Частотомер - цифровая шкала с ЖК индикатором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Налаживание радиолюбительских конструкций невозможно без измерительной аппаратуры. Несложный цифровой частотомер можно собрать, используя PIC-контроллер. Вариант прибора, предлагаемый в этой статье, позволяет использовать его и как цифровую шкалу в приемниках и трансиверах. Прибор разработан на основе предыдущей конструкции автора, опубликованной в январском номере журнала "Радио" за 2002 год. Применение в новой версии устройства ЖК индикатора позволило снизить потребляемый ток, уменьшить уровень излучаемых помех, уменьшить габариты, а также упростить схему и конструкцию прибора.

Помимо улучшения чисто электрических параметров в этой конструкции улучшены и технические. Освободив РIС-контроллер от рутинной работы по сканированию индикатора, удалось расширить диапазон допустимых частот опорного кварцевого генератора и существенно упростить процесс калибровки. Основные параметры частотомера, в сравнении с конструкцией на светодиодном индикаторе, приведены в табл. 1.

(нажмите для увеличения)

Частоты более 40 МГц можно измерять, используя внешний СВЧ делитель с любым коэффициентом деления (в диапазоне 2...255). При использовании прибора в качестве цифровой шкалы в его энергонезависимую память можно записать до 15 промежуточных частот в диапазоне от 0 до 800 МГц. Их значения вводятся с точностью до 100 Гц и в любой момент могут быть изменены пользователем с помощью трех кнопок, расположенных на передней панели прибора. При этом показания индикатора будут определяться формулой

Fвх·Кд ±Fпч

где Fвх - входная частота; Кд - коэффициент деления внешнего делителя; Fпч - промежуточная частота.

При использовании прибора в качестве цифровой шкалы время измерения может быть 0,1 или 1 с. Предел 10 с предназначен для проведения точных измерений относительно низких частот. Для цифровой шкалы такая точность не нужна, поэтому показания на пределе 10с определяются формулой [Fвх·Kд].

В частотомере предусмотрена возможность программной калибровки, что позволяет использовать любые кварцевые резонаторы в диапазоне 1 ...20 МГц. Значения всех промежуточных частот, коэффициент деления используемого внешнего делителя, а также калибровочные константы могут изменяться пользователем без применения каких-либо дополнительных устройств. Они хранятся в энергонезависимой памяти контроллера. Принцип действия частотомера - классический: измерение числа импульсов входного сигнала за определенный интервал времени.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1. Входной формирователь имеет полосу пропускания 10 Гц... 100 МГц. Однако быстродействие встроенного в контроллер DD2 делителя ограничивает верхнюю границу измеряемых частот значением 40...50 МГц. Нижнюю границу для синусоидального сигнала определяет емкость конденсаторов С1 и С5. Диоды VD1, VD2 защищают полевой транзистор от выхода из строя при попадании на вход высокого напряжения. Высокие параметры входного формирователя при сравнительно простой схеме и питании только от одного источника 5 В удалось получить благодаря применению триггера Шмитта DD1.1. С его выхода сформированные импульсы поступают на контроллер PIC16CE625.

(нажмите для увеличения)

Управление прибором осуществляется с помощью трех кнопок, выведенных на переднюю панель, и пяти переключателей. Кнопки SB1 - SB3 служат для переключения времени измерения. При нажатии нa SB1 включается предел 0,1 с, а при нажатии на SB2 или SB3 - 1 или 10 с соответственно. Новое значение на индикаторе появится через 0,1; 1 или 10 с после отпускания SB1, SB2 или SB3. Если нажать и удерживать одну из этих кнопок, текущее значение частоты зафиксируется на индикаторе.

В частотомере использован ЖКИ индикатор типа КО-4В от телефона "PANA-PHONE". Он выполнен на основе контроллера НТ1613 "Holtek" и выпускается зеленоградской фирмой "Телесистемы". Наряду со своими достоинствами - 10 разрядов, экономичность, простота управления, он имеет и существенные недостатки - может отображать всего 16 символов и не имеет десятичных точек. Поэтому для облегчения восприятия выводимой информации сотни герц на индикаторе отделены от единиц килогерц пустым знакоместом. Три светодиода HL1 - HL3 индицируют включенный предел измерения, а светодиод HL4 используется в качестве стабилитрона на 1,5 В.

Замкнутое состояние переключателя SA5 соответствует работе прибора с внешним СВЧ делителем, а разомкнутое - без. При использовании делителя цена младшего разряда меняется в соответствии с табл. 2.

Выключатели SA1 - SA4 служат для выбора одного из 15 заранее запрограммированных значений ПЧ. Соответствующий номер ПЧ набирается в коде 1 -2-4-8. Если выключатели SA1 - SA4 разомкнуты, ПЧ равна 0 (режим частотомера). Выводы SA5 подсоединены к свободным контактам разъема, в который включается СВЧ делитель. На ответной части разъема между этими контактами установлена перемычка. Таким образом автоматически определяется подключение делителя. При необходимости на плату можно установить DIP-переключатели для выбора ПЧ и делителя.

Транзистор VT1 - полевой с изолированным затвором, каналом n-типа и напряжением затвор-исток 0.. .2 В при токе стока 5 мА - КП305А - В; КП31 ЗА.Б; VT2, VT3 - КТ316, КТ368 и др. с граничной частотой не менее 600 МГц. DD1 - 74АС14 можно заменить на КР1554ТЛ2 или ТЛЗ. В последнем случае потребуется подкорректировать рисунок печатной платы. Неиспользуемые входы всех элементов DD1 следует подключить к шине +5 В. Применение ТТЛ аналогов в данной схеме нежелательно, так как это резко снижает верхнюю границу рабочих частот (до 10... 15 МГц).

Чертеж печатной платы частотомера приведен на рис. 2. Индикатор HG1, кнопки SB1 - SB3 и светодиоды индикации предела HL1 - HL3 размещают со стороны проводников. Выключатели SA1 - SA5 могут быть установлены как со стороны деталей, так и со стороны проводников. Несмотря на малый уровень помех, излучаемых прибором, его все же желательно экранировать, особенно если он будет использоваться в качестве цифровой шкалы совместно с приемником. В качестве блока питания можно использовать любой нестабилизированный источник напряжением 7,5... 14 В и током до 50 мА. Импульсный или бестрансформаторный блок питания применять не рекомендуется.

(нажмите для увеличения)

Налаживание частотомера заключается в установке тока транзисторов VT1, VT2 около 5 мА. Его выставляют подбором резистора R2. Напряжение на коллекторе VT2 должно быть примерно 3,6 В. Затем подстроенным резистором R7 добиваются максимальной чувствительности прибора на высоких частотах. Напряжение на коллекторе VT3 должно быть при этом около 2,5 В.

После изготовления и проверки работоспособности частотомера необходимо выставить все необходимые значения его параметров. Они устанавливаются в сервисном режиме кнопками SB1 - SB3. Для входа в этот режим следует нажать эти три кнопки одновременно. При этом на индикаторе появится значение времени измерения, которое будет выбираться по умолчанию при включении прибора. Нажимая на кнопку SB1 или SB2, можно выбрать одно из трех значений - 0,1; 1 или 10 с. После этого следует нажать SB3. При этом выбранное значение заносится в энергонезависимую память, а на индикаторе появляется значение коэффициента деления СВЧ делителя, который будет использоваться с прибором. Изменить его значение можно, нажимая SB1 или SB2, а затем подтвердить выбор, нажав SB3. Если один или несколько из переключателей SA1 - SA4 замкнуты, на индикаторе появляются номер включенной ПЧ и ее знак (стилизованный + или -). Выбор знака производится SB1 или SB2, нажатие SB3 подтверждает выбор, и на индикатор выводится значение ПЧ, которое можно изменять, нажимая опять же SB1 или SB2. Скорость изменения будет увеличиваться в зависимости от времени нажатия на кнопку, т. е. чем дольше держать нажатой кнопку, тем быстрее будут изменяться показания. Цена младшего разряда - 100 Гц. Подтверждение выбора аналогично предыдущим режимам - нажатие SB3.

После этого на индикаторе появляются символы "------". Если не нажимать ни одну из кнопок, примерно через 3 с прибор перейдет в режим измерения с вновь выбранными параметрами. Для входа в режим калибровки следует в течение этих трех секунд нажать кнопку SB3. Процесс калибровки в данной конструкции предельно упрощен. Для этого достаточно просто ввести истинную частоту генерации кварца, нажимая на кнопки SB1 или SB2 аналогично вводу значений промежуточных частот, описанному выше. Только цена младшего разряда индикатора в этом режиме равна 1 Гц. Выставив нужное значение, следует нажать кнопку SB3.

Частотомер может работать практически с любым кварцевым резонатором, однако оптимальным является значение около 4 МГц. На меньшей частоте снижается быстродействие PIC-контроллера, а повышение тактовой частоты увеличивает потребляемый ток, не давая особых преимуществ. Следует учитывать, что в этой схеме кварц возбуждается на частоте параллельного резонанса, а на отечественных резонаторах обычно указывается частота последовательного резонанса, которая может отличаться на несколько килогерц.

Определить истинную частоту генерации кварцевого резонатора можно, подключив образцовый частотомер в точку XN1. При этом конденсатор С8 должен быть в среднем положении. Измеренное значение округляют до ближайшего, кратного 40 Гц, например, 4 000 000, 4 000 040, 4 000 080 и т. д.

После калибровки следует подключить данный прибор и образцовый частотомер к генератору сигналов частотой 20...40 МГц и амплитудой 0,2...0,5 В. Окончательно точного соответствия показаний частоты добиваются подстройкой конденсатора С8. Если диапазона его изменения не хватает, значит частота кварца была введена не верно и ее следует изменить, как было описано выше.

Прошивка микроконтроллера

Автор: Николай Хлюпин (RA4NAL), г.Киров

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Роботов научили естественной походке 19.04.2025

Американская компания Figure представила свои новейшие человекоподобные роботы, которые поразили мир своими плавными и естественными движениями, максимально приближенными к человеческой походке. Эти роботы способны выполнять движения, которые раньше считались труднодостижимыми для машин, такие как удары пяткой, отталкивание носком и синхронизированные махи руками, что делает их движения по-настоящему схожими с человеческими. Для создания такого эффекта инженеры компании использовали метод обучения с подкреплением (RL), который был тренирован с помощью сложных физических симуляций. Эти симуляции позволили обработать и воспроизвести многолетний опыт движения, используя данные, обработанные с применением мощных графических процессоров всего за несколько часов. Благодаря этому роботам удалось освоить эффективные стратегии движения, значительно ускоряя процессы инженерных разработок. Как объяснили специалисты Figure, новая технология не только улучшила походку роботов, но и позволила ...>>

Прозрачные наушники Sony WF-C710N 19.04.2025

Компания Sony представила новые беспроводные наушники WF-C710N. Эта модель, выполненная в формате вкладышей, сочетает в себе стильный внешний вид, инновационные функции и отличное качество звука. Уже в апреле наушники поступят в продажу, и их цена составит около 120 долларов. WF-C710N оборудованы улучшенной системой шумопоглощения, что позволяет наслаждаться любимой музыкой или комфортно общаться по телефону, не отвлекаясь на внешние звуки. Эта технология идеально подходит для использования в шумных местах, таких как улицы или офисы. Благодаря этому пользователи могут погрузиться в музыку, не прерываясь на окружающий мир. Одной из уникальных особенностей новых наушников является их корпус в прозрачном синем цвете, который называется Glass Blue. Этот стильный и современный оттенок делает модель особенно привлекательной для тех, кто ценит не только функциональность, но и внешний вид аксессуаров. Кроме того, батарея наушников обеспечивает до 10 часов работы на одном заряде, а с заря ...>>

Эмоции искажают воспоминания 18.04.2025

Мозг человека сталкивается с важной задачей: отличать одно событие от другого, особенно если эти события кажутся похожими. Исследования, проведенные психологами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, показали, как эмоции могут изменять восприятие воспоминаний, особенно когда эти эмоции сильные и болезненные. Новый эксперимент выявил необычный эффект слияния воспоминаний, который особенно ярко проявляется у людей с повышенной тревожностью. Обычно в случае повторяющихся событий мозг использует механизм, называемый "отталкиванием памяти", который помогает выделять различия между схожими переживаниями, предотвращая путаницу. К примеру, если человек ежедневно паркуется в одном и том же месте, мозг должен точно запомнить, что каждый раз это именно "сегодняшняя парковка", а не путает ли он ее с прошлой. Это отталкивание помогает человеку избежать ошибок и путаницы. Однако, как выяснили ученые, в определенных ситуациях память не отталкивает схожие события, а наоборот, соединяет ...>>

Случайная новость из Архива Взрослые оценивают детей по словам 29.02.2016 Часто в разговоре о детях можно услышать, что у какого-то мальчика или девочки умное лицо или умные глаза (ну, или не умные, а наоборот). С другой стороны, столь же часто можно услышать, что чей-то сын или дочь развиты не по годам. А вот как мы оцениваем, насколько развит ребенок? Кажется само собой разумеющимся, что взрослые оценивают детей по внешности, по выражению лица: все-таки детей - это не взрослые, и проявлять свою личность в явном виде, в словах и делах, они еще не могут. Однако на самом деле внешность - не главное, и мы больше верим тому, что ребенок говорит, нежели тому, как он выглядит. Психологи из Флоридского Атлантического университета поставили эксперимент, в котором взрослым людям показывали несколько фотографий шестилетних детей, мальчиков и девочек. Некоторые фото искусственно "овзрослили" - так, чтобы ребенок выглядел не на 6, а на 8-10 лет, другие же фото, наоборот, подверглись "омоложению" - дети на них выглядели на 4-5 лет. К фотографиям прилагались детские мысли-утверждения, которые должны были помочь взрослым определить психологический портрет ребенка. Например, фраза "солнце завтра не выйдет, потому что оно (на что-то) разозлилось", очевидно, говорила о незрелости, "детскости" ребенка, который еще в очень большой степени живет в своих фантазиях. То есть описания указывали на то, насколько мальчики и девочки ориентируются в мире, насколько интеллектуально развиты и т. д. Комбинации слов и фото предлагались самые разные: иногда показывали только фото, иногда к фото прилагали слова, которые "по возрасту" не соответствовали фотографии (то есть на фото ребенок, если сравнивать с его же словами, был моложе или старше), а иногда портрет фотографический и портрет словесный совпадали. Взрослые же в конце концов выносили собственный психологический вердикт: они должны были сказать, любит ли ребенок прилгнуть, сообразителен ли он, дружелюбен ли, приветлив или нет. Психологи, в свою очередь, делали вывод, как взрослый человек видит ребенка - как еще маленького или как уже большого. В итоге оказалось, что детей оценивали преимущественно по тому, что и как они говорили. Например, когда участник эксперимента (будь то мужчина или женщина - пол роли не играл) описывал свое впечатление от ребенка, который "сказал" про "разозлившееся солнце", то он воспринимал его как на маленького, независимо от того, на сколько лет мальчик (или девочка - здесь пол тоже почти никакой роли не играл) выглядел на фото. Причем наибольшей силой обладали именно "очень детские" мысли, то есть, услышав какую-то странную фантазию, взрослый человек скорее был готов преуменьшить возраст ребенка, нежели, наоборот, добавить ему лет, если он вдруг говорил что-то умное. Необходимо подчеркнуть, что речь идет лишь об определенном возрасте, от 4 до 10. На более ранних порах мы оцениваем детское развитие большей частью по внешности - насколько пухлы щечки, насколько круглы глазки и так далее. Но потом дети в полной мере осваивают речь, им уже светит школа, мир для них становится больше, социальные взаимодействия усложняются - и вот тут, чтобы понять, насколько ребенок адекватен миру, без слов уже не обойтись.

Другие интересные новости:

▪ Новый тип искусственной кожи

▪ Твердотельные накопители UltimaPro X от Integral

▪ Солнечные подсолнухи для освещения городов

▪ Микрофон Razer Seiren

▪ Пленочный носитель информации

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Хань Фэй. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что делает язык? Подробный ответ

▪ статья Иглица. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Расчет сварочного трансформатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Реактивный душ. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025