Приставка-частотомер к мультиметру. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Не все цифровые мультиметры могут измерять частоту, а те недорогие, в которых есть такая возможность, обычно имеют низкую чувствительность и ограниченный частотный диапазон.

Предлагаемое устройство представляет собой преобразователь частота-напряжение и, конечно, не заменяет цифровой многоразрядный частотомер, а дополняет его. Оно имеет лучшие параметры, чем опубликованные в [1, 2]. С его помощью можно измерять частоту сигнала произвольной формы в диапазоне 5 Гц...2,5 МГц. В интервале 5 Гц...5 кГц измерения можно проводить с дискретностью в 1 Гц, если это позволяет разрядность мультиметра (для мультиметров с дисплеем на 3,5 знака - 5 Гц...1999 Гц). Погрешность при измерении частот до 50 кГц не превышает 0,2%±1 ед. младшего разряда. На более высоких частотах погрешность немного увеличивается, но не более чем до 0,8%. Температурная нестабильность показаний в интервале комнатных температур - не более 0,04% на 1°С. Устройство потребляет ток не более 30 мА. Период измерения - 2...3 раза в секунду, что соответствует периоду измерения мультиметра. Предусмотрен индикатор перегрузки по частоте.

Измеряемый частотный диапазон разбит на 4 интервала. Для мультиметров с неполным четырехразрядным дисплеем (3999) это будут:

• первый диапазон - 5...3999 Гц,
• второй - 50...39990 Гц,
• третий - 500...399900 Гц,<>
• четвертый - 5 кГц...2,5 МГц

При измерении частоты переключатель рода работ на мультиметре устанавливается в положение для измерения постоянных напряжений. Это позволяет использовать с приставкой любой мультиметр с входным сопротивлением не менее 1 МОм без необходимости перестройки приставки.

Рис.1. Принципиальная схема приставки-частотомера

Входной сигнал произвольной формы амплитудой 100 мВ...50 В через разделительно-защитную цепь (рис.1) поступает на затвор полевого транзистора VT2. Этот каскад обладает высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью, поэтому практически не шунтирует сигнал амплитудой до 3 В в диапазоне звуковых частот. Усиленный входной сигнал со стока VT2 поступает на дифференциальный усилитель на транзисторах VT3, VT4. С коллектора VT4 снимается сигнал близкой к прямоугольной формы и поступает на триггер Шмитта DD1.1, DD1.2. Сигнал прямоугольной формы снимается с вывода 11 DD1.2 и подается для последующей обработки на микросхемы DD3...DD5, включенные как делители частоты на 10.

В зависимости от выбранного переключателем SA1 диапазона частот, на формирователь импульсов на DD1.3, DD1.4 подается сигнал с одного из счетчиков DD3...DD5 или с выхода инвертора DD1.2. Дифференцирующая цепь на C11-R16 задает постоянную длительность формируемых импульсов, скважность которых зависит от частоты исследуемого сигнала. Сформированные импульсы поступают на усилитель мощности на параллельно включенных инверторах DD2.2...DD2.4. С выхода усилителя стабильные по амплитуде и длительности импульсы поступают на термокомпенсированный генератор стабильного тока на VT5, VT6, R17, R18, VD9.

Когда напряжение на накопительном конденсаторе С9 превысит уровень 600 мВ (частота 6 кГц на выходе DD1.4), линейность преобразования частота-напряжение ухудшается. Чтобы не было ошибки, устройство оснащено индикатором перегрузки на транзисторе VT1, инверторе DD2.1 и мигающем светодиоде HL1.

Миниатюрная лампа накаливания EL1, включенная в разрядную цепь конденсатора С9, компенсирует небольшой отрицательный температурный дрейф напряжения на выходе приставки.

На микросхеме DA1 и светодиоде HL2 собран стабилизатор напряжения на 6...6,5 В, которое необходимо для обеспечения высокой точности работы приставки. ИМС КР142ЕН17А способна работать при малом падении напряжения между входом и выходом и как нельзя лучше подходит для устройств с батарейным питанием. При ее отсутствии стабилизатор можно собрать по схеме, приведенной на рис.2. Подробные сведения о микросхеме КР142ЕН17 можно почерпнуть в [3].

Рис.2. Стабилизатор напряжения на 6...6,5 В

Детали и конструкция. Постоянные резисторы можно использовать типа МТЛ-0,125, С1-4-0,125; подстроечные - СПЗ-38а, СПЗ-386, РП1-63М. Для облегчения настройки, R15 лучше взять многооборотный, типов СП5-2, СПЗ-39а, сопротивлением 470 Ом. Конденсатор С11 - пленочный, желательно, с минимальным ТКЕ, например, К31-10, К31-11. Оксидный конденсатор С9 - ниобиевый К53-4.

На его место можно поставить конденсатор другого типа с малой утечкой (К52, К53). Остальные оксидные конденсаторы - К50-24, К50-35 или их импортные аналоги. Неполярные блокировочные конденсаторы - КМ-5, КМ-6, К10-176. Диоды VD1...VD8, VD10 - КД503, КД510, КД522, 1N4148. Мигающий светодиод HL1 - любого типа, предпочтительнее красного свечения. Светодиод HL2 должен быть серии АЛ307 с индексами А, Б, К или Л. Диод VD9 - обязательно германиевый, например, Д20, Д9.

Полевой транзистор VT2 можно заменить на любой из серии КП305. При отсутствии полевых транзисторов с изолированным затвором и n-каналом, допустимо применить транзисторы с p-n-переходом, например, КП307, КП303. VT1, VT3, VT4 - КТ3102, КТ3130, SS9018, 2SD734; VT5, VT6 - любые из серий КТ3107, SS9015.

Микросхемы DD1, DD2 заменимы аналогичными серий 564, КР1561. С изменением схемы включения счетчики DD3...DD5 можно заменить на К561ИЕ14, КР1561ИЕ14. На месте DD4, DD5 можно использовать и К176ИЕ4, К176ИЕ2, также включив их как делители частоты на 10.

Приставка смонтирована на плате размерами 110x60 мм (фото на обложке) навесным или печатным монтажом. Транзисторы VT5, VT6 и диод VD9 размещаются вплотную друг к другу. На них надвигается небольшой бумажный цилиндр, который потом заливается парафином. Блокировочные конденсаторы С6, С7 устанавливаются вблизи микросхем DD1, DD2. На рис.1 показано минимально необходимое число блокировочных конденсаторов. Если приставка будет эксплуатироваться только в стационарных условиях, то напряжение питания микросхем желательно увеличить до 9В.

Подав на устройство напряжение питания, в отсутствие сигнала на входе измеряют напряжение на стоке VT2, которое должно быть около 2,4 В. При необходимости оно устанавливается подбором R7. Далее VT5 и R18 временно отсоединяются от выходов DD2.2...DD2.4 и подключаются к выводу "+" конденсатора С8. Подбором R18 устанавливается ток коллектора VT6 в пределах 1,5...2 мА. Восстановив прежнее соединение, на вход устройства с генератора подается синусоидальный сигнал частотой 1000 Гц и амплитудой 250 мВ. Контролируя осциллографом сигнал на коллекторе VT4, вращением движка R11 добиваемся меандра. Если это не удается, следует подобрать R8. Первый этап настройки закончен.

Далее, к выходу приставки подключается мультиметр, включенный на режим измерения постоянных напряжений (пределы -1999,9 мВ, 400 мВ или 200 мВ). К выходу генератора сигналов подключается эталонный частотомер. На генераторе устанавливается частота 3800 Гц или 1800 Гц амплитудой 1 В. Подбором R19 и подстройкой R15 добиваются показаний на дисплее 380,0 мВ (180,0 мВ). Затем частота генератора уменьшается в 10 раз. Если показания на цифровом частотомере и мультиметре разошлись более чем на ±2 ед. младшего разряда, то следует проверить VT5, VT6, VD10, С9. Практически же, никакого расхождения в показаниях быть не должно! Переключая SA1, убеждаемся в работе делителей частоты DD3...DD5.

Термокомпенсацию всего устройства можно произвести, подключая последовательно с R19 терморезистор или лампу накаливания. Если показания на мульметре уменьшаются с ростом окружающей температуры, то следует подключить терморезистор с положительным ТКС или малогабаритную лампу накаливания на 24...60 В. Если показания мультиметра увеличиваются с ростом температуры (естественно, при неизменной частоте входного сигнала), то подключается терморезистор с отрицательным ТКС. Если получилась перекомпенсация, то термодатчик надо зашунтировать обычным резистором.

Примерное сопротивление подключаемого термодатчика при температуре 25°С - 30...300 Ом. Термокомпенсацию можно выполнить и подругому, например, подключением параллельно с С11 керамического конденсатора на несколько десятков пико-фарад с требуемым ТКЕ.

При монтаже транзистора VT2 и микросхем следует соблюдать обычные меры предосторожности при работе с МОП-приборами. Выводы и корпус полевого транзистора перед снятием замыкающей трубочки временно обматываются мягкой проволочной перемычкой.

Если приставкой потребуется измерять более высокие частоты, то микросхемы необходимо заменить функциональными аналогами из серии КР1554, например, КР1554ИЕ6, переделать входной усилитель и снизить напряжение питания ИМС до 5,5 В. Соответственно, потребуется увеличить и число делителей. Когда от приставки потребуется более высокая чувствительность, можно добавить еще один каскад на полевом транзисторе или построить дифференциальный усилитель (VT3, VT4) по схеме токового зеркала.

При возникновении трудностей с приобретением подходящего малогабаритного переключателя, можно построить его функциональный аналог на микросхеме К561ТМ2, включенной как двухразрядный двоичный счетчик, и мультиплексоре К561КТЗ. Переключение диапазонов в этом случае производится одной кнопкой (TD-06XEX SMD). Следует учитывать, что после многократной перегрузки требуется несколько секунд для восстановления высокой точности счета (из-за локального разогрева кристаллов VT5, VT6).

Литература

1. Нечаев И. Комбинированный частотомер. - Радио, 1993, N9, С.22-24.
2. Гриев Ю. Аналоговый частотомер с автоматическим выбором предела измерения. В помощь радиолюбителю. - Москва: Патриот, 1990, N108, С.40-51.
3. Нефедов А. Микросхемы серии КР142ЕН17 - стабилизаторы напряжения. - Радио, 1998, N6, С.65.

Автор: А.Бутов, с.Курба, Ярославской обл.; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Регулярная сексуальная активность продлевает жизнь 13.05.2025

Новое исследование, проведенное учеными Вашингтонского университета в Сент-Луисе, раскрыло важную роль сексуальной активности в поддержании здоровья и сокращении риска преждевременной смерти. Доказано, что регулярные интимные отношения могут значительно уменьшить вероятность раннего ухода из жизни. В ходе 11-летнего исследования было проанализировано состояние здоровья 15 269 человек, средний возраст которых составлял 39 лет. Участники исследования были разделены на две группы в зависимости от частоты их сексуальной активности. Примерно 72% из них занимались сексом как минимум раз в месяц, и 36% - не реже одного раза в неделю. В течение исследования 228 человек скончались, среди причин смерти были болезни сердца, рак и другие заболевания. Оценив данные, исследователи пришли к выводу, что высокая интенсивность сексуальной активности существенно влияет на продолжительность жизни. В частности, люди, имеющие сексуальные отношения хотя бы раз в неделю, имели в два раза меньший риск пр ...>>

4K лазерный проектор Samsung The Premiere 5 13.05.2025

Компания Samsung представила модель 4K ультракороткофокусного лазерного проектора The Premiere 5, который обещает изменить подход к домашнему кинотеатру и развлечениям. Samsung The Premiere 5 предлагает пользователям не только высокое качество изображения, но и интуитивно понятное управление и гибкость использования. Главной особенностью новинки является уникальная тройная лазерная система, обеспечивающая ультракороткофокусную проекцию с разрешением 4K. Проектор способен отображать изображение с диагональю до 100 дюймов, при этом для этого требуется всего лишь 43 сантиметра расстояния от поверхности. Это позволяет установить устройство в самых ограниченных пространствах и проецировать картинку на любую плоскую поверхность, будь то пол, стол, стена или экран. Кроме отличного качества изображения, Samsung The Premiere 5 предлагает и необычное взаимодействие с пользователем. Проектор оснащен инфракрасной камерой и лазерным модулем, которые отслеживают движение рук и пальцев. Это ...>>

Рок-музыка помогает хирургам работать точнее 12.05.2025

Многие хирурги по всему миру включают любимые композиции во время операций - не столько ради развлечения, сколько для создания благоприятной рабочей атмосферы. Однако, как выяснилось, музыкальное сопровождение способно не только поднимать настроение, но и напрямую влиять на качество и скорость медицинских манипуляций. Новое исследование, проведенное в Техническом университете Дрездена, проливает свет на неожиданный эффект рок-музыки в условиях хирургической практики. Ученые провели серию экспериментов, чтобы выяснить, как различные музыкальные жанры воздействуют на точность движений врачей и общее время выполнения задач. Испытуемыми стали профессиональные хирурги, которым предлагалось выполнять стандартные процедуры - такие как разрез и зашивание - под музыкальное сопровождение. Особое внимание было уделено известным композициям рок-групп, в частности AC/DC и The Beatles. Результаты оказались весьма примечательными. При прослушивании энергичных треков AC/DC, таких как "Highway To ...>>

Случайная новость из Архива Простое желание избавит от депрессии 23.07.2013 Исследователи из Ливерпульского университета (Великобритания) обнаружили, что люди с депрессией не могут ставить перед собой конкретные цели и ограничиваются лишь абстрактными пожеланиями. В то же время люди, не страдающие депрессией, готовы точно сказать, чего они хотят, и как планируют достичь желаемого. Во время исследования группе людей предложили перечислить цели, которые они хотели бы достичь в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе. Главное для ученых было отличать, где у испытуемых конкретные пожелания, а где лишь абстрактные, общие, не точные. То есть, цель вроде 'хочу быть счастливым', считается абстрактной. В то время как 'хочу улучшить время бега в марафоне уже в ближайшие два месяца', конкретной. Оказалось, что люди, страдающие депрессией, ставили перед собой абстрактные цели, они ограничивались общими понятиями при описании своих пожеланий на будущее. Кроме того, люди с депрессией оказались неконкретными в описании путей, которыми они планируют достигнуть своих неконкретных целей. Как считают исследователи, именно отсутствие конкретных целей и способов их достижения - одна из причин, по которой люди не могут преодолеть угнетенное состояние в течение длительного времени. Если цель сложно визуализировать, то человеку сложно ее реализовать. А если цель, сложно реализовать, то это приводит к снижению мотивации, возвращению негативных мыслей и усугублению депрессии. Результаты исследований ученых из Ливерпульского университета могут оказать помощь психиатрам при назначении лечения людям, страдающим от депрессии. Пациентам надо помочь в постановке конкретной цели, а также разработке реальных способов ее достижения. В этом случае шансы на скорое излечение будут гораздо выше, ведь пациент избавится от ряда негативных мыслей и сможет выбраться из угнетенного состояния.

Другие интересные новости:

▪ Ветряная турбина Challenergy, устойчивая к сильному ветру

▪ Сетевой стандарт со скоростью передачи данных 800 Гбит/с

▪ Петабитный магистральный маршрутизатор Huawei NetEngine 9000

▪ Невидимые сенсоры, которые не искажают измеряемые ими магнитные поля

▪ Мозговой имплантат переводит мысли в слова

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Синтезаторы частоты. Подборка статей

▪ статья Тертый калач. Крылатое выражение

▪ статья С какого времени по морю ходят пароходы? Подробный ответ

▪ статья Медицинский статистик. Должностная инструкция

▪ статья Инфракрасный порт для компьютера на COM. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощный стабилизатор напряжения, 5-30 вольт 5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025