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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива VR-очки для мышей 03.01.2025 Исследования, посвященные работе мозга, всегда сталкивались с трудностью в точном моделировании реакции живых существ на различные стимулы. Однако недавно группа ученых из Корнеллского университета разработала инновационные очки виртуальной реальности для лабораторных мышей, называемые MouseGoggles. Это устройство позволяет исследовать, как грызуны взаимодействуют с виртуальной средой, а также дает новый взгляд на работу их мозга в процессе пространственной ориентации. Основной особенностью MouseGoggles является то, что оно состоит из доступных компонентов, таких как дисплеи для смарт-часов и миниатюрные линзы. Этот подход был вдохновлен идеями сообщества "сделай сам", что позволило разработчикам использовать детали, предназначенные для других целей, но адаптированные для создания уникального устройства. Как отмечает Мэтью Айзексон, один из ведущих авторов исследования, использование таких компонентов позволило значительно упростить конструкцию, не теряя при этом функциональности. Чтобы проверить эффективность устройства, ученые разместили мышей на сферической беговой дорожке, при этом их головы оставались неподвижными. На экраны очков проектировалось изображение приближающегося объекта, и мыши реагировали на виртуальную угрозу быстрыми движениями. Эти реакции подтвердили, что создаваемая виртуальная среда была достаточно реалистичной для животных, что стало важным шагом в исследовании восприятия виртуальных объектов. В ходе экспериментов исследователи сосредоточились на изучении активности первичной зрительной коры и гиппокампа, двух ключевых областей мозга, ответственных за восприятие и память. Результаты показали, что мыши не только ясно воспринимали изображение, но и успешно ориентировались в пространстве, создавая виртуальную карту окружающей среды. Это открытие стало важным вкладом в понимание того, как мозг воспринимает и обрабатывает пространственные данные. Разработчики считают, что этот проект может оказать большое влияние на изучение заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, поскольку позволяет более точно исследовать, как мозг работает при пространственной ориентировке. В дальнейшем они планируют улучшить устройство, снизив его вес и повысив мобильность. Также они собираются интегрировать дополнительные сенсорные раздражители, такие как запахи и вкусы, чтобы создать еще более реалистичную виртуальную среду для мышей. Разработка подобных устройств открывает новые горизонты для изучения не только мозга мышей, но и более сложных нейропсихологических процессов у людей. В конечном итоге, такие инновации могут привести к лучшему пониманию механизмов памяти, восприятия и пространственной ориентации, а также способствовать поиску новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний.

Другие интересные новости:

▪ Женщины в спорте обгонят мужчин в 2156 году

▪ Микрофлора кишечника влияет на наше здоровье и настроение

▪ Графен для пуленепробиваемого жилета

▪ Windows-ПК без системного блока

▪ Интернет врача не заменит

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микрофоны, радиомикрофоны. Подборка статей

▪ статья Живи и жить давай другим. Крылатое выражение

▪ статья На создание какого пищевого продукта изобретателя сподвигло ранение жены? Подробный ответ

▪ статья Термист (работа на индукционных электротермических установках). Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Датчик дождя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Устройство для доразрядки Ni-Cd аккумулятора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025