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:

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Твердотельные батареи Panasonic 04.10.2025

Твердотельные аккумуляторы считаются следующим шагом в эволюции энергосистем: в отличие от традиционных литиево-ионных, они не содержат жидкого электролита, что существенно снижает риск возгорания и утечки. Именно на это делает ставку Panasonic, намереваясь завершить подготовку первых образцов к марту 2027 года, то есть к концу 2027 финансового года. Как сообщил технический директор подразделения Panasonic Energy Сеичиро Ватанабе, после выпуска опытных моделей клиенты проведут тесты, которые могут занять около двух лет, прежде чем начнется полноценное серийное производство. Хотя основным направлением для компании по-прежнему остаются литиево-ионные аккумуляторы, Panasonic стремится использовать свой опыт в сфере электромобильных технологий, чтобы выйти на новые рынки - прежде всего в области роботов и промышленных систем. На этом направлении японская корпорация намерена соперничать с такими компаниями, как TDK, уже закрепившимися в сегменте твердотельных решений. Интерес к новой ...>>

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Случайная новость из Архива Домашнее тепло - почти даром 26.10.2004 Американские оборонщики всего за один день собрали двухэтажный коттедж, обогрев и охлаждение которого обойдется в 45 центов вдень. Ученые из Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США разработали проект дома с почти нулевым потреблением энергии и даже воплотили его на практике в виде двухэтажного коттеджа для одного из жителей Ленуар-Сити в штате Теннесси. В доме приняты все меры для того, чтобы защитить помещение от неконтролируемого тепло- и воздухообмена с окружающей средой, а также утилизировать бесплатную энергию вроде тепла Земли или излучения Солнца. Первый этаж дома и фундамент построены из готовых бетонных блоков с теплоизоляцией, второй этаж - из теплоизолирующих панелей. Кроме того, крыша и стены покрашены "холодной" краской, которая отражает инфракрасные лучи, предохраняя дом от перегрева. Для отопления используется водяной нагреватель, построенный на принципе теплового насоса; в нем тепло от холодного объема переносится к более теплому за счет затраты энергии. При этом энергия, потраченная на перенос, в конечном счете тоже идет на обогрев. Дополнительными источниками энергии служат геотермальное тепло, а также солнечная батарея, подключенная к городской электросети. Для воздухообмена в доме устроена регулируемая механическая вентиляция; она столь хорошо спроектирована, что качество воздуха соответствует таковому в деревянном доме. Когда все детали сделаны заранее, на монтаж дома уходит совсем мало времени: бетонный первый этаж возводится за шесть часов, второй, из панелей, - за пять, а крыша - за три часа. Стоит такой дом сто тысяч долларов. На отопление и охлаждение хозяин потратит всего 45 центов в день, в то время как коттедж такого размера в этом городе требует от 4 до 5 долларов.

Другие интересные новости:

▪ 3D-принтер Ricoh AM S5500P

▪ Беспилотные автомобили Volvo

▪ 9-местный электросамолет

▪ Трехатомный ультрахолодный газ

▪ Стоп-сигнал на затылке

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Остров сокровищ. Крылатое выражение

▪ статья На каких сумчатых животных почти не действует любой змеиный яд? Подробный ответ

▪ статья Первая доврачебная помощь при ожогах, обморожениях. Медицинская помощь

▪ статья Регулятор мощности для нагревателей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Магический платок. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025