Частотомір – цифрова шкала з РК індикатором. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Частотомір – цифрова шкала з РК індикатором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

Налагодження радіоаматорських конструкцій неможливе без вимірювальної апаратури. Нескладний цифровий частотомір можна зібрати за допомогою PIC-контролера. Варіант приладу, пропонований у цій статті, дозволяє використовувати його як цифрову шкалу в приймачах і трансіверах. Прилад розроблено на основі попередньої конструкції автора, опублікованої у січневому номері журналу "Радіо" за 2002 рік. Застосування в новій версії пристрою РК індикатора дозволило знизити споживаний струм, зменшити рівень перешкод, що випромінюються, зменшити габарити, а також спростити схему і конструкцію приладу.

Крім покращення суто електричних параметрів у цій конструкції покращені та технічні. Звільнивши РІС-контролер від рутинної роботи зі сканування індикатора, вдалося розширити діапазон допустимих частот опорного кварцового генератора та суттєво спростити процес калібрування. Основні параметри частотоміра, порівняно з конструкцією на світлодіодному індикаторі, наведено у табл. 1.

(Натисніть для збільшення)

Частоти більше 40 МГц можна вимірювати, використовуючи зовнішній НВЧ дільник з будь-яким коефіцієнтом поділу (діапазон 2...255). При використанні приладу як цифрова шкала в його незалежну пам'ять можна записати до 15 проміжних частот в діапазоні від 0 до 800 МГц. Їх значення вводяться з точністю до 100 Гц і в будь-який момент можуть бути змінені користувачем за допомогою трьох кнопок на передній панелі приладу. При цьому показання індикатора визначатиметься формулою

Fвх·Кд ±Fпч

де Fвх – вхідна частота; Кд - коефіцієнт розподілу зовнішнього дільника; Fпч – проміжна частота.

При використанні приладу як цифрова шкала час вимірювання може бути 0,1 або 1 с. Межа 10 с призначена для проведення точних вимірювань щодо низьких частот. Для цифрової шкали така точність не потрібна, тому показання межі 10с визначаються формулою [Fвх·Kд].

У частотомірі передбачена можливість програмного калібрування, що дозволяє використовувати будь-які кварцові резонатори в діапазоні 1...20 МГц. Значення всіх проміжних частот, коефіцієнт розподілу зовнішнього дільника, що використовується, а також калібрувальні константи можуть змінюватися користувачем без застосування будь-яких додаткових пристроїв. Вони зберігаються в незалежній пам'яті контролера. Принцип дії частотоміра – класичний: вимірювання числа імпульсів вхідного сигналу за певний інтервал часу.

Принципова схема пристрою показана на рис. 1. Вхідний формувач має смугу пропускання 10 Гц... 100 МГц. Однак швидкодія вбудованого в контролер DD2 дільника обмежує верхню межу частот, що вимірюються значенням 40...50 МГц. Нижню межу для синусоїдального сигналу визначає ємність конденсаторів С1 та С5. Діоди VD1, VD2 захищають польовий транзистор від виходу з ладу при попаданні на вхід високої напруги. Високі параметри вхідного формувача при порівняно простій схемі та живленні тільки від одного джерела 5 вдалося отримати завдяки застосуванню тригера Шмітта DD1.1. З його виходу сформовані імпульси надходять на контролер PIC16CE625.

(Натисніть для збільшення)

Управління приладом здійснюється за допомогою трьох кнопок, виведених на передню панель, та п'яти перемикачів. Кнопки SB1 – SB3 служать для перемикання часу виміру. При натисканні SB1 включається межа 0,1 с, а при натисканні на SB2 або SB3 - 1 або 10 с відповідно. Нове значення на індикаторі з'явиться через 0,1; 1 або 10 після відпускання SB1, SB2 або SB3. Якщо натиснути та утримувати одну з цих кнопок, поточне значення частоти зафіксується на індикаторі.

У частотомірі використаний РКІ індикатор типу КО-4В від телефону "PANA-PHONE". Він виконаний на основі контролера НТ1613 Holtek і випускається зеленоградською фірмою Телесистеми. Поряд зі своїми перевагами - 10 розрядів, економічність, простота управління, він має і суттєві недоліки - може відображати лише 16 символів і не має десяткових крапок. Тому для полегшення сприйняття інформації, що виводиться, сотні герц на індикаторі відокремлені від одиниць кілогерц порожнім знайоместом. Три світлодіоди HL1 - HL3 індикують включену межу вимірювання, а світлодіод HL4 використовується як стабілітрон на 1,5 В.

Замкнений стан перемикача SA5 відповідає роботі приладу із зовнішнім НВЧ дільником, а розімкнений - без. За використання дільника ціна молодшого розряду змінюється відповідно до табл. 2.

Частотомір - цифрова шкала з РК індикатором

Вимикачі SA1 - SA4 служать вибору одного з 15 заздалегідь запрограмованих значень ПЧ. Відповідний номер ПЧ набирається у коді 1-2-4-8. Якщо вимикачі SA1 - SA4 розімкнуті, ПЧ дорівнює 0 (режим частотоміра). Висновки SA5 приєднані до вільних контактів роз'єму, який включається СВЧ дільник. На відповідній частині роз'єму між цими контактами встановлено перемичку. Таким чином, автоматично визначається підключення дільника. За потреби на плату можна встановити DIP-перемикачі для вибору ПЧ та дільника.

Транзистор VT1 - польовий з ізольованим затвором, каналом n-типу і напругою затвор-виток 0.. .2 при струмі стоку 5 мА - КП305А - В; КП31 ЗА.Б; VT2, VT3 - КТ316, КТ368 та ін з граничною частотою не менше 600 МГц. DD1 - 74АС14 можна замінити на КР1554ТЛ2 чи ТЛЗ. В останньому випадку потрібно підкоригувати малюнок друкованої плати. Невикористовувані входи всіх елементів DD1 слід підключити до шини +5 В. Застосування ТТЛ аналогів у цій схемі небажане, оскільки це різко знижує верхню межу робочих частот (до 10...15 МГц).

Креслення друкованої плати частотоміра наведено на рис. 2. Індикатор HG1, кнопки SB1 – SB3 та світлодіоди індикації межі HL1 – HL3 розміщують з боку провідників. Вимикачі SA1-SA5 можуть бути встановлені як з боку деталей, так і з боку провідників. Незважаючи на малий рівень перешкод, випромінюваних приладом, його все ж таки бажано екранувати, особливо якщо він буде використовуватися як цифрова шкала спільно з приймачем. Як блок живлення можна використовувати будь-яке нестабілізоване джерело напругою 7,5...14 В та струмом до 50 мА. Імпульсний чи безтрансформаторний блок живлення застосовувати не рекомендується.

(Натисніть для збільшення)

Налагодження частотоміра полягає у встановленні струму транзисторів VT1, VT2 близько 5 мА. Його виставляють підбором резистора R2. Напруга на колекторі VT2 має бути приблизно 3,6 В. Потім підстроєним резистором R7 досягають максимальної чутливості приладу на високих частотах. Напруга на колекторі VT3 має бути при цьому близько 2,5 Ст.

Після виготовлення та перевірки працездатності частотоміра необхідно виставити всі необхідні значення його параметрів. Вони встановлюються у сервісному режимі кнопками SB1 – SB3. Для входу в цей режим слід одночасно натиснути ці три кнопки. При цьому на індикаторі з'явиться значення часу вимірювання, який вибиратимуться за умовчанням при включенні приладу. Натискаючи на кнопку SB1 або SB2, можна вибрати один із трьох значень - 0,1; 1 чи 10 с. Після цього натисніть SB3. При цьому обране значення заноситься в незалежну пам'ять, а на індикаторі з'являється значення коефіцієнта поділу НВЧ дільника, який буде використовуватися з приладом. Ви можете змінити його значення, натискаючи SB1 або SB2, а потім підтвердити вибір, натиснувши SB3. Якщо один або кілька перемикачів SA1 - SA4 замкнуті, на індикаторі з'являються номер включеної ПЧ та її знак (стилізований + або -). Вибір знака здійснюється SB1 або SB2, натискання SB3 підтверджує вибір, і на індикатор виводиться значення ПЧ, яке можна змінювати, натискаючи знову ж таки SB1 або SB2. Швидкість зміни буде збільшуватися в залежності від часу натискання на кнопку, тобто чим довше тримати кнопку, тим швидше будуть змінюватися показання. Ціна молодшого розряду – 100 Гц. Підтвердження вибору аналогічне до попередніх режимів - натискання SB3.

Після цього на індикаторі з'являються символи "------". Якщо не натискати жодну з кнопок, приблизно через 3 секунди прилад перейде в режим вимірювання з знову вибраними параметрами. Для входу в режим калібрування слід протягом трьох секунд натиснути кнопку SB3. Процес калібрування у цій конструкції гранично спрощений. Для цього досить просто ввести справжню частоту генерації кварцу, натискаючи на кнопки SB1 або SB2 аналогічно до введення значень проміжних частот, описаному вище. Тільки ціна молодшого розряду індикатора у цьому режимі дорівнює 1 Гц. Виставивши потрібне значення, натисніть кнопку SB3.

Частотомір може працювати практично з будь-яким кварцовим резонатором, проте оптимальним є значення близько 4 МГц. На меншій частоті знижується швидкодія PIC-контролера, а підвищення тактової частоти збільшує споживаний струм, не даючи особливих переваг. Слід враховувати, що у цій схемі кварц порушується на частоті паралельного резонансу, але в вітчизняних резонаторах зазвичай вказується частота послідовного резонансу, що може відрізнятися кілька кілогерц.

Визначити справжню частоту генерації кварцового резонатора можна, підключивши зразковий частотомір точку XN1. При цьому конденсатор С8 має бути в середньому положенні. Виміряне значення округляють до найближчого, кратного 40 Гц, наприклад, 4, 000, 000 і т. д.

Після калібрування слід підключити даний прилад і зразковий частотомір до генератора сигналів частотою 20...40 МГц і амплітудою 0,2...0,5 В. Якщо діапазону його зміни не вистачає, то частота кварцу була введена неправильно і її слід змінити, як було описано вище.

Прошивка мікроконтролера

Автор: Микола Хлюпін (RA4NAL), м.Кіров

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Бобри змінюють клімат Аляски 03.07.2020

Фахівці з Інституту полярних та морських досліджень ім. Альфреда Вегенера в Німеччині встановили, що бобри, що мешкають на території площею 18 тис. кв. км на північному заході Аляски, всього за 5 років створили 56 нових озер. Це може посилити відтавання вічної мерзлоти та прискорити зміну клімату.

Бобри швидко поширюються Аляскою. Усього за кілька років вони населили багато тундрових районів, де їх ніколи раніше не бачили. Від двох гребель у 2002 році кількість дамб зросла до 98 до 2019 року, при цьому щороку бобри будують понад 5 загороджень.

Тварини часто будують свої греблі саме у тих місцях, де легко досягти результатів із найменшими зусиллями. Коли бобри перегороджують водоймища, невеликі долини наповнюються водою та утворюють нові озера, які вимірюються гектарами. Вони перекривають невеликі струмки, інколи ж витоки існуючих озер, які у результаті розширюються. Так утворюється нове озеро, яке розтоплює вічну мерзлоту. Це вже вплинуло на водяний баланс.

Протягом 17 років в аляскинському регіоні Коцебу, де проводилися спостереження, загальна площа акваторії зросла на 8,3%, приблизно дві третини цього зростання пов'язані з діяльністю бобрів.

Інші цікаві новини:

▪ Автомобіль не повинен їздити безшумно

▪ Виявлено новий вид чорних дірок

▪ Об'єктив TTArtisan 23mm F1.4

▪ Карти пам'яті CFexpress Type B

▪ Місяць став яскравішим, Сонце потьмяніло

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Будівельнику, домашньому майстру. Добірка статей

▪ стаття Апарати та системи очищення викидів. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття У кого американці були змушені викуповувати подаровану ними ж зброю вчетверо дорожче за її собівартість? Детальна відповідь

▪ стаття Робота з паяльною лампою. Типова інструкція з охорони праці