ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР СВОИМИ РУКАМИ
Предлагаемый для самостоятельной сборки частотомер сравнительно низкочастотный, тем не менее позволяет измерять частоты до нескольких мегагерц. Разрядность измерителя частот зависит от количества установленных цифровых индикаторов. Чувствительность входа — не хуже 0,1V, максимальное входное напряжение, которое он может выдерживать без повреждения — порядка 100V. Время индикации и время измерения чередуются, длительность одного цикла — 1 сек. измерение и 1 сек. — индикация. Собран он по классической схеме, с генератором частоты 1 Гц на специализированных микросхемах-счётчиках, применяемых в частности в схемах цифровых часов:
На К176ИЕ5 собран «секундный» генератор по типовой схеме, с кварцевым «часовым» резонатором 16,384 Гц. Конденсатор С2 — подстроечный, позволяет в некоторых пределах подстраивать частоту с необходимой точностью. Резистор R1 подбирается при настройке по наиболее устойчивому запуску и генерации схемы. Цепь С3 VD1 R2 формирует короткий импульс «сброса» всей схемы в начале каждого секундного периода счёта.
Транзистор VT2 работает как ключ: когда на его коллектор поступает постоянное напряжение питания от схемы «счёта» (уровень логической «1») — он пропускает импульсы от входного формирователя, которые затем поступают на десятичные счетчики и цифровые светодиодные индикаторы. Когда же на его коллекторе появляется уровень логического «0» — коэффициент усиления транзистора резко снижается и счёт входных импульсов прекращается. Эти циклы повторяются каждую 1 сек.
Вместо К176ИЕ5 можно применить также аналогичную по функциям микросхему К176ИЕ12:
В обоих случаях используется часовой кварц на частоту 16 348 Гц (такие часто применяются, например, в «китайских» электронных часах разных размеров и видов). Но можно поставить и отечественный кварц на 32768 Гц, тогда необходимо понизить частоту в два раза. Для этого можно использовать типовую схему «делителя на 2» на триггере К561ТМ2 (имеет два триггера в корпусе). Например, как показано на рисунке выше (обведено пунктиром). Таким образом на выходе получим необходимую нам частоту (секундные импульсы).
К коллектору транзистора-ключа (КТ315 на первой схеме) подключается узел счёта и индикации на микросхемах — десятичных счётчиках-дешифраторах и цифровых светодиодных индикаторах:
Вместо индикаторов АЛС333Б1 можно без каких-то изменений в схеме использовать АЛС321Б1 или АЛС324Б1. Или любые другие подходящие индикаторы, но с соблюдением их цоколёвки. Цоколёвку можно определить по справочной литературе или же просто «прозвонить» индикатор «батарейкой» на 9V с последовательно включенным резистором 1 кОм (по засвечиванию). Количество микросхем-дешифраторов и индикаторов может быть любым, в зависимости от общей необходимой разрядности счётчика (количества цифр в показаниях).
В данном случае были использованы три имеющихся в наличии малогабаритных знакосинтезирующих индикатора типа К490ИП1 — индикаторы управляемые цифровые, красного цвета свечения, предназначенные для применения в радиоэлектронной аппаратуре. Схема управления выполнена по КМОП технологии. Индикаторы имеют 7 сегментов и децимальную точку, позволяют воспроизвести любую цифру от 0 до 9 и децимальную точку. Высота знака 2,5 мм):
Данные индикаторы удобны тем, что имеют в своём составе не только сам индикатор, но и счётчик-дешифратор, что позволяет значительно упростить схему и сделать её очень малогабаритной. Ниже приведена схема счёта-индикации на таких микросхемах:
Как видно из схемы, эти МС требуют два отдельных питания — для самих светодиодных индикаторов и для схемы счётчиков-дешифраторов. Однако напряжения питания обоих «частей» МС одинаковы, поэтому и запитать их можно от одного источника. Но от напряжения питания «индикатора» (выводы 1) зависит яркость свечения «цифр», а величина напряжения питания схемы дешифраторов (выводы 5) оказывает некоторое влияние на чувствительность и стабильность работы этих МС в целом. Поэтому при настройке эти напряжения следует подбирать экспериментально (при питании от 9 вольт можно использовать дополнительные «гасящие» резисторы, чтобы несколько понизить напряжение). При этом следует обязательно зашунтировать все выводы питания микросхем конденсаторами ёмкостью 0,1-0,3 мкФ.
Для гашения «точек» на индикаторах следует отключить напряжение +5. 9 V от выводов 9 индикаторов. Светодиод HL1 — это индикатор «переполнения» счётчика. Он загорается при достижении счёта цифры 1000 и в данном случае (при наличии трёх МС-индикаторов как на этой схеме) соответственно показывает количество единиц килогерц — в данном варианте счётчик в целом может посчитать и «показать» частоту 999 Гц. Для увеличения разрядности счётчика следует, соответственно увеличить количество микросхем дешифраторов-индикаторов. В данном случае подобных микросхем было в наличии только три, поэтому пришлось добавить дополнительный узел деления частоты на 3-х микросхемах К176ИЕ4 (или аналогичных микросхемах счётчиков-делителей на 10) и соответствующий переключатель. В целом схема получилась такая:
Переключатель также управляет включением/гашением «точек» на индикаторах для лучшего визуального восприятия отображаемого значения измеряемой частоты. Он ползунковый, сдвоенный, на четыре положение (такие применяются, например, в импортных магнитолах). Таким образом при разных положениях переключателя измерение и отображение частоты имеет следующие значения и вид:
«999 Гц» — «9.99 кГц» — «99.9 кГц» — «999. кГц». При превышении значения частоты 1 МГц загорится светодиод HL2, 2 МГц — загорится дважды и т. д.
Схема входной цепи
Большое значение при измерениях частоты имеет качество входного каскада — формирователя сигнала. Он должен иметь высокое входное сопротивление чтобы не оказывать влияния на измеряемую цепь и преобразовывать сигналы любой формы в последовательность прямоугольных импульсов. В данной конструкции применена схема согласующего каскада с полевым транзистором на входе:
Эта схема частотомера, конечно, не лучшая из возможных, но всё-таки обеспечивает более-менее приемлемые характеристики. Она была выбрана в основном исходя из общих габаритов конструкции, которая получилась очень компактная. Вся схема собрана в пластиковом корпусе-футляре от зубной щётки:
Микросхемы и прочие элементы запаяны на узкой полоске макетной платы и все соединения сделаны с помощью проводов типа МГТФ. При настройке входного каскада-формирователя сигнала следует подбором сопротивлений R3 и R4 добиться установления напряжения 0,1. 0,2 вольт на истоке полевого транзистора. Транзисторы здесь можно заменить на аналогичные, достаточно высокочастотные.
Дополнения
Для питания частотомера можно использовать любой сетевой адаптер с выходным стабилизированным напряжением 9 вольт и током нагрузки не менее 300 мА. Либо установить в корпус частотомера стабилизатор на микросхеме типа КРЕН на 9 вольт и питать от адаптера с выходным напряжением 12 вольт, либо брать питание непосредственно от измеряемой схемы, если там напряжение питания не менее 9 вольт. Каждую микросхему необходимо зашунтировать по питанию конденсатором порядка 0,1 мкФ (можно подпаять конденсаторы прямо на ножки «+» и «-» питания). В качестве входного щупа можно использовать стальную иглу, припаянную к входной «площадке» платы, а «общий» провод снабдить зажимом типа «крокодил».
Данная конструкция была «создана» в 1992 году и успешно работает до сих пор. Андрей Барышев.
Источник
Простой самодельный цифровой частотомер до 10МГц (CD4060, 74C926, 74LS28)
Микросхема ММ74С926 (или другие аналоги 74C926 представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации из дешифратора в код для семисегментного индикатора и схемы опроса для динамической индикации. На основе этой микросхемы можно строить различные приборы, в том числе и частотомеры.
Здесь приводится описание схемы частотомера, измеряющего частоту до 9999 kHz (до 9,999 MHz) с дискретностью в 1 kHz. Частотомер выполнен на трех микросхемах. Счетчик-дешифратор на уже упомянутой 74С926, генератор измерительных импульсов на ИМС CD4060B и RS-триггер и входной ключ на 74LS28.
Рис. 1. Схема самодельного частотомера на трех микросхемах, измерение частоты до 10МГц.
Входной усилитель — формирователь простейший, по схеме ключа на транзисторе VT1. Его можно заменить любым более качественным входным усилителем — формирователем, если в этом есть необходимость.
Измеряемая частота поступает через разъем Х1 на усилитель — формирователь на транзисторе VT1. Импульсы с его коллектора поступают на ключевое устройство на элементе D1.1, на его вывод 3. Когда на выводе 2 данного элемента логический ноль, импульсы проходят сквозь него инвертируясь, и поступая на счетный вход (вывод 12) счетчика микросхемы D2. Если на выводе 2 D1.1 единица, импульсы сквозь него не проходят, и на его выходе держится логический ноль.
Управляет ключом на элементе D1.1 RS-триггер на элементах D1.2 и D1.3 той же микросхемы. В исходном состоянии триггер находится в положении с логическим нулем на выходе элемента D1.3. При этом элемент D1.1 пропускает импульсы на вход счетчика D2, потому что на его выводе 2 ноль, а ключ на транзисторе VT6 закрыт, и поэтому индикаторы выключены. В этом положении RS-триггера идет процесс измерения частоты, счетчик D2 подсчитывает импульсы, поступающие на его вывод 12.
После того, как процесс измерения заканчивается на вывод 6 D1.2 поступает логическая единица и RS-триггер меняет состояние на противоположное. На выходе элемента D1.3 устанавливается логическая единица, что приводит к закрыванию элемента D1.1 и прекращению поступления импульсов на вход счетчика D2. В то же время, единица с выхода D1.3 открывает транзистор VT6 и через него включается индикация.
Временные интервалы для управления работой частотомера генерирует микросхема D3 — CD4060B. Микросхема содержит мультивибратор и счетчик. В данном случае, частота мультивибратора задана и стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на частоту 32768 Hz. Это обычный резонатор, применяющийся в электронных часах.
На выходе счетчика D3 с весовым коэффициентом 32 логическая единица появляется через 0,0009765625 секунды. Конечно, надо бы, чтобы она там появлялась через 0,001 секунды, и этого можно достигнуть подбором емкостей С2 и С3, если такая высокая точность необходима. Если же погрешность в 2,4% приемлема, можно оставить как есть, и не заниматься точным подбором С2 и С3.
И так, грубо говоря, через 0,001 (или около того) секунды от начала цикла единица появляется на выводе 6 микросхемы D3. Она поступает на вывод 6 D1.2 и переключает RS-триггер в состояние, когда на выходе элемента D1.3 логическая единица. Элемент D1.1 закрывается. Таким образом, процесс измерения частоты длится 0,001 секунды (или около того, если интервал не подгоняли емкостями С2 и С3).
Далее, наступает процесс индикации. Единица с выхода D1.3 не только блокирует элемент D1.1, не пуская импульсы на вход счетчика D2, но и поступает через резистор R15 на базу транзистора VT6, который открывается под её действием и подает ток на схему светодиодной индикации.
Схема светодиодной индикации состоит из четырех отдельных светодиодных семисегментных цифровых индикаторов Н1-Н4 с общим катодом. Индикаторы собраны в матрицу для динамической индикации, то есть все их одноименные сегментные выводы соединены вместе, и подключены к выходам сегментов микросхемы D2 через токоограничительные резисторы R3-R9, уравнивающие яркость свечения сегментов.
В процессе динамической индикации разряды переключаются импульсами, поступающими с выходов D1-D4 счетчика D2. Импульсы поступают на транзисторные ключи на VT2-VT5, которые переключают разряды.
Для выключения индикации служит транзистор VT6. Процесс индикации будет длиться пока на самом старшем выходе счетчика микросхемы D3 (вывод 3) не появится логическая единица. С учетом частоты кварцевого резонатора Q1 32768 Hz, это произойдет через 0,25 секунды.
Как только на выводе 3 D3 возникает единица, она обнуляет счетчик D2, а так же, возвращает RS-триггер D1.1-D1.2 в состояние с логическим нулем на выходе D1.3. При этом открывается элемент D1.3 и пускает на вход счетчика D2 импульсы, ключ на VT6 закрывается и индикация гасится. Плюс, единица с вывода 3 D3 поступает так же и на его обнуляющий вход — вывод 12 (R). Далее, весь описанный цикл повторяется. Таким образом, показания обновляются через каждые четверть секунды.
Светодиодные индикаторы HDSP-H211H можно заменить любыми семисегментными цифровыми светодиодными индикаторами с общим катодом.
Источник
Частотомеры
Частотомеры, сделанные на основе микросхем К561 (CD40) или микроконтроллеров обычно предназначены для измерения частоты не более 1 Мгц. А частотомеры в составе мультиметров DT9206A всего до 20 кГц. Программные частотомеры, использующие в качестве входа звуковую карту компьютера — до 40 кГц. Но .
Схема самодельного частотомера без входного узла, выполненный на микроконтроллере AT-tiny2313 и жидкокристаллическом дисплее DV-162. Схема с минимальным набором навесных элементов. Модуль предназначен для встраивания в лабораторные генераторы, а так же для построения на его основе частотомера .
Принципиальная схема простого частотомера, построенного на микросхемах HCF4026BEY, диапазон измеряемых частот от 1Гц до 10МГц. Сейчас радиолюбителям стала доступна зарубежная элементная база, а, подчас, она бывает даже доступнее отечественной. Вот пример, — искал счетчики К176ИЕ4 чтобы сделать .
Действие цифрового частотомера основано на измерении числа входных импульсов в течение образцового интервала времени в 1 секунду. Исследуемый сигнал подают на вход формирователя импульсов, который собран на транзисторе VT1 и элементе DD3.1, который вырабатывает электрические колебания прямоугольной .
Не сложная схема самодельного пятиразрядного частотомера с пределами измерений от 1Гц до 99999Гц, выполнен на микросхемах CD4001, CD4026, CD4040. Принципиальная схема пятиразрядного частотомера 1Гц до 99999Гц (CD4001, CD4026, CD4040). Это простой частотомер для измерения частоты .
Принципиальная схема самодельной приставки к мультиметру для измерения частоты в пределах 5Гц-20МГц. В некоторых цифровых мультиметрах, например, MY64, MY68, М320, M266F имеется встроенная функция измерения частоты, благодаря чему мультиметр может использоваться как цифровой частотомер .
Этот частотомер может работать и как самостоятельное устройство, так и всоставе генератора ЗЧ в качестве его цифровой шкалы. Частотомер предназначен для измерения частоты в пределах до 100 кГц. (0-99999 Гц). Схема состоит из входного усилителя на транзисторе VТ1, измерительного счетчика .
Частотомер, схема которого приведена ниже, может быть использован в качестве цифровой шкалы для какого-то устройства, к примеру для лабораторного генератора звуковой частоты (ЗЧ). Он измеряет частоту от 1 до 99999 Гц. Входное напряжение сигнала должно быть не ниже 0,5-0,6V. Но, при использовании .
Микросхема ММ74С926 (или другие аналоги 74C926 представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации из дешифратора в код для семисегментного индикатора и схемы опроса для динамической индикации. На основе этой микросхемы можно строить различные приборы, в том .
Частотомеры, построенные по «медленной» схеме популярны среди радиолюбителей потому, что их схема проще и не требует применения регистров или триггеров для запоминая данных предыдущего измерения. Но, недостаток таких частотомеров вих медленности. Многоразрядный частотомер без переключателя .
Источник
