Завантажити схему частотоміра. "Електроніка та Радіотехніка" домашньому майстру! Основні технічні характеристики

Цей прилад має не тільки велику верхню межу вимірюваної частоти, але й низку додаткових функцій. Він вимірює відхід частоти від початкового значення, тривалість імпульсів і пауз між ними, підраховує кількість імпульсів. Його можна використовувати і як дільник частоти вхідного сигналу з коефіцієнтом розподілу, що задається в широких межах.

Пропонований частотомір містить шість мікросхем - компаратор напруги AD8611ARZ, синтезатор частоти LMX2316TM, D-тригер 74HC74D, селектор-мультиплексор 74HC151D, мікроконтролер PIC16F873A-1/SP та інтегральний стабілізаторнапруги TL7805 Результати вимірювання він виводить на символьний РК WH1602B.

Основні технічні характеристики

Інтервал вимірюваної частоти

імпульсів з рівнями ТТЛ, Гц...............0,1...8·10 7

аналогових періодичних сигналів довільної форми напругою більше 100 мВеф, Гц.....................1...8·10 7

синусоїдальних ВЧ-сигналів напругою більше 100 мВеф, МГц...............20...1250

Тривалість рахунку при вимірі частоти, мс......10 4 , 10 3 , 100, 10

Інтервал вимірюваної тривалості імпульсів, мкс........10...10 6

Максимальна частота проходження імпульсів, що підраховуються, кГц...............100

Максимальна кількість підрахованих імпульсів.....100 000 000

Вимірюваний догляд частоти

імпульсів на вході ТТЛ або сигналу на аналоговому вході, Гц..........±1...±10 6

сигналу на вході ВЧ, кГц...................±1...±10 5

Коефіцієнт розподілу частоти сигналу

поданого на аналоговий вхід..............3 - 16383

поданого на вхід ВЧ ................1000 - 65535

Рівні вихідних імпульсів дільника частоти.............ТТЛ

Тривалість вихідних імпульсів дільника частоти, мкс.......................0,5

Напруга живлення (постійна), В...................9.16

Споживаний струм, ма......100...150

При вимиканні приладу встановлені режими його роботи мікроконтролер запам'ятовує EEPROM і відновлює при включенні.

Схема частотоміра зображено на рис. 1. Тактовий генератор мікроконтролера DD3 стабілізовано кварцовим резонатором ZQ1. Підстроювальний конденсатор C13 дозволяє встановити тактову частоту точності дорівнює 4 МГц. Стабілізатор напруги +5 зібраний на мікросхемі DA2. Підстроювальним резистором R23 регулюють яскравість підсвічування екрану РКІ HG1. Оптимальну контрастність зображення на ньому встановлюють підстроювальним резистором R21.

Рис. 1. Схема частотоміра

Кнопками SB1-SB3 керують приладом. Кнопка SB1 служить для вибору параметра, що вимірюється. Кнопкою SB2 вибирають роз'єм, на який подають сигнал, що вимірюється. Залежно від частоти та форми вхідного сигналу це може бути XW1 (імпульси логічних рівнів частотою 0,1 Гц ... 80 МГц), XW2 (аналогові сигнали довільної форми частотою 1 Гц ... 80 МГц) або XW3 (сигнали частотою 20). ..1250 МГц). Кнопкою SB3 запускають та зупиняють вимірювання в режимах лічильника імпульсів та вимірювання догляду частоти. Тривалим (більше 1 с) натисканням на цю кнопку переходять з режиму вимірювання частоти в режим її поділу та виведення результату на роз'єм XW1. Коли кнопки не натиснуті, на входах мікроконтролера, з якими з'єднані, резистори R12-R14 підтримують високі рівні.

Резистори R4 і R6 створюють постійне зміщення близько 100 мВ на вході компаратора DA1, що не інвертує. Резистори R5 і R7 - ланцюг позитивного зворотного зв'язку, необхідної для отримання гістерези в характеристиці перемикання компаратора. Діоди VD1 і VD2 разом з резистором R2 утворюють двосторонній обмежувач вхідної напруги на вході, що інвертує компаратора.

Мікросхема DD1, основне призначення якої - робота в синтезаторах частоти діапазону 1,2 ГГц, містить два дільники частоти з змінним коефіцієнтом розподілу, які і використовуються в описуваному приладі для розподілу частоти вхідних сигналів, що подаються на роз'єм XW2 і XW3, в задане число разів. Мікроконтролер встановлює коефіцієнти поділу та режим роботи цієї мікросхеми, подаючи команди за її послідовним інтерфейсом (входи Clock, Data, LE). Залежно від встановленого режиму на вихід Fo/LD надходить результат одного з цих дільників. Резистор R19 і конденсатор C19 утворюють фільтр живлення мікросхеми DD1, а діоди VD3 і VD4 захищають від навантаження вхід одного з дільників частоти, безпосередньо пов'язаний з роз'ємом XW3. На тригері DD4.1 зібраний одновібратор, що формує вихідні сигнали дільників частоти імпульси тривалістю 0,5 мкс. Його час, що задає ланцюг - резистор R17 і конденсатор C10.

Формувач імпульсів, що подаються на роз'єм XW1, зібраний на транзисторі VT1 з колекторним навантаженням – резистором R8. Він працює, коли на виході мікроконтролера RC5 встановлено високий логічний рівень. В іншому випадку формувач вимкнений і не впливає на зовнішні сигнали, що подаються на роз'єм XW1. Тому роз'єм XW1 то, можливо як вхідним при вимірі частоти і тривалості логічних сигналів, і навіть при рахунку імпульсів, і вихідним у режимах розподілу частоти. Резистор R11 служить захисту входу 0 селектора-мультиплексора DD2 від випадково поданих на роз'єм XW1 сигналів великої амплітуди.

Селектор-мультиплексор по командах мікроконтролера подає на його призначені для вимірювання частоти і тривалості імпульсів входи або імпульси рівнів ТТЛ з роз'єму XW1, або сигнали, що надійшли на роз'єм XW2 і перетворені в такі імпульси компаратором DA1, або сигнали, що надійшли через дільник частоти мікросхеми DD1. Мікроконтролер виконує основні операції вимірювання частоти, тривалості та рахунку імпульсів. Він виводить результати вимірювань на РКІ HG1 і керує роботою всього приладу. Програма мікроконтролера написана мовою асемблера MASM, що входить до складу середовища розробки програм MPLAB IDEv7.5.

У режимах вимірювання частоти мікроконтролер підраховує імпульси, що надійшли на вхід T0CKI протягом вибраного вимірювального інтервалу (0,01, 0,1, 1 або 10 с). При вимірюванні частоти сигналу, поданого на роз'єм XW3, його частоту попередньо ділить на 1000 один із дільників мікросхеми DD1.

При вимірі тривалості імпульсів високого логічного рівня мікроконтролер по наростаючому перепаду вимірюваного імпульсу на вході INT починає рахунок імпульсів частотою 1 МГц, отриманих поділом своєї тактової частоти. Він припиняє цей рахунок по спадаючому перепаду вимірюваного імпульсу. У разі вимірювання тривалості імпульсу низького рівнярахунок починається з його спадаючому перепаду, а завершується по наростаючому.

Як тільки увімкнено режим вимірювання догляду частоти, мікроконтролер виконує перший вимір частоти вхідного сигналу, потім періодично повторює ці вимірювання. Програма віднімає результат першого вимірювання кожного наступного і виводить поточну різницю на індикатор. Після зупинки цього режиму на РКІ відображаються максимальні зафіксовані завчасні вимірювання відхилення частоти вниз і вгору від початкової.

Для вимірювання частоти проходження логічних імпульсів з рівнями ТТЛ кнопкою SB2 вибирають вхідний роз'єм XW1. Мікроконтролер формує на виходах RC0-RC2 код 000, переводячи цим селектор DD2 в стан, при якому сигнал з роз'єму XW1 надходить на входТОСК1 мікроконтролера для вимірювання частоти і на його вхід INT для вимірювання тривалості імпульсів. Результати вимірювань програма виводить на РКІ HG1 (рис. 2), причому тривалість імпульсів високого (H) і низького (L) рівнів на екрані чергуються. Код у правій частині верхнього рядка означає заданий час рахунку: "10" - 10 с, "1" - 1 с, "1" - 0,1 с і "01" - 0,01 с. У правій частині нижнього рядка виводиться умовне позначення вибраного вхідного роз'єму: TTL – XW1, VHF – XW2, UHF – XW3.

Рис. 2. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Вимірюючи частоту аналогових сигналів (до 80 МГц), кнопкою SB2 вибирають вхід XW2. На виходах RC0-RC2 мікроконтролер формує код 001, переводячи мультиплексор DD2 у положення, в якому сигнал з роз'єму XW2, перетворений на прямокутні імпульси компаратором DA1, надходить на вхід TOCKI мікроконтролера. Програма вимірює частоту сигналу та виводить результат на РКІ (рис. 3).

Рис. 3. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Для вимірювання ВЧ сигналів частотою до 1250 МГц кнопкою SB2 вибирають вхідний роз'єм XW3. З нього сигнал надходить на вхід f IN наявного в мікросхемі DD1 дільника частоти. Коефіцієнт розподілу заданий мікроконтролером рівним 1000. Сигнал з виходу дільника частоти, перетворений імпульси тривалістю близько 0,5 мкс одновібратором на тригері DD4.1, надходить через мультиплексор DD2 на вхід TOCKI мікроконтролера. Мультиплексор встановлений в необхідний стан кодом 010 на виходах RC0-RC2 мікроконтролера. Програма мікроконтролера вимірює частоту і з урахуванням коефіцієнта поділу виводить результат на РКІ (рис. 4).

Рис. 4. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Підлягають рахунку імпульси подають на вхідний роз'єм XW1 або XW2. Кнопкою SB2 вибирають один із цих входів, а кнопкою SB1 - режим COUNTER (рис. 5). Рахунок запускають натисканням на кнопку SB3, що супроводжується заміною на екрані мітки OFF (вимкнено) міткою ON (ввімкнено). Для зупинки рахунку на кнопку SB3 натискають повторно, при цьому позначку ON змінює позначку OFF. Накопичене за час від запуску до зупинки кількість імпульсів програма вказує на РКІ.

Рис. 5. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Щоб виміряти догляд частоти, сигнал (залежно від його форми та частоти) подають на один із вхідних роз'ємів XW1-XW3, вибирають кнопкою SB2 цей роз'єм, а кнопкою SB1 - функцію "+/-FREQUENCV (назва її супроводжується позначкою OFF). запускають натисканням на кнопку SB3, при цьому мітку OFF змінює мітка ON.Прилад вимірює догляд частоти і виводить його поточне значення на РКІ.(Рис. 6). догляду частоти вгору та вниз від вихідної (рис. 7).

Рис. 6. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Рис. 7. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Для розподілу частоти аналогового сигналу частотою до 80 МГц кнопкою SB2 вибирають вхідний роз'єм XW2 і подають нього сигнал, частота якого підлягає поділу. З виходу компаратора DA1 він надходить на вхід дільника OSCIN частоти R_Counter мікросхеми DD1. Мікроконтролер задає по послідовному інтерфейсу необхідний коефіцієнт поділу цього дільника та підключає його вихід до виходу Fo/LD мікросхеми. Натисканнями на кнопку SB1 коефіцієнт поділу зменшують, а на кнопку SB2 – збільшують. Що довше утримують кнопку натиснутою, то швидше змінюється коефіцієнт.

На виході RC5 мікроконтролер встановлює високий рівень, перемикаючи роз'єм XW1 режим виходу. На своїх виходах RC0-RC2 мікроконтролер формує код 000, тому сигнал, виведений на роз'єм, надходить і на вход Т0СКI мікроконтролера для вимірювання частоти. Тривалість імпульсів у цьому режимі не вимірюється.

Рис. 8. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

На рис. 8 показаний результат розподілу частоти 19,706 МГц поданого на роз'єм XW2 сигналу на 100. У цьому випадку на виході XW1 з частотою 197,06 кГц слід імпульси високого логічного рівня тривалістю 0,5 мкс. Сигнали частотою від 50 до 1200 МГц подають для поділу на роз'єм XW3. Вони обробляються аналогічно, відмінність лише тому, що у операції бере участь високочастотний дільник частоти N-Counter мікросхеми DD1. На рис. 9 показаний результат розподілу частоти 200,26 МГц на 2000. Частота на виході – 100,13 кГц.

Рис. 9. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Частотомір змонтований на друкованій платі із фольгованого з двох сторін склотекстоліту товщиною 1 мм. Її креслення показано на рис. 10, а розміщення елементів – на рис. 11. Постійні резистори та більшість конденсаторів мають типорозмір 0805 для поверхневого монтажу. Підстроювальні резистори R21 і R23 - SH-655MCL, підстроювальний конденсатор C13 - TZC3P300A110R00. Оксидні конденсатори С4 та C6 – алюмінієві з дротяними висновками.

Рис. 10. Друкована плата частотоміра

Рис. 11. Розміщення елементів на платі

Роз'єми XW1-XW3 - 24_BNC-50-2-20/133_N . Вони з'єднані з платою відрізками коаксіального кабелю з хвильовим опором 50 Ом завдовжки близько 100 мм. Кнопки SB1-SB3-TS-A3PG-130. Індикатор HG1 укріплений над платою на стійках висотою 10 мм гвинтами М3.

Прилад зібраний у пластмасовому корпусі Z-28. На його передній панелі вирізаний прямокутний отвір розмірами 70x25 мм для екрана РКІ та просвердлені три отвори діаметром 3 мм під кнопки. Самі кнопки встановлені на склотекстолітовій платі розмірами 100x12x1,5 мм, що прикріплена до передньої панелі зі зворотного боку гвинтами M3. З лівого боку корпусу встановлено гніздо живлення, а з правого – його вимикач. Вхідні байонетні роз'єми розміщені на задній стінці корпусу.

Налагодження частотоміра полягає в наступному:

Встановіть підстроювальним резистором R21 оптимальну контрастність зображення на екрані РКІ;

Встановіть підстроювальним резистором R23 необхідну яскравість підсвічування РКІ;

Встановіть підстроювальним конденсатором C13 тактову частоту мікроконтролера в точності, що дорівнює 4 МГц. Для цього до роз'єму XW1 підключіть цифровий частотомір (Ч3-63 або будь-який інший), увімкніть прилад, що налагоджується, при натиснутій кнопці SB3 (при цьому на РКІ повинен з'явитися напис "TEST") і, обертаючи ротор підстроювального конденсатора C13, досягніть показань зовнішнього частотомера, близьких до 100 000 Гц. Не забувайте, що похибка установки цієї частоти безпосередньо впливає на похибку приладу, що налагоджується.

Література

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 для 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. WH1602B character 16x2. - 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).

Чертеж друкованої плати у форматі Sprint Layout 5.0 та програму мікроконтролера можна завантажити.

Дата публікації: 16.02.2016

Думки читачів

Володимир / 20.01.2017 - 10:55
Вийшли ще дві версії частотоміра. Третя версія опублікована у журналі "Радіоаматор" №8,9. Четверта: https://cloud.mail.ru/public/4EKo/QaTMuiDMv

Першою конструкцією на цифрових ІС, яку виготовляли радіоаматори в 80-90 роках, як правило, був електронний годинник або частотомір.
Такий частотомір і сьогодні можна застосовувати при градуванні приладів, або використовувати як відліковий пристрій в генераторах і аматорських передавачах, при налагодженні різних радіоелектронних пристроїв. Прилад може зацікавити тих, у кого легко лежать мікросхеми серії К155, або початківців знайомитися з пристроями автоматики та обчислювальної техніки.

Описуваний пристрій дозволяє вимірювати частоту електричних коливань, період і тривалість імпульсів, а також може працювати як лічильник імпульсів. Робоча частота від одиниць Герц до кількох десятків МГц за вхідної напруги до 50 мВ. Гранична частота роботи лічильників на інтегральних мікросхемах К155ІЕ2 – близько 15 МГц. Однак слід мати на увазі, що фактична швидкодія тригерів і лічильників перевищує зазначене значення 1,5... 2 рази, тому окремі екземпляри мікросхем TTL допускають роботу на більш високих частотах.

Мінімальна ціна молодшого розряду становить 0,1 Гц при вимірі частоти та 0,1 мкс при вимірі періоду та тривалості.
Принцип дії частотоміра заснований на вимірі числа імпульсів, що надходять на вхід лічильника протягом певного часу.

Принципова схема показана на рис.1

Досліджуваний сигнал через роз'єм X1 і конденсатор С1 надходить на вхід формувача прямокутних імпульсів.

Широкосмуговий підсилювач-обмежувач зібраний на транзисторах V1, V2 та V3. Польовий транзистор V1 забезпечує приладу високий вхідний опір. Діоди V1 та V2 оберігають транзистор V1 від пошкодження при випадковому попаданні на вхід приладу високої напруги. Ланцюжком C2-R2 здійснюють частотну корекцію входу підсилювача.

Транзистор V4, включений як емітерний повторювач, узгодить вихід підсилювача-обмежувача з входом логічного елемента D6,1 мікросхеми D6, що забезпечує подальше формування прямокутних імпульсів, які через електронний ключ надходять на пристрій управління на мікросхемі D9, сюди ж надходять і імпульси зразкової частоти ключ на певний час. На виході цього ключа утворюється пачка імпульсів. Число імпульсів у пачці підраховує двійково-десятковий лічильник, його стан після закривання ключа відображає блок цифрової індикації.

У режимі рахунку імпульсів керуючий пристрій блокує джерело зразкової частоти, двійково-десятковий лічильник веде безперервний рахунок імпульсів, що надходять на його вхід, а блок цифрової індикації відображає результати рахунку. Показ лічильника скидається натисканням кнопки «Скидання».

Тактовий генератор, що задає, зібраний на мікросхемі D1 (ЛА3) і кварцовому резонаторі Z1 на частоту 1024 кГц. Дільник частоти зібраний на мікросхемах К155ІЕ8; К155ІЕ5 та чотирьох К155ІЕ1. У режимі вимірювання точність установки «МГц», «кГц» та «Гц» визначається кнопковими перемикачами SA4 і SA5.

Блок живлення частотоміра (рис.3) складається з трансформатора Т1, з обмотки II якого після випрямляча VDS1, стабілізатора напруги на мікросхемі DА1 та фільтра на конденсаторах С4 – С11, напруга +5V подається для живлення мікросхем.

Напруга 170V з обмотки III трансформатора Тр1 через діод VD5 використовується живлення газорозрядних цифрових індикаторів Н1..H6.

У формувачі імпульсів польовий транзисторКП303Д (V3) можна замінити на КП303 або КП307 з будь-яким буквеним індексом, транзистор КТ347 (V5) -на КТ326, а КТ368 (V6, V7) - на КТ306.

Дросель L1 типу Д-0,1 або саморобний – 45 витків дроту ПЕВ-2 0,17, намотаних на каркасі діаметром 8 мм. Усі перемикачі типу П2К.

Налагодження приладу зводиться до перевірки правильності монтажу та вимірювання напруги живлення. Правильно зібраний частотомір впевнено виконує свої функції, «капризним» вузлом є лише вхідний формувач, налаштування якого треба приділити максимум старання. Замінивши R3 і R4 змінними резисторами 2,2 кОм та 100 Ом, треба на резисторі R5 встановити напругу приблизно 0,1...0,2V. Подавши від генератора сигналів на вхід формувача синусоїдальну напругу амплітудою близько 0,5V, замінивши резистор R6 змінним резистором з номіналом 2,2 кОм, треба його підлаштувати так, щоб на виході елемента D6.1 з'явилися прямокутні імпульси. Поступово знижуючи вхідний рівень і підвищуючи частоту, треба підбором елементів R6 і СЗ домогтися сталої роботи формувача у всьому робочому діапазоні. Можливо, при цьому доведеться підібрати опір резистора R9. У процесі налагодження всі змінні резистори повинні мати висновки завдовжки трохи більше 1...2 див.

Коли налагодження буде завершено, слід їх випаювати по одному та замінювати постійними резисторами відповідного номіналу, щораз перевіряючи роботу формувача.

У конструкції замість індикаторів ІН-17 можна застосувати газорозрядні індикатори ІН-8-2, ІН-12 тощо.

У формувачі імпульсів транзистори КТ368 можна замінити на КТ316 або ГТ311 замість КТ347 можна використовувати КТ363, ГТ313 або ГТ328. Діоди V1, V2 та V4 можна замінити на КД521, КД522.

Схема та плата у форматі sPlan7 та Sprint Layout - schema.zip *

* Ця схема була зібрана мною в далекому 1988 в одному корпусі зі звуковим генератором і використовувалася як цифрова шкала.

Як самостійний прилад оформлений нещодавно, тому можливо, десь у схему та малюнок друкованої плати могла зафарбуватися помилка.

Список літератури:

На допомогу радіоаматору №084, 1983 р.

Цифрові пристрої на інтегральних мікросхемах - © Видавництво «Радіо і зв'язок», 1984.

Журнал «Радіо»: 1977 № 5 № 9 № 10; 1978 № 5; 1980 № 1; 1981 № 10; 1982 № 1 № 11; №12.

Радіоаматорські цифрові пристрої. - М: Радіо і зв'язок, 1982.

Схема дуже простого цифрового частотомірана зарубіжній елементній базі

Доброго дня, шановні радіоаматори!
Вітаю вас на сайті

У цій статті на сайті Радіоаматорми розглянемо чергову просту радіоаматорську схему – частотомір. Частотомір зібраний на зарубіжній елементній базі, яка часом буває доступнішою за вітчизняну. Схема проста та доступна для повторення початківцю радіоаматору.

Схема частотоміра:

Частотомірвиконаний на вимірювальних лічильниках HFC4026BEY, мікросхемах серії CD40 та семисегментних світлодіодних індикаторах із загальним катодом HDSP-H211H. При напрузі джерела живлення частота 12 вольт може вимірювати частоту від 1 Гц до 10 МГц.

Мікросхема HFC4026BEY є представником високошвидкісної КМОП логіки та містить десятковий лічильник та дешифратор для семисегментного. світлодіодного індикатораіз загальним катодом. Вхідні імпульси подаються на вхід "С", який має тригер Шмітта, що дозволяє значно спростити схему вхідного формувача імпульсів. Крім того, вхід лічильника "С" можна закрити, подавши логічну одиницю на виведення 2 мікросхеми. Таким чином відпадає потреба у зовнішньому ключовому пристрої, що пропускає імпульси на вхід лічильника в період вимірювання. Вимкнути індикацію можна, подавши логічний нуль на висновок 3. Все це спрощує схему управління частотоміра.

Вхідний підсилювач виконаний на транзисторі VT1 за схемою ключа. Він перетворює вхідний сигнал на імпульси довільної форми. Прямокутність імпульсів надає тригер Шмітта, що є на вході "С" мікросхеми. Діоди VD1-VD4 обмежують величину амплітуди вхідного сигналу. Генератор опорних сигналів виконано на мікросхемі CD4060B. У разі використання кварцового резонатора на частоту 32768 Гц з виведення 2 мікросхеми знімається частота 4 Гц, яка надходить на схему управління десяткового лічильника D2, що складається, і двох RS тригерів на мікросхемі D3. У разі використання резонатора на 16384 Гц (з китайських будильників) частоту 4 Гц необхідно буде знімати не з двох висновків мікросхеми, а з одного.

Мікросхему CD4060B можна замінити іншим аналогом типу хх4060 (наприклад, NJM4060). Мікросхему CD4017B можна замінити також іншим аналогом типу хх4017, або вітчизняною мікросхемою К561 ІЕ8, К176 ІЕ8. Мікросхема CD4001B прямий аналог наших мікросхем К561ІЕ5, К176ІЕ5. Мікросхему HFC4026BEY можна замінити її повним аналогом CD4026, але при цьому максимальна частота, що вимірюється, буде 2 МГц. Схема вхідного ула частотоміра примітивна, її можна замінити якимось досконалішим вузлом.

Одним із приладів-помічників радіоаматора має бути частотомір. З його допомогою легко виявити несправність генератора, виміряти та підлаштувати частоту. Генератори часто зустрічаються в схемах. Це приймачі та передавачі, годинники та частотоміри, металошукачі та різні автомати світлових ефектів.

Особливо зручно користуватися частотоміром для підстроювання частоти, наприклад, при перебудові радіостанцій, приймачів або налаштування металошукача.

Один з таких нескладних наборів я недорого придбав на сайті китайського магазину: GEARBEST.com

Набір містить:

1 x PCB board (друкована плата);
1 x мікроконтролер PIC16F628A;
9 x 1 ком резистор;
2 x 10 ком резистор;
1 x 100 ком резистор;
4 x діоди;
3 x транзистори S9014, 7550, S9018;
4 x конденсатори;
1 x змінний конденсатор;
1 x кнопка;
1 x DC роз'єм;
1 x 20МГц кварц;
5 x цифрові індикатори.

Опис частотоміра

Діапазон частот, що вимірюються: від 1 Гц до 50 МГц;
Дозволяє вимірювати частоти кварцових резонаторів;
Точність роздільна здатність 5 (наприклад 0,0050 кГц; 4,5765 МГц; 11,059 МГц);
Автоматичне перемикання діапазонів вимірювання частоти;
Режим енергозбереження (якщо немає зміни показань частоти – автоматично вимикається дисплей і на короткий час вмикається;
Для живлення Ви можете використовувати інтерфейс USB або зовнішнє джерело живлення від 5 до 9 В;
Струм у режимі очікування - 11 мА

Схема містить невелику кількість елементів. Установка проста - всі компоненти впаюються згідно з написами на друкованій платі.

Дрібні радіодеталі, рознімання тощо. упаковані у невеликі пакетики із клямкою. Індикатори, мікросхема та її панелька для уникнення пошкоджень ніжок вставлені в пінопласт.

Принципова схема частотоміра

Напруга на висновках мікроконтролера

(вимірювання мультиметром)

Генератор для перевірки кварців

Приступаємо до збирання

Висипаємо на стіл вміст пакета. Усередині знаходяться друкована плата, опори, конденсатори, діоди, транзистори, роз'єми, мікросхеми з панелькою та індикатори.

Ну і вид на весь набір у повністю розкладеному вигляді.

Тепер можна перейти до власне складання даного конструктора, а заразом спробувати розібратися, наскільки це складно.

Я починав складання з установки пасивних елементів: резисторів, конденсаторів та роз'ємів. При монтажі резисторів слід трохи дізнатися про їхнє кольорове маркування з попередньої статті. Справа в тому, що резистори дуже дрібні, а при таких розмірах колірне маркування дуже погано читається (чим менше площа зафарбованої ділянки, тим складніше визначити колір) і тому також пораджу просто виміряти опір резисторів за допомогою мультиметра. І результат знатимемо і за одну його справність.

Конденсатори маркуються як і резистори.
Перші дві цифри – число, третя цифра – кількість нулів після числа.
Результат, що вийшов, дорівнює ємності в пікофарадах.
Але на цій платі є конденсатори, що не підпадають під це маркування, це номінали 1, 3 та 22 пФ.
Вони маркуються просто зазначенням ємності оскільки ємність менше 100 пФ, тобто. менше тризначного числа.

Резистори та керамічні конденсатори можна впаювати будь-якою стороною – тут полярності немає.

Висновки резисторів і конденсаторів я загинав, щоб компонент не випав, зайве відкушував, а потім обпаював паяльником.

Трохи розглянемо такий компонент, як підстроювальний конденсатор. Це конденсатор, ємність якого можна змінювати у невеликих межах (зазвичай 10-50пФ). Це елемент теж неполярний, але іноді має значення як його впаювати. Конденсатор містить шліц під викрутку (типу головки маленького гвинтика), який має електричне з'єднання з одним із висновків. Щоб було менше впливу викрутки на параметри ланцюга, треба впаювати його так, щоб виведення з'єднане з шліцом, що з'єднувався із загальною шиною плати.

Рознімання - складна частина в плані паяння. Складна не точністю чи малогабаритністю компонента, а навпаки, іноді місце паяння важко прогріти, погано облуджується. Тому необхідно ніжки роз'ємів додатково почистити і облудити.

Тепер впаюємо кварцовий резонатор, він виготовлений під частоту 20МГц, полярності також не має, але під нього краще підкласти діелектричну шайбочку або приклеїти шматочок скотчу, тому що корпус у нього металевий і лежить на доріжках. Плата покрила захисною маскою, але я якось звик робити якусь підкладку в таких випадках, для безпеки.

Тривалість паяння кожної ніжки має перевищувати 2 сек! Між пайками ніжок має пройти щонайменше 3 сек на остигання.

Ну ось що і все!

Тепер залишилося змити залишки каніфолі щіткою зі спиртом.

Тепер найкрасивіше 🙂

Залишилося правильно вставити мікросхему у своє «ліжечко» і підключити живлення до схеми.

Харчування має бути В межах від 5 до 9 В - постійне стабілізоване без пульсацій.(У схемі немає жодного ел.конденсатора по живленню.)

Не забудьте у мікросхеми є з торця ключ - він знаходиться у виводі №1!Не слід покладатися на напис назви мікросхеми - вона може бути написана і догори ногами.

При підключенні живлення та відсутності сигналу на вході висвічується 0 .

Насамперед знайшов купу кварців і почав перевіряти. Слід зазначити, що частота кварцу, наприклад 32,768 кГц може бути виміряна, т.к. вимір обмежується в діапазоні від 1 МГц.

Можна виміряти, наприклад, 48 МГц, але слід мати на увазі, що буде виміряно гармонічні коливання кварцового генератора. Так, 48 МГц буде виміряна основна частота 16 МГц.

Підстроювальним конденсатором можна підлаштувати показання частотоміра по еталонному генератору або порівняти із заводським частотоміром.

Режим програмування частотоміра дозволяє відняти чотири основні запрограмовані частоти ПЧ 455 кГц; 3,9990 МГц; 4,1943 МГц; 4,4336 МГц; 10700 Гц, а також будь-яку власну частоту.

Таблиця алгоритму програмування

Щоб увійти в режим програмування ( Prog) потрібно натиснути та утримувати кнопку протягом 1-2 сек.

Потім натискаємо кнопку і по черзі прогортаємо меню:

« Quit» — « Вихід»: перериває режим програмування, нічого не зберігаючи.

« Add» — « Додавання»: збереження виміряної частоти і надалі ця частота буде складатися з частотами, що вимірюються.

« Sub» — « Віднімання»: збереження виміряної частоти і надалі вона відніматиметься з вимірюваними частотами.

« Zero«- « Нуль» - обнулює всі раніше запрограмовані значення.

« table» — « Таблиця«: у цій таблиці можна вибрати основні запрограмовані частоти 455 кГц; 3,9990 МГц; 4,1943 МГц; 4,4336 МГц; 10,700 Гц. Після вибору запису (тривале натискання), ви повернетеся до «Головне меню» і виберіть « Add» — « додати» або « Sub» — « зменшити«.

« PSave» / « NoPSV«: Вмикає/вимикає режим енергозбереження. Дисплей вимикається, якщо немає зміни частоти деякий час.

Якщо показання сильно відрізняються, то можливо увімкнено попереднє встановлення. Щоб її вимкнути, увійдіть в режим програмування і потім натискаючи кнопку виберіть «Zero» і утримуйте, поки не почне блимати, потім відпустіть її.

Цікавий навчальний конструктор. Зібрати частотомір під силу навіть радіоаматору-початківцю.

Якісно виготовлена друкована плата, міцне захисне покриття, невелика кількість деталей завдяки мікроконтролеру.

Конструктор приємно порадував, я вважаю його гарною базою як в отриманні досвіду збирання та налагодження електронного пристрою, Так і в досвіді роботи з чимало важливим для радіоаматора приладом - частотоміром.

Доробка частотоміра

Увага!На закінчення хочеться відзначити, що вхідний вимірюваний сигнал подається безпосередньо на вхід мікросхеми, тому для кращої чутливості і головне захисту мікросхеми потрібно додати по входу підсилювач-обмежувач сигналу.

Можна спаяти один із запропонованих нижче.

Опір R6 на верхній і R9 на нижній схемі підбирається в залежності від напруги живлення і встановлюється на його лівому виведенні 5 В. При живленні 5 опір можна не ставити.

... або простий, на одному транзисторі:

Номінали опорів вказані під час харчування 5В. Якщо у Вас живлення підсилювача іншою напругою, підберіть номінал R2,3 щоб на колекторі транзистора було половина живлення.

Схема схожого частотоміра із вхідним каскадом підсилювача.

Друге доопрацювання.Для збільшення вимірюваної стелі частоти можна зібрати до частотоміру дільник частоти. Наприклад, схеми нижче:

Ця стаття призначена для тих, хто не хоче "заморочуватися" з МК.

Кожен радіоаматор у процесі творчої діяльності стикається з необхідністю обладнання своєї «лабораторії» необхідними вимірювальними приладами.
Одним із приладів – це частотомір. Хто має можливість, той купує готовий, а хтось і збирає свою конструкцію, за своїми можливостями.
Зараз багато різних конструкцій, виконаних на МК, але зустрічаються і на цифрових мікросхемах (як то кажуть «гугл на допомогу!»).
Після «ревізії» у своїх засіках виявилося, що є в наявності цифрові мікросхеми серій 155, 555, 1533, 176, 561, 514ІД1(2) (проста логіка - ЛА, ЛЕ, ЛН, ТМ, середньої складності - ІЕ, ІР, ІД , ще 80-90 рр.. випуску, викидати їх - «жаба» задавила!) на яких можна зібрати не складний приладчик, з тих компонентів, які були під рукою в даний момент.
Захотілося просто творчості, тому розпочав розробку частотоміра.

Малюнок 1.
Зовнішній вигляд частотоміра.

Блок-схема частотоміра:

Рисунок 2.
Блок-схема частотоміра.

Вхідний пристрій-формувач.

Схему взяв із журналу «Радіо» 80-х років (точно не пам'ятаю, але як частотомір Бірюкова). Раніше повторював її, роботою був задоволений. У формувачі використана К155ЛА8 (впевнено працює на частотах до 15-20 мГц). При використанні в частотомір мікросхем 1533 серії (лічильники, вхідний формувач) робоча частота частотоміра становить 30-40 мГц.

Рисунок 3.
Вхідний формувач та ЗГ вимірювальних інтервалів.

Задає генератор, формувач вимірювальних інтервалів.

Задавальний генератор зібраний на годиннику МС серії К176, зображений на малюнку №3 разом з вхідним формувачем.
Включення МС К176ІЕ12 типове, будь-яких відмінностей немає. Формуються частоти 32,768 кГц, 128 Гц, 1,024 кГц, 1 Гц. Використовується в НС лише 1 Гц. Для формування керуючого сигналу для ВУ ця частота поділяється на 2 (0,5 Гц) МС К561ТМ2 (CD4013A) (використовується один D-тригер).

Рисунок 4.
Сигнали інтервалів.

Формувач сигналів скидання лічильників КР1533ІЕ2 та запису в регістри зберігання К555ІР16

Зібраний на МС К555(155)АГ3 (два чекають мультивібратора в одному корпусі), можна використовувати і дві МС К155АГ1 (див. рис.№3).
По спаду управляючого сигналу МС АГ3 перший ж/м формує імпульс Rom - запису регістри зберігання. По спаду імпульсу Rom формується другим ж/м імпульс скидання тригерів лічильників КР1533ІЕ2 Reset.

Малюнок 5.
Сигнал скидання.

Для вимірювання частоти зібраний блок на 2-х К555ІР16 і 4-х К555(155)ЛЕ1 (схемку знайшов на просторах інтернету, лише трохи підкоригував під себе і наявну елементарну базу).
Можна спростити частотомір і не збирати схему гасіння незначних нулів (на малюнку №9 зображено схему частотоміра без схеми гасіння незначних нулів), в цьому випадку просто будуть світитися всі індикатори, дивіться самі, як Вам краще.
Я її зібрав тому, що мені просто так приємніше дивитися на табло частотоміра.

Рисунок 6. Схема гасіння незначних нулів.

Включення лічильників КР1533ІЕ2, регістрів К555ІР16, дешифраторів КР514ІД2 типове згідно документації.

Рисунок 7.
Схема включення лічильників та дешифраторів.

Весь НС зібрано на 5-х платах:
1, 2 - лічильники, регістри та дешифратори (на кожній платі по 4-і декади);
3 - блок гасіння незначних нулів;
4 - задаючий генератор, формувач вимірювальних інтервалів, формувач сигналів Rom та Reset;
5 – блок живлення.

Розміри плат: 1 та 2 – 70х105, 3 та 4 – 43х100; 5 – 50х110.

Малюнок 8.
Підключення схеми гасіння незначних нулів у частотомірі.

Блок живлення. Зібраний на двох МС 7805. Типове включення, як рекомендує завод-виробник. Для прийняття рішення щодо блоку живлення були проведені виміри струму споживання НС, також перевірялася можливість застосування ДБЖ та БП із ШІМ стабілізацією. Перевірялися: ДБЖ зібраний на TNY266PN (5В, 2А), БП із ШІМ на основі LM2576T-ADJ (5В, 1,5А). Загальне зауваження – НС працює не коректно, т.к. по ланцюгу живлення проходять імпульси із частотою роботи драйверів (для TNY266PN близько 130 кГц, для LM2576T-ADJ – 50 кГц). Використання фільтрів великої зміни не виявили. Так, що зупинився на звичайному БП – транс, діодний міст, електроліти та дві МС 7805. Струм споживання всього НС (на індикаторах усі «8») близько 0,8А, коли індикатори погашені – 0,4А.

Рисунок 9.
Схема частотоміра без схеми гасіння незначних нулів.

У блоці живлення використав дві МС 7805 для живлення НС. Одна МС стабілізатора живить плату вхідного формувача, блоку управління дешифраторами (гасіння незначних нулів) та однієї плати лічильників-дешифраторів. Друга МС 7805 - живить іншу плату лічильників-дешифраторів та індикатори. Можна бп зібрати і на одній 7805, але грітися буде пристойно, стане проблема з відведенням тепла. У НС можна застосовувати МС серій 155, 555, 1533. Все залежить від можливостей.

Малюнок 10, 11, 12, 13.
Конструкція частотоміра.

Можлива заміна: К176ІЕ12 (MM5368) на К176ІЕ18, К176ІЕ5 (CD4033E); КР1533І2 на К155І2 (SN7490AN, SN7490AJ), К555І2 (SN74LS90); К555ІР16 (74LS295N) можна замінити на К155ІР1 (SN7495N, SN7495J) (відрізняються одним висновком), або застосувати для зберігання інформації К555(155)ТМ5(7) (SN74LS77, SN74LS75); КР514ІД2 (MSD101) дешифратор для індикаторів з ОА, можна застосувати і КР514ІД1 (MSD047) дешифратор для індикаторів з ОК; К155ЛА8 (SN7403PC) 4 елементи 2І-НЕ з відкритим колектором - на К555ЛА8; К555АГ3 (SN74LS123) на К155АГ3 (SN74123N, SN74123J), або дві К155АГ1 (SN74121); К561ТМ2 (CD4013A) на К176ТМ2 (CD4013E). К555ЛЕ1 (SN74LS02).

P.S. Можна використовувати різні індикатори з ОА, тільки струм споживання на один сегмент не повинен перевищувати навантажувальну здатність дешифратора по виходу.

Нижче в архіві є всі необхідні файли та матеріали для збирання частотоміра.

Удачі всім і всього найкращого!