Частотомер 1 гц — 10 мгц на микроконтроллере avr

Дисплей

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

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.

Разрешение и точность измерений

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

Рисунок 3. Установленный на плате подстроечный конденсатор для калибровки частоты кварцевого резонатора 25 МГц
Рисунок 4. Калибровка и сравнение результатов измерения частоты осциллографом и частотомером на AVR микроконтроллере

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

Генератор сигналов на микросхеме таймера 555


Генератор сигналов на микросхеме таймера 555. Схема электрическая принципиальная Прежде всего, мы поговорим о генераторе прямоугольного сигнала на микросхеме 555, или, я бы сказал, о нестабильном (астабильном, автоколебательном) мультивибраторе на 555. Эта схема необходима, потому что для проверки частотомера нам необходим сигнал, частота которого известна. Без этого сигнала мы не сможем рассказать о работе частотомера. Если у нас есть прямоугольный сигнал с известной частотой, мы можем использовать его для проверки частотомера на Arduino и для подстройки точности в случае любых отклонений. Макет генератора сигнала на микросхеме таймера 555 показан ниже.


Макет генератора сигналов на микросхеме таймера 555

Ниже показана типовая схема таймера 555 в нестабильном режиме, из которой мы получили вышеприведенную схему генератора сигналов.


Типовая схема на таймере 555 в автоколебальном режиме

Частота выходного сигнала зависит от резисторов RA и RB и конденсатора C. Формула будет следующей:

\

Здесь RA и RB – значения сопротивлений, а C – значение емкости. Подставляя значения сопротивлений и емкости в приведенную выше формулу, мы получаем частоту выходного прямоугольного сигнала.

Можно увидеть, что RB на схеме выше заменен в нашей схеме генератора сигналов потенциометром; это сделано для того, чтобы для лучшего тестирования мы могли получить на выходе прямоугольный сигнал переменной частоты. Для простоты можно заменить этот потенциометр простым резистором.

https://youtube.com/watch?v=R4_cYB6m-zI

https://youtube.com/watch?v=g1oatDSD2W0

Радио-начинающим, Измерения

 
   
 
 

Аналоговый частотомер собран на одновибраторе — микросхеме К155АГ1 (рис. 100). 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.

       Аналоговый частотомер собран на одновибраторе — микросхеме К155АГ1 (рис. 100). 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.

       Длительность импульсов, генерируемых одновибратором, определяется конденсаторами С1 — 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” подстроенными резисторами. От температурной и временной стабильности этих конденсаторов зависит, естественно, точность измерений.

Рис. 100. Принципиальная электрическая схема и внешний вид аналогового частотомера

       Налаживание прибора сводится к установке, на каждом поддиапазоне одним из подстроечных резисторов R2-R5, стрелки микроамперметра ИП1 на последнее деление шкалы 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.

Здесь Ваше мнение имеет значение

 —
 поставьте вашу оценку (оценили — 7 раз)

 

  • 68
 

В.Г. Бастанов. 300 практических советов 1986

 
 
 
Смотри также:
 
   
  • Простые генераторы-пробники для обнаружения неисправностей в радиоаппаратур …
  • Что необходимо знать о работе трехфазного электродвигателя в однофазной сет …
  • Вместо выключателя — гвоздик
  • FM передатчик своими руками
  • Простой ламповый усилитель на 10 Вт на 6Н2П+6П14П
  • Обозначение зарубежных радиоэлементов
  • TPS2530 – управляемый ключ с ограничителем тока от Texas Instruments
  • Простой бестрансформаторный усилитель НЧ
  • Частотомер с линейной шкалой
  • Схема телефонного аппарата TAp01Lx
  • Схема ТА К-701
  • Четырехламповый супергетеродин с бестрансформаторным питанием
  • Простой четырехламповый супергетеродин
  • Закон Ома, формула
  • Counter — Цифровой частотомер на ПК
 

Простой частотомер на микросхеме своими руками — характеристики и схема

Параметры предлагаемого частотомера приведены в следующей таблице:

Режим работы Частотомер Частотомер Цифровая шкала
Диапазон измерений 1 Гц…20 МГц 1–200 МГц 1–200 МГц
Дискретность 1 Гц 10 Гц 100 Гц
Чувствительность 40 мВ 100 мВ 100 мВ

Данный частотомер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с предшествующими:

  • современная дешевая и легко доступная элементная база;
  • максимальная измеряемая частота — 200 МГц;
  • совмещение в одном приборе частотомера и цифровой шкалы;
  • возможность увеличения максимальной измеряемой частоты до 1,2 ГГц при незначительной доработке входной части прибора;
  • возможность коммутации во время работы до 4 ПЧ.

Принципиальная схема частотомера и необходимые детали

Список необходимых радиоэлементов:

  • 6 микросхем — DD1 (К555ЛА3); DD2 (К193ИЕ3); DD4 (КР1816ВЕ31); DD5, DD7 (2хК555ИР22); DD6 (К555ИД7); DD8 (К573РФ2).
  • Логическая ИС (DD3) — К555ИЕ19.
  • 17 биполярных транзисторов (VT1, VT2–VT17) — КТ368А и 16хКТ361В
  • Стабилитрон (VD1) — КС113А.
  • 7 конденсаторов — С1 (0.01 мкФ); С2, С8 (2х0.1 мкФ); С3 (56 пФ); С4 (1000 пФ); С5 (22 пФ); С6 (12 пФ).
  • Подстроечный конденсатор (С7) — 5-20 пФ.
  • Электролитический конденсатор (С9) — 3.3 мкФ.
  • 41 резистор — R1 (51 Ом); R2, R25–R40 (17х68 кОм, R2 по ошибке в схеме указана как R3); R3 (10 кОм); R4, R6 (2х560 Ом); R5 (33 Ом); R6, R7 (2х1 кОм, в схеме по ошибке два резистора R6); R8–R23 (16х20 кОм); R24 (2 кОм).
  • Кварцевый резонатор (ZQ1) — 8.86 МГц.
  • Вакуумно люминисцентный индикатор (HL1) — ИВ-18.
  • Переключатель (S1)
  • Блок переключателей (S2)

Печатная плата частотомера и рекомендации по монтажу своими руками

Печатная плата частотомера:
Видео, как собрать частотомер на одной микросхеме:

https://youtube.com/watch?v=Uy-QSTzqgJ8

Какие приборы можно использовать

Классификация частотомеров

Все данные приборы делятся на две основные группы по области их применения:

  1. Электроизмерительные. Применяются для бытового или же производственного измерения частоты в цепях переменного тока. Их используют при частотной регулировке оборотов асинхронных двигателей, так как вид частотного измерения оборотов, в этом случае, самый эффективный и распространённый.
  2. Радиоизмерительные. Нашли применение исключительно в радиотехнике и могут измерять широкий диапазон высокочастотного напряжения.

По конструкции частотомеры делятся на щитовые, стационарные и переносные. Естественно, переносные более компактные, универсальные и мобильные устройства, которые широко применяются радиолюбителями.

Для любого типа частотомера самыми важными характеристиками, на которые, в принципе, и должен обращать внимание человек при покупке, являются:

  • Диапазон частот, которые прибор сможет измерить. При планировании работы именно со стандартной промышленной величиной 50 Гц, нужно внимательно ознакомиться с инструкцией, так как не все приборы её смогут увидеть.
  • Рабочее напряжение в цепях, в которых будут проходить измерительные работы.
  • Чувствительность, эта величина более важна для радиочастотных устройств.
  • Погрешность, с которой он может производить замеры.

Мультиметр с функцией измерения частоты переменного тока

Самый распространенный прибор, с помощью которого можно узнать величину частотных колебаний и который находится в свободном широком доступе — это мультиметр

Нужно обращать своё внимание на его функциональные возможности, так как не каждый такой прибор сможет измерить частоту переменного тока в розетке или же другой электрической цепи

Такой тестер выполняется чаще всего очень компактным, для того чтобы в сумке он легко помещался, и был максимально функциональным, измеряющим помимо частоты также напряжение, ток, сопротивление, а иногда даже температуру воздуха, ёмкость и индуктивность. Современный вид мультиметра и его схема основаны чисто на цифровых электронных элементах, для более точного измерения. Состоит такой мультиметр из:

  • Жидкокристаллического информативного индикатора для отображения результатов измерения, расположенного, чаще всего, в верхней части конструкции.
  • Переключателя, в основном, он выполнен в виде механического элемента, позволяющего быстро перейти от измерения одних величин к другим. Нужно быть очень осторожным, так как, допустим, если измерять напряжение, а переключатель будет стоять на о, то есть сила тока, тогда следствием этого неминуемо будет короткое замыкание, которое приведёт не только к выходу со строя прибора, но может вызвать и термический ожог дугой рук и лица человека.
  • Гнезд для щупов. С их помощью непосредственно происходит электрическая связь прибора с измеряемым токопроводящим объектом. Провода не должны иметь потрескиваний и изломов изоляции, особенно это касается их наконечников, которые будут находиться в руках измеряющего.

Хотелось бы также упомянуть о специальных приставках к мультиметру, которые существуют и разработаны специально для того, чтобы увеличить число функций обычного прибора со стандартным набором.

https://youtube.com/watch?v=hBgOo35y9mk

https://youtube.com/watch?v=eTiHxWuvv7w

https://youtube.com/watch?v=3s8I6r9rVYg

Практические результаты

Макет частотомера (Рисунок 2) строился на микросхемах CD74HC393E, CD74HC4053E и без замечаний работает на частоте 70 МГц. Также испытывался счетчик LV393, но с ним выше 125 МГц проверка не проводилась. Программный предел для входной частоты – 150-160 МГц. Замена серии HC на LV в коммутаторе ощутимого улучшения характеристик не выявила, разве что на частоте 125 МГц субъективно на несколько единиц счета уменьшилась разница между минимальным и максимальным показаниями.

Рисунок 2.

Поскольку источник эталонной частоты отсутствовал, настройка и проверка характеристик частотомера проводилась с набором серийных кварцевых генераторов, на технические параметры которых однозначно указывала маркировка. Таких оказалось четыре: 5, 30, 70, 100 МГц (частоты округлены). Вначале под каждый кварц подбиралось значение константы Dadd, чтобы показания частотомера соответствовали маркировке. В дальнейшей работе использовалось среднее значение Dadd, и все кварцы уложились в допустимое паспортное отклонение от центральной частоты (не более ±100 ppm). Наиболее близкими к среднему оказались настройки под кварц 70 МГц, который был принят за эталон. Далее каждый кварц термостатировался и фиксировалось максимальное отклонение показаний. После этого этапа работы с кварцами 5 и 30 МГц прекратились, потому что ошибка лежала в пределах ±1 ед.счета в течение достаточно длительного времени. Частота 100 МГц отображалась с максимальной ошибкой ±5 ед.

Триггер Шмитта

Мы знаем, что не все тестовые сигналы являются прямоугольными. У нас есть сигналы треугольные, пилообразные, синусоидальные и так далее. Поскольку Arduino Uno может детектировать только прямоугольные сигналы, нам необходимо устройство, которое могло бы преобразовывать любые сигналы в прямоугольные. Поэтому мы используем триггер Шмитта. Триггер Шмитта представляет собой цифровой логический элемент, предназначенный для арифметических и логических операций.

Этот элемент обеспечивает выходной сигнал (OUTPUT) на основе уровня напряжения входного сигнала (INPUT). Триггер Шмитта имеет пороговый уровень напряжения (THERSHOLD): когда уровень входного сигнала выше порогового уровня элемента, уровень сигнала на выходе будет равен высокому логическому уровню. Если уровень входного сигнала ниже порога, на выходе будет низкий логический уровень. Обычно у нас нет отдельного триггера Шмитта, за ним всегда следует элемент НЕ.

Мы собираемся использовать микросхему 74LS14, которая содержит 6 триггеров Шмитта. Эти шесть элементов внутри подключены, как показано на рисунке ниже.

Микросхема 74LS14, содержащая шесть триггеров Шмитта. Распиновка

Таблица истинности инвертированного триггера Шмитта показана ниже, в соответствии с ней мы должны запрограммировать Arduino Uno для инвертирования положительных и отрицательных периодов времени на ее выводах.

\(Y = \bar{A}\)

Таблица истинности
Вход Выход
A Y
L H
H L
  • H – высокий логический уровень;
  • L – низкий логический уровень.

Теперь, когда мы подадим сигнал любого типа на элемент триггера Шмитта, у нас на выходе будет прямоугольный сигнал с инвертированными временными периодами, и этот сигнал мы подадим на Arduino Uno.

:: СХЕМА ЧАСТОТОМЕРА ::

СХЕМА ЧАСТОТОМЕРА

   Частоту звукового сигнала можно определить с помощью электронного частотомера. Работа частотомера. Звуковой сигнал, преобразованный в электрический, подаётся на вход усилителя на транзисторе VT1. Транзистор почти полностью открыт, он ограничивает только полупериоды отрицательной, и усиливают только полупериоды положительной полярности.

   К резистору нагрузки R3 подключена схема на транзисторах VT2 и VT3, которую называют триггер Шмидта. Эта схема при входном сигнале определённой амплитуды и полярности формирует прямоугольные импульсы с частотой повторения, равной частоте входного сигнала.

     Формируемые импульсы, амплитуда которых не зависит от формы запускающего сигнала, подаются через переключатель SA1 в измерительную цепь. Она состоит из конденсаторов C4 – C6, диодов VD1, VD2 и цифрового микроамперметра, с пределами измерения 200 мА, зашунтированного подстроечными резисторами.

   В зависимости от положения переключателя, один из конденсаторов C4 – C6 будет через резистор R8, диод VD3 и микроамперметр заряжаться прямоугольными импульсами и разряжаться через транзистор VT3, резистор R5 и диод VD2 с частотой следования импульсов.

Так как частота следования импульсов равна частоте входящего сигнала, средний ток, протекающий через микроамперметр, будет пропорционален частоте сигнала.    Пределы измерения, в зависимости от положения переключателя, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц. Переменными резисторами R10.1 – 10.

3 осуществляется подстройка микроамперметра под выбранный диапазон, на микроамперметре установлен предел измерения 200 мА, используются цифровые значения от 0 до 100, соответственно умножаемые на 10 – на пределе “1 кГц” – и на 100 – на пределе ” 10 кГц”.    Частотомер питается от сети переменного тока 220 В.

мостовой выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке понижающего трансформатора, после конденсатора С3 обеспечивает напряжение 15 В постоянного тока, а после параметрического стабилизатора на диоде VD1 и резисторе R9, напряжение стабилизировано на уровне 12 В.

     Для усиления и преобразования сигнала неправильной формы с гитары в прямоугольные импульсы с частотой следования равной частоте колебания струны мы использовали схему усилителя напряжения, собранного на двух транзисторах с общим эмиттером.  

   Частотомер выполнен в коробке, на передней, панели которой находится принципиальная схема с контрольными гнёздами для подключения осциллографа и микроамперметра. Монтаж выполнен на печатной плате. Дополнительно опытным путём мы установили, как преобразовать сигнал с гитары в сигнал, частоту которого может измерить наш частотомер.

Поделитесь полезными схемами

ПРОСТЕЙШИЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК

   Как и на какой диапазон можно самому сделать простейший радиопередатчик – схема и фото собранного трансмиттера на одном транзисторе.

Этот счетчик Гейгера был изначально собран с датчиком СБМ-20, который был внутри коробки, но позже, переместили его внутрь выносной 30 мм пластиковой трубки, для большего удобства. Детектор подключен через кабель XLR3. Счетчик Гейгера СБМ-20 внутри пластиковой трубки.

Схема дозиметра на СБМ-20

Этот счетчик состоит из самого датчика, микроконтроллера PIC18F2550 и LCD дисплея AFF1. СБМ-20 – это один из самых удачных счётчиков Гейгера российского производства. Он заметно более чувствительный к бета и гамма лучам, чем большинство аналогичных.

https://youtube.com/watch?v=GJ1LR8cUags

На транзисторе IRF520 (наверное самый распространённый МОСФЕТ), собран умножитель напряжения для создания потенциала приблизительно 300 В.

Питание счётчика гейгера, точнее самих микросхем и умножителя, всего 5 В 0,2 А. Но для повышения стабильности установлен стабилизатор 7805, на вход которого можно подавать 7-20 вольт.

Под дозиметр удачно нашёлся неплохой корпус. Сеточкой по центру закрывается маленький динамик. Что касается линии XLR3 связи, её коннектор, приклеен на крышку прибора эпоксидным клеем. Тут можно скачать прошивку МК.

Поделитесь полезными схемами

FM УСИЛИТЕЛЬ НА 100 ВАТТ

     Принципиальная схема экспериментального экстремального усилителя для автомобильного модулятора, превращающая его в мощную радиостанцию.

КИТАЙСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

     Недавно достал очень интересный китайский цифровой измерительный прибор, который будет незаменим для радиолюбителей. Он представляет собой малогабаритный (с пачку сигарет) электронный частотомер с возможностью измерения ещё и мощности высокочастотного сигнала.  

СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ЛАМПЫ

   Схема такого преобразователя не новая, но она была переделана и в итоге переделки количество используемых радиодеталей резко сократилось. 

Сборка и тестирование

Соберите схему на печатной плате (PCB), чтобы минимизировать время и ошибки сборки. Односторонняя печатная плата для частотомера показана на рис. 3 (просмотр в формате PDF), а компоновка ее компонентов на рис. 4 (просмотр в формате PDF).

Загрузите PDF-файлы печатных плат и компонентов (Рис. 3, 4): нажмите здесь

Тщательно соберите компоненты и перепроверьте на любую пропущенную ошибку. Используйте кабель с низкой емкостью для подачи сигнала от источника генератора на частотомер. Подключите источник известной частоты (например, сигнал калибровки осциллографа) ко входу счетчика и отрегулируйте триммер VR1 для отображения частоты на 7-сегментных дисплеях.

electronicsforu.com

Особенности программного обеспечения

Таймер TC1 настраивается на работу в режимах CTC и генерирует «окно счета» длительностью 1 с на выходе OC1A (SEC1). Такой выбор позволяет организовать (псевдо) аппаратное формирование нарастающего и спадающего фронтов, положение которых во времени жестко привязано к системной частоте. В качестве опорного может применяться любой кварц. Настоятельно рекомендуем использовать как можно более высокочастотные.

Если используется кварц, отличающийся от указанного на схеме, нужно изменить две константы в программе. Частоту в Гц требуется разделить на 512, записать в шестнадцатеричной системе и присвоить значение константам Dbase, Dadd. При настройке «временных ворот» (1 с) следует подбирать значение Dadd. Здесь имеется ввиду то обстоятельство, что точная частота генерации конкретного кварца нам неизвестна, тем более, что она еще сдвинута от среднего значения работой при повышенной температуре в термостате.

Программа температурной стабилизации использует только 8 младших разрядов кода аналого-цифрового преобразования UBE транзистора-нагревателя. Поскольку зависимость UBE от тока коллектора и температуры кристалла не нормируется производителями, транзистор для датчика-нагревателя следует выбирать по минимальному UBE на рабочем токе (120-130 мА) и максимальному усилению тока. Для справки: 2SC4115S (T = 25 °C, IC = 1 мА, UBE = 607 мВ), применяемый в термостате, имеет UBE = 531 мВ при токе коллектора 120 мА и температуре кристалла +60 °C. Конечно, можно использовать двухбайтное значение и не экономить программную память МК, но это дело второе. Исходный код написан на ассемблере и очень компактен при компиляции.

Принципиальная схема

Принципиальная схема приведена на Рисунке 1. Основные узлы частотомера: коммутатор (U1a), предварительный делитель на 4-разрядном двоичном счетчике (U2a), микроконтроллер ATtiny24A, узел термостата и ЖКИ MT-10T11 (на схеме не показан). Никаких особенностей схема не имеет, кроме того, что подтягивающие резисторы шины I2C (1 кОм) размещены на плате индикатора, и здесь не изображены. Сделано это для того, чтобы сохранить возможность применения любого индикатора с последовательным интерфейсом на 8 и более разрядов . Неиспользуемые элементы аналогового коммутатора и счетчика предоставляют простор для дальнейшей модернизации. Элементарно построение двухканального частотомера без дополнительных затрат.

Рисунок 1.

Вообще то, что приведенная схема оказалась работоспособной и стабильной при работе с частотами выше 60 МГц, вызывает удивление. Просто внутренние цепи кристалла аналогового коммутатора 4053 имеют емкость около 10 пф, что на частоте 100 МГц соответствует сопротивлению 160 Ом! Как минимум, два порта практически соединены с источником входного ВЧ сигнала и МК, похоже, сохраняет точность аналого-цифрового преобразования и не сбивается при обработке прерываний, следующих через 25 мкс. Это невозможно, но это работает даже на макете с проводным монтажом.

Печатная плата

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

Рисунок 5. Расположение светодиодных индикаторов и транзисторных ключей на плате. Видна перемычка монтажным проводом для подачи питания на микроконтроллер
Рисунок 6. Микроконтроллер Attiny2313, разъем внутрисхемного программирования и перемычки для подключения выводов сегмента десятичной точки индикатора
Рисунок 7. Вид нижней стороны печатной платы

Измерение частотомером.

Перед измерением выставить ручку R7 («Уровень») в положение минимума, переключатель диапазонов SА2 («кГц’) — в положение,

соответствующее ожидаемой частоте измеряемого сигнала.
Подать измеряемый сигнал на клеммы ХТ1, ХТ2 частотомера и включить питание. Вращать ручку «Уровень» до скачкообразного (скачок

означает»захват» частоты) изменения показаний вольтметра Р1. Определить измеряемую частоту по делениям шкалы.
При дальнейшем вращении ручки частотомера может возникнуть второй скачок. Это — гармоники измеряемого сигнала, и нужно вернуться к

началу измерений.
Частота равна значению по шкале, умноженному на предел установленного диапазона. Например, при измерении в диапазоне 100 кГц прибор Р1

показал значение 0,15 В при максимуме шкалы вольтметра 1,0 В. Этому сoответствует частота 0,15х100=15 кГц.
Если используется внешний вольтметр, то измерения необходимо выполнять с тем прибором, с которым настраивался частотомер.
Верхний предел измерений частотомера может быть увеличен до 1 МГц, а возможно, и выше. Для этого в разрыв точки «а» нужно включить

частотный делитель, например, на микросхеме К561ИЕ8, и немного подкорректировать входные цепи по ВЧ. Следует иметь в виду, что

относительная погрешность измерений постоянна на всех диапазoнах, и, следовательно, абсолютная погрешность увеличивается с увеличением

верхней частоты выбранного диапазона. Точность измерения частотомера можно повысить, включив на выходе мультивибратора управляемый

ключ на МДП-транзисторе, т.к. тогда в формулу можно подставить вполне определенную величину U1 = 5 В.

В.Гусаров

Радиомир 2007/09

Cледующая >>

Частотомер на PIC16F628 своими руками | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Одним из приборов-помощников радиолюбителя должен быть частотомер. С его помощью легко обнаружить неисправность генератора, измерить и подстроить частоту. Генераторы очень часто встречаются в схемах. Это приемники и передатчики, часы и частотомеры, металлоискатели и различные автоматы световых эффектов…

Особенно удобно пользоваться частотомером для подстройки частоты, например при перестройки радиостанций, приёмников или настройки металлоискателя.

Один из таких несложных наборов я недорого приобрёл на сайте китайского магазина здесь: GEARBEST.com

Набор содержит:

  •  1 x PCB board (печатная плата);
  •  1 x микроконтроллер PIC16F628A;
  •  9 x 1 кОм резистор;
  •  2 x 10 кОм резистор;
  •  1 x 100 кОм резистор;
  •  4 x диоды;
  •  3 x транзисторы S9014, 7550, S9018;
  •  4 x конденсаторы;
  •  1 x переменный конденсатор;
  •  1 x кнопка;
  •  1 x DC разъём;
  •  1 x 20МГц кварц;
  •  5 x цифровые индикаторы.

Описание частотомера

  • Диапазон измеряемых частот: от 1 Гц до 50 МГц;
  • Позволяет измерять частоты кварцевых резонаторов;
  • Точность разрешение 5 (например 0,0050 кГц; 4,5765 МГц; 11,059 МГц);
  • Автоматическое переключение диапазонов измерения частоты;
  • Режим энергосбережения (если нет изменения показаний частоты — автоматически выключается дисплей и на короткое время включается;
  • Для питания Вы можете использовать интерфейс USB или внешний источник питания от 5 до 9 В;
  • Потребляемый ток в режиме ожидания — 11 мА

Схема содержит небольшое количество элементов. Установка проста — все компоненты впаиваются согласно надписям на печатной плате.

Мелкие радиодетали, разъемы и т.п. упакованы в небольшие пакетики с защелкой. Индикаторы, микросхема и её панелька для исключения повреждений ножек вставлены в пенопласт.

(измерения мультиметром)

  1. 4,0
  2. 4,0
  3. 0,3
  4. 5,0
  5. 0,98
  6. 0,98
  7. 0,98
  8. 0,98
  9. 0,98
  10. 0,98
  11. 5
  12. 1,26
  13. 2,13
  14. 4
  15. 4,12

Приступаем к сборке

Высыпаем на стол содержимое пакета. Внутри находятся печатная плата, сопротивления, конденсаторы, диоды, транзисторы, разъемы, микросхема с панелькой и индикаторы.

https://youtube.com/watch?v=AMjpPIS_1j4

Ну и вид на весь набор в полностью разложенном виде.

Теперь можно перейти к собственно сборке данного конструктора, а заодно попробовать разобраться, на сколько это сложно.

Я начинал сборку с установки пассивных элементов: резисторов, конденсаторов и разъёмов. При монтаже резисторов следует немного узнать об их цветовой маркировке из предыдущей статьи.

Дело в том, что резисторы очень мелкие, а при таких размерах цветовая маркировка очень плохо читается (чем меньше площадь закрашенного участка, тем сложнее определить цвет) и поэтому также посоветую просто измерить сопротивление резисторов при помощи мультиметра. И результат будем знать и за одно его исправность.

Они маркируются просто указанием емкости так как емкость меньше 100 пФ, т.е. меньше трехзначного числа.

Резисторы и керамические конденсаторы можно впаивать любой стороной — здесь полярности нет.

Выводы резисторов и конденсаторов я загибал, чтобы компонент не выпал, лишнее откусывал, а затем опаивал паяльником.

Немного рассмотрим такой компонент, как —  подстроечный конденсатор. Это конденсатор, ёмкость которого можно изменять в небольших пределах (обычно 10-50пФ). Это элемент тоже неполярный, но иногда имеет значение как его впаивать.

 Конденсатор содержит шлиц под отвертку (типа головки маленького винтика), который имеет электрическое соединение с одним из выводов.

Чтобы было меньше влияния отвертки на параметры цепи, надо впаивать его так, чтобы вывод соединенный со шлицом, соединялся с общей шиной платы.

Разъемы — сложная часть в плане пайки. Сложная не точностью или малогабаритностью компонента, а наоборот, иногда место пайки тяжело прогреть, плохо облуживается. Потому нужно ножки разъёмов дополнительно почистить и облудить.

Теперь впаиваем кварцевый резонатор, он изготовлен под частоту 20МГц, полярности также не имеет, но под него лучше подложить диэлектрическую шайбочку или приклеить кусочек скотча, так как корпус у него металлический и он лежит на дорожках. Плата покрыла защитной маской, но я как то привык делать какую нибудь подложку в таких случаях, для безопасности.

Длительность пайки каждой ножки не должна превышать 2 сек! Между пайками ножек должно пройти не менее 3 сек на остывание.

Ну вот собственно и всё!

Теперь осталось смыть остатки канифоли щёткой со спиртом.

Теперь красивее

Настройка.

Настройка частотомера выполняется с помощью НЧ-генератора с частотой до 100 кГц и осциллографа в несколько шагов.
1. Подбором сопротивления R4 выставить напряжение в точке «а» примерно на 0,5 В меньше напряжения питания.
2. Подключить генератор к входу частотомера. Установить движки потенциометров R1 и R7 в верхнее по схеме положение, переключатель

диапазонов SA2 — в положение «х100».
Открытый вход «Y» осциллографа подключить к выходу DD1. Установить на выходе генератора f = 100 кГц и напряжение примерно 0,1 В.
3. Проконтролировать наличие положительных прямоугольных импульсов длительностью 8 мкс (при необходимости корректируется подбором

емкости С6).
4. В диапазонах «х1» и «х10» длительность импульсов установить равной 800 и 80 мкс подбором емкостей С4 и С5 при частоте генератора 1 и 10

кГц соответственно.
5. Регулировкой резистора R7 установить стрелку прибора Р1 на максимальное деление шкалы (на любом диапазоне частотомера при

максимальной частоте 1, 10 или 100 кГц).