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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Золото, которое не плавится 09.08.2025 В природе вещества подчиняются четким физическим законам: при достижении точки плавления твердые тела переходят в жидкое состояние. Однако современная наука все чаще сталкивается с ситуациями, в которых эти законы удается временно "приостановить". Яркий пример - недавний эксперимент международной команды ученых, в ходе которого золото сохранило твердую форму при температуре, в 14 раз превышающей его обычную точку плавления. В результате эксперимента исследователи нагрели образец золота до примерно 14700 °C - фантастической температуры, сравнимой с условиями внутри некоторых звезд. Для сравнения, стандартная температура плавления золота составляет всего 1064 °C. Тем не менее, материал не расплавился и даже не потерял свою кристаллическую структуру. В течение миллиардных долей секунды золото оставалось твердым, несмотря на экстремальный нагрев. Ключ к столь необычному поведению вещества лежит в явлении перегрева. При помощи мощного лазерного импульса ученым удалось настолько быстро нагреть образец, что атомы попросту не успели покинуть свои позиции в кристаллической решетке. Обычные процессы, ведущие к плавлению и разрушению структуры, просто не успели реализоваться. Это временное состояние - своего рода «ловушка времени» - не укладывается в рамки классической термодинамики. Обычно при таком уровне энергии в веществе должна наступить так называемая энтропийная катастрофа - резкое нарушение порядка в системе, переход в хаос и потеря структуры. Однако золото, подверженное сверхбыстрому воздействию, демонстрирует, что при определенных условиях можно избежать этого сценария, сохранив упорядоченность даже в чрезвычайных обстоятельствах. Интерес ученых к этому феномену продиктован не только теоретическими вопросами. Возможность существования вещества в устойчивом твердом состоянии при высоких температурах открывает перспективы создания новых классов сверхустойчивых материалов. Это особенно важно для разработок, предназначенных для экстремальных условий - например, компонентов космических кораблей, работающих вблизи звезд, или промышленных установок, подвергающихся высоким тепловым нагрузкам. Кроме того, эксперимент помогает моделировать процессы, происходящие в недрах планет и звезд, где подобные температуры и давления являются обычным явлением. Такие исследования позволяют ученым лучше понять физику ядра Земли, поведение материи внутри Солнца и эволюцию других небесных тел. Следующим шагом будет попытка повторить эффект с другими металлами - в частности, с железом, серебром и платиновыми сплавами. Если перегретое твердое состояние окажется возможным и для них, это значительно расширит границы материаловедения и даст толчок новым технологиям. Проведенный эксперимент стал не просто научной сенсацией, но и наглядной демонстрацией того, как в граничных условиях можно переосмыслить фундаментальные законы природы. Он подтверждает, что быстрые и точные физические воздействия могут открывать неожиданные состояния вещества - и, возможно, переписать привычные представления о твердом и жидком.

Другие интересные новости:

▪ Гибридная лампочка

▪ У северян мозг крупнее

▪ Юпитер вращается не вокруг Солнца

▪ Польза от злости

▪ Новые 8-разрядные флэш-микроконтроллеры

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Чудеса природы. Подборка статей

▪ статья А все-таки в ней кое-что было! Крылатое выражение

▪ статья Чего никогда не встретишь в казино? Подробный ответ

▪ статья Таран альпийский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Принцип действия УЗО. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилитель НЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026