekvence je bil sestavljen blok na 2 K555IR16 in 4 K555 (155) LE1 (shema sem našel na internetu, le malo popravil obstoječo osnovno bazo zase).
Frekvenčni merilnik lahko poenostavite in ne sestavite vezja za zatiranje nepomembnih ničel (slika 9 prikazuje vezje za merilnik frekvence brez vezja za zatiranje nepomembnih ničel), v tem primeru se bodo vsi indikatorji preprosto zasvetili, sami se prepričajte, kaj je najboljše za vas.
Sestavil sem ga, ker mi je tako bolj prijetno gledati frekvenčni števec.

Slika 6. Shema izbrisa nepomembnih ničel.

Po dokumentaciji je značilna vključitev števcev KR1533IE2, registrov K555IR16, dekoderjev KR514ID2.

Slika 7.
Shema za vklop števcev in dekoderjev.

Celoten nujni primer je sestavljen na 5 ploščah:
1, 2 - števci, registri in dekoderji (na vsaki plošči 4 desetletja);
3 - blok izbrisa nepomembnih ničel;
4 - glavni oscilator, oblikovalnik merilnih intervalov, oblikovalnik Rom in Reset signalov;
5 - napajalna enota.

Velikosti plošč: 1 in 2 - 70x105, 3 in 4 - 43x100; 5 - 50x110.

Slika 8.
Priključitev slepega vezja za nepomembne ničle v merilniku frekvence.

Napajanje. Sestavljen na dveh MS 7805. Tipični vključki, kot jih priporoča proizvajalec. Za odločitev o napajanju je bila izmerjena trenutna poraba izrednih situacij ter preverjena tudi možnost uporabe UPS in napajalne enote s stabilizacijo PWM. Preizkušeno: UPS sestavljen na TNY266PN (5V, 2A), napajanje s PWM na osnovi LM2576T-ADJ (5V, 1,5A). Splošne opombe - Izredne razmere ne delujejo pravilno. impulzi z delovno frekvenco gonilnika prehajajo skozi napajalni tokokrog (za TNY266PN približno 130 kHz, za LM2576T-ADJ - 50 kHz). Uporaba filtrov ni pokazala večjih sprememb. Tako sem se ustavil pri navadni napajalni enoti - trans, diodni most, elektroliti in dva MS 7805. Trenutna poraba celotne zasilne situacije (vse "8" na indikatorjih) je približno 0,8 A, ko indikatorji ugasnejo - 0,4 A.

Slika 9.
Tokokrog merilnika frekvence brez slepega vezja.

V napajalniku sem uporabil dva MC 7805 za napajanje v sili. En MC stabilizatorja napaja vhodno gonilno ploščo, krmilno enoto dekoderja (izbris nepomembnih ničel) in en števec dekoder. Drugi MC 7805 - napaja drugo ploščo števcev-dekoderjev in indikatorjev. Na enem 7805 je mogoče sestaviti bp, vendar se bo spodobno ogrel, težave bodo z odvajanjem toplote. V nujnih primerih se lahko uporabijo MS serije 155, 555, 1533. Vse je odvisno od zmogljivosti….

Slika 10, 11, 12, 13.
Zasnova merilnika frekvence.

Možna zamenjava: K176IE12 (MM5368) za K176IE18, K176IE5 (CD4033E); KR1533IE2 na K155IE2 (SN7490AN, SN7490AJ), K555IE2 (SN74LS90); K555IR16 (74LS295N) lahko zamenjate s K155IR1 (SN7495N, SN7495J) (razlikuje se v enem zatiču) ali uporabite K555 (155) TM5 (7) (SN74LS77, SN74LS75) za shranjevanje informacij; Dekoder KR514ID2 (MSD101) za indikatorje z OA, lahko uporabite tudi dekoder KR514ID1 (MSD047) za indikatorje z OK; K155LA8 (SN7403PC) 4 elementi 2I-NE z odprtim kolektorjem - na K555LA8; K555AG3 (SN74LS123) na K155AG3 (SN74123N, SN74123J) ali dva K155AG1 (SN74121); K561TM2 (CD4013A) do K176TM2 (CD4013E). K555LE1 (SN74LS02).

P.S. Z OA lahko uporabite različne indikatorje, le trenutna poraba na segment ne sme presegati izhodne nosilnosti dekoderja.Omejitveni upori so odvisni od vrste uporabljenega indikatorja (v mojem primeru 270 ohmov).

Spodaj v arhivu so vse potrebne datoteke in materiali za sestavljanje merilnika frekvence.

Srečno vsem in vse dobro!