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:

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

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 ...>>

Случайная новость из Архива Сверхкомпактный светодиод 28.01.2007 Компания ROHM недавно завершила разработку сверхкомпактного светодиода, имеющего на данный момент самые маленькие объем и площадь в мире. Светодиоды серии SML-P12 (PicoLED) идеально подходят для устройств, требующих тонких, компактных компонентов, таких как клавишные панели сотовых телефонов, точечные матрицы и компактные приборы с семисегментным индикатором. Массовое производство изделий планируется на апрель 2007 г. В настоящее время самым миниатюрным из доступных считается компактный чип-светодиод размером 1608 (1,6х0,8 мм). Однако, использование сверхточной технологии дало возможность ROHM разработать ультра компактный, сверхтонкий светодиод толщиной 0,2 мм с полным спектром цветов: раньше это считалось невозможным из-за значительных потерь в яркости у традиционных светодиодов. Основные черты SML-P12 (PicoLED): ультракомпактность; площадь меньше на 53% и объем меньше на 74%, чем у стандартного изделия 1608. Образцы предлагаются в следующем цветовом диапазоне: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и белый.

Другие интересные новости:

▪ Найден способ бороться с плотоядными бактериями

▪ Перенос данных с компьютера в геном живых бактерий

▪ Рассеянный склероз зависит от погоды

▪ Портативный увлажнитель кожи лица Xiaomi Lady Bei

▪ Отныне все голливудские студии поддерживают Blu-ray

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Загадки для взрослых и детей. Подборка статей

▪ статья Лудовико Ариосто. Знаменитые афоризмы

▪ статья Чем занимаются жители высочайшего в мире города? Подробный ответ

▪ статья Крюгер. Чудо природы

▪ статья Пятиуровневый вольтметр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Поднятие выбранной карты, возвращенной в колоду. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025