Prosty licznik częstotliwości. Schemat, opis

KSIĄŻKI I ARTYKUŁY
Darmowa biblioteka / Katalog / Radio - dla początkujących

Prosty licznik częstotliwości. Radio - dla początkujących

Radio - dla początkujących

Na podstawie tylko jednego mikroukładu K155LAZ, wykorzystującego wszystkie jego elementy logiczne, można zbudować stosunkowo proste urządzenie zdolne do pomiaru częstotliwości napięcia przemiennego od około 20 Hz do 20 kHz.

Elementem wejściowym takiego urządzenia pomiarowego jest wyzwalacz Schmitta - urządzenie, które przekształca sinusoidalne napięcie przemienne dostarczane na jego wejście na prostokątne impulsy o tej samej częstotliwości. Oznacza to, że przekształca sinusoidalne „impulsy” o łagodnym wzroście i spadku w prostokątne o stromym wzroście i spadku. Wyzwalacz Schmitta „odpala” przy określonej amplitudzie sygnału wejściowego. Jeśli jest mniejsza niż wartość progowa, na wyjściu wyzwalacza nie pojawi się sygnał impulsowy.

Zacznijmy od doświadczenia. Korzystanie z obwodu wyzwalającego Schmitta pokazanego na ryc. 1, a, zamontuj układ K155LAZ na płytce stykowej, włączając tylko dwa jej elementy logiczne. Tutaj na panelu umieść baterie GB1 i GB2, złożone z dwóch ogniw galwanicznych 332 (lub 316) każde i rezystora zmiennego R1 o rezystancji 1,5 lub 2,2 kOhm (najlepiej o charakterystyce funkcjonalnej A-liniowej). Podłącz przewody baterii do rezystora tylko na czas eksperymentów.

Włącz zasilanie mikroukładu i za pomocą woltomierza prądu stałego ustaw suwak rezystora zmiennego w takiej pozycji, aby na lewym zacisku rezystora R2, który jest wejściem wyzwalacza Schmitta, było napięcie zerowe. W tym przypadku element DD1.1. będzie w jednym stanie, jego wyjściem będzie napięcie wysokiego poziomu, a element DD1.2 będzie w stanie zerowym. Jest to stan początkowy elementów tego wyzwalacza.

Prosty licznik częstotliwości
Ryż. 1 Doświadczenie ze spustem Schmitta

Teraz podłącz woltomierz prądu stałego do wyjścia elementu DD1.2 i uważnie obserwując jego strzałkę, zacznij płynnie przesuwać suwak rezystora zmiennego w górę obwodu, aż się zatrzyma, a następnie, bez zatrzymywania, w przeciwnym kierunku - w dół wyjście, potem znowu do góry itd. Co pokazuje woltomierz? Okresowe przełączanie elementu DD1.2 ze stanu zerowego do stanu pojedynczego i odwrotnie, czyli innymi słowy pojawienie się impulsów o dodatniej polaryzacji na wyjściu wyzwalacza.

Działanie tej wersji wyzwalacza Schmitta ilustrują wykresy b i c na tym samym rysunku. 1. Przesuwając suwak rezystora zmiennego z jednej skrajnej pozycji do drugiej, symulowano dostarczanie sinusoidalnego napięcia przemiennego do wejścia wyzwalacza (rys. 1, b) o amplitudzie do 3 V. Podczas gdy napięcie dodatnia półfala tego sygnału była mniejsza od pewnej wartości, która potocznie nazywana jest górnym progiem (Unop1), urządzenie zachowało swój pierwotny stan. Gdy osiągnięto to napięcie progowe, równe około 1,7 V (w czasie t1), oba elementy przeszły w stan przeciwny i na wyjściu wyzwalającym (na wyjściu elementu DD1.2) pojawiło się napięcie wysokiego poziomu. Dalszy wzrost dodatniego napięcia na wejściu nie zmienia tego stanu elementów wyzwalających.

Podczas przesuwania suwaka rezystora R1 w przeciwnym kierunku, gdy napięcie na wejściu wyzwalającym spadło do dolnej wartości progowej (Unop2). równy około 0,5 V (moment t2), oba elementy przeszły do stanu pierwotnego. Na wyjściu wyzwalacza ponownie pojawił się wysoki poziom napięcia.

Ujemna półfala nie zmieniła stanu elementów tworzących spust Schmitta. Podczas tego półcyklu wewnętrzne diody obwodu wejściowego elementu DD1.1 otwierają się, zamykając wejście wyzwalające do wspólnego przewodu.

Przy następnej dodatniej półfali wejściowego napięcia przemiennego na wyjściu wyzwalającym powstanie drugi impuls wysokiego poziomu (chwile t3 i t4). Powtórz to doświadczenie kilka razy i zgodnie z odczytami woltomierza podłączonego do wejście i wyjście wyzwalacza, wykreślić wykresy charakteryzujące jego działanie. Powinny być zbliżone do tych pokazanych na wykresach na ryc. 20. Najbardziej charakterystyczną cechą spustu Schmitta są dwa elementy o różnych poziomach progowych.

Przejdźmy teraz do badania licznika częstotliwości. Schemat ideowy miernika częstotliwości proponowanego do powtórzenia przedstawiono na ryc. 2. Tutaj elementy logiczne DD1.1, DD1.2 i rezystory R1-R3 tworzą już znany wyzwalacz Schmitta, a pozostałe dwa elementy mikroukładu tworzą kształt jego impulsów wyjściowych, od których zależą odczyty mikroamperomierza PA1 których powtarzalność. Bez kształtownika urządzenie nie poda wiarygodnych wyników pomiaru częstotliwości, ponieważ czas trwania impulsów na wyjściu wyzwalającym zależy od częstotliwości wejściowego mierzonego napięcia przemiennego.

Prosty licznik częstotliwości
Ryż. 2 licznik częstotliwości

Kondensator C1 oddziela się. Przechodząc szerokie pasmo oscylacji częstotliwości dźwięku, blokuje ścieżkę stałej składowej źródła sygnału. Dioda VD2 zamyka ujemne półfale napięcia wejściowego do wspólnego przewodu (duplikuje wewnętrzne diody na wejściu elementu DD1.1, więc tej diody nie można zainstalować). Dioda VD1 ogranicza amplitudę dodatnich półfal odbieranych na wejściach elementu DD1.1 na poziomie napięcia zasilania.

Z wyjścia wyzwalacza Schmitta (z wyjścia elementu DD1.2) impulsy o dodatniej polaryzacji są podawane na wejście kształtownika. Element DD1.3 jest włączany przez falownik, a DD1.4 jest używany zgodnie z jego przeznaczeniem - jako element logiczny 2I-NOT. Gdy tylko na wejściu kształtownika pojawi się napięcie niskiego poziomu - na wejściach połączonego ze sobą elementu DD1.3 przechodzi w stan pojedynczy i ładowany jest przez niego jeden z kondensatorów C4-C2 i rezystor R4 . W miarę ładowania kondensatora dodatnie napięcie na dolnym wejściu elementu DD1.4 wzrasta do wysokiego poziomu. Ale ten element pozostaje w jednym stanie, ponieważ na jego drugim wejściu, a także na wyjściu wyzwalacza Schmitta, występuje niski poziom napięcia. W tym trybie przez mikroamperomierz PA1 przepływa niewielki prąd.

Gdy tylko na wyjściu wyzwalacza Schmitta pojawi się napięcie o wysokim poziomie, element DD1.4 przechodzi do stanu zerowego i przez mikroamperomierz zaczyna płynąć znaczny prąd, określony przez rezystancję jednego z rezystorów R5-R7 . W tym samym czasie element DD1.3 przechodzi do stanu zerowego, a naładowany kondensator kształtownika zaczyna się rozładowywać. Po pewnym czasie napięcie na nim zmniejszy się tak bardzo, że element DD1.4 ponownie przełączy się w stan pojedynczy. W ten sposób na wyjściu kształtownika pojawia się krótki impuls niskiego poziomu (patrz ryc. 1, d), podczas którego przez mikroamperomierz przepływa prąd znacznie większy niż początkowy. Kąt odchylenia igły mikroamperomierza jest proporcjonalny do częstości powtarzania impulsów: im wyższa częstotliwość, tym większy kąt.

Czas trwania impulsów na wyjściu układu kształtującego jest określony przez czas rozładowania dołączonego kondensatora nastawczego (C2, C4 lub C1.4) do napięcia przełączającego elementu DD2. Im mniejsza pojemność kondensatora, tym krótszy impuls, tym większa częstotliwość sygnału wejściowego może być mierzona. Tak więc przy kondensatorze nastawczym C0,2 o pojemności 20 μF urządzenie jest w stanie mierzyć częstotliwość oscylacji od około 200 do 3 Hz, przy kondensatorze C0,02 o pojemności 200 μF - od 2000 do 4 Hz, z kondensator C2000 o pojemności 2 pF - od 20 do 5 kHz. Podczas regulacji rezystorów dostrajających R7-R1,5 wskaźnik mikroamperomierza jest ustawiany na kreskę końcową skali odpowiadającą najwyższej zmierzonej częstotliwości każdego z podzakresów. Minimalny poziom napięcia przemiennego, którego częstotliwość można zmierzyć, wynosi około 8 V, a maksymalny to 10 ... XNUMX V.

Rozważ ponownie wykresy na ryc. 1, aby zapamiętać zasadę działania licznika częstotliwości, a następnie uzupełnić wyzwalacz Schmitta zmontowany na płytce stykowej o szczegóły obwodu wejściowego i sterownika oraz przetestować urządzenie w działaniu. W tym czasie przełącznik podzakresowy nie jest potrzebny - do zacisku 2 elementu DD13 można bezpośrednio podłączyć kondensator czasowy, np. C1.4, oraz jeden z rezystorów dostrajających lub stały rezystor o rezystancji 2,2 ... 3,3 kOhm można podłączyć do obwodu mikroamperomierza. Mikroamperomierz RA1 - dla prądu całkowitego ugięcia strzałki 100 μA.

Po zakończeniu instalacji włącz źródło zasilania i wprowadź impulsy wysokiego poziomu na wejście elementu wyzwalającego Schmitta DD1.1. Ich źródłem może być multiwibrator zgodnie z obwodem na ryc. 10 lub inny podobny generator. Ustaw częstotliwość impulsów na minimum. W takim przypadku wskazówka mikroamperomierza RA1 powinna ostro odchylać się o mały kąt, co wskaże sprawność miernika częstotliwości. Jeśli mikroamperomierz nie reaguje na impulsy wejściowe, będziesz musiał wybrać inny rezystor R2 o większej rezystancji. Ogólnie jego rezystancja może mieścić się w zakresie od 1,8 do 5,1 kOhm.

Następnie na wejście miernika częstotliwości (poprzez kondensator C1) należy podać napięcie przemienne 3...5 V z transformatora sieciowego obniżającego napięcie. Teraz igła mikroamperomierza powinna odchylić się o większy kąt niż w poprzednim eksperymencie. Podłącz kolejny kondensator o tej samej lub większej pojemności równolegle z kondensatorem taktowania. Teraz kąt odchylenia strzałki zmniejszy się. Podobnie można testować urządzenie na drugim i trzecim podzakresie pomiarowym, ale z sygnałami wejściowymi o odpowiedniej częstotliwości. Jeśli zdecydujesz się na umieszczenie tego miernika częstotliwości w swoim domowym laboratorium pomiarowym, jego części należy przenieść z płytki stykowej na płytkę drukowaną i zamontować na nim rezystory dostrajające R5-R7 (rys. 22), a płytkę należy zamocować w pudełko o odpowiednich rozmiarach. Kondensatory C2-C4 mogą składać się z dwóch lub więcej kondensatorów każdy.

Wygląd konstrukcji miernika częstotliwości pokazano na ryc. 3. Na przednim panelu umieść mikroamperomierz, przełącznik podzakresów (np. biszkoptowy PZZN lub inny z dwiema sekcjami na trzy pozycje), gniazda wejściowe (XS1, XS2) lub zaciski.

Skala miernika częstotliwości jest wspólna dla wszystkich podzakresów pomiarowych i jest prawie jednolita. Dlatego konieczne jest jedynie ustalenie

początkowe i końcowe granice skali w stosunku do jednego z nich - do podzakresu „20...200 Hz”, a następnie pod nim dostosuj granice częstotliwości pozostałych dwóch podzakresów pomiarowych. W przyszłości przy przestawieniu przyrządu na podzakres „200...2000 Hz” wynik pomiaru odczytany na skali zostanie pomnożony przez 10, a przy pomiarze w podzakresie „2...20 kHz” przez 100 .

Prosty licznik częstotliwości
Ryż. (3)23 Elementy montażowe licznika częstotliwości. Ryż. 4(24) Wzmacniacz zwiększający moc miernika częstotliwości

To jest metoda kalibracji. Ustawić przełącznik SA1 w pozycję pomiarową w podzakresie „20...200 Hz”, rezystor trymujący R5 silnika w pozycję najwyższą rezystancję i podać sygnał o częstotliwości 33 Hz z napięciem 20...1,5 B Na podziałce nanieść znak odpowiadający kątowi wychylenia wskazówki mikroamperomierza. Następnie dostrój generator dźwięku do częstotliwości 2 Hz i za pomocą rezystora trymera R200 ustaw wskaźnik instrumentu na końcowym znaku skali. Następnie, zgodnie z sygnałami generatora dźwięku, wykonaj znaki na skali odpowiadające 5, 30, 40 itd. Do 50 Hz. Później podziel te sekcje skali na 190, 2 lub 5 części.

Następnie przełączyć miernik częstotliwości na drugi podzakres pomiarowy, podać na jego wejście sygnał o częstotliwości 200 Hz. W takim przypadku strzałkę mikroamperomierza należy ustawić na kresce odpowiadającej częstotliwości 20 Hz pierwszego podzakresu. Dokładniej, możesz ustawić go na ten początkowy znak skali, wybierając kondensator C3 lub podłączając równolegle do niego drugi (trzeci itp.), Co nieco zwiększa ich całkowitą pojemność.

Następnie wprowadź sygnał o częstotliwości 200 Hz z generatora na wejście urządzenia i ustaw igłę mikroamperomierza na końcowy znak skali za pomocą rezystora trymera R6. Podobnie dostosuj granice trzeciego podzakresu mierzonej częstotliwości do skali mikroamperomierza - 2...20 kHz. Być może limity pomiaru częstotliwości na podpasmach okażą się inne lub chcesz je zmienić. Zrób to z wyborem kondensatorów czasowych C2-C4.

Możliwe, że chciałbyś zwiększyć czułość miernika częstotliwości. W takim przypadku najprostszy miernik częstotliwości będzie musiał zostać uzupełniony o wzmacniacz sygnału wejściowego, wykorzystujący na przykład tranzystor n-p-n małej mocy lub, jeszcze lepiej, analogowy mikroukład K118UP1G (ryc. 4). Ten mikroukład jest trójstopniowym wzmacniaczem dla kanałów wideo odbiorników telewizyjnych, który ma duży zysk. Jego 14-pinowa obudowa jest taka sama jak w mikroukładzie K155LAZ, ale ma 7. dodatnią moc wyjściową i 14. ujemną moc wyjściową. Przy takim wzmacniaczu czułość miernika częstotliwości wzrośnie do 30 ... 50 mV.

Oscylacje mierzonej częstotliwości mogą być sinusoidalne, prostokątne, piłokształtne - dowolne. Poprzez kondensator C1 wchodzą na wejście (styk 3) mikroukładu DA1, a po wzmocnieniu z wyjścia (styk 10 połączony z stykiem 9) mikroukład przez kondensator C3 dochodzi do wejścia wyzwalacza Schmitta częstotliwości metr. Kondensator C2 eliminuje wewnętrzne ujemne sprzężenie zwrotne, co osłabia właściwości wzmacniające mikroukładu.

Diody VD1, VD2 i rezystor R1 (rys. 2) można teraz usunąć, aw ich miejsce można zamontować układ analogowy DA1 i kondensatory tlenkowe. Układ K118UP1G można zastąpić układem K118UP1V lub K118UP1A. Ale w tym przypadku czułość miernika częstotliwości będzie nieco mniejsza.

Zobacz inne artykuły Sekcja Początkujący amator radiowy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Fotoprzekaźniki kompaktowe o podwyższonym napięciu izolacji 3,75 kV 21.12.2016

Toshiba Electronics Europe wprowadziła dwa nowe bezhalogenowe fotoprzekaźniki z gwarantowanymi napięciami izolacji do 3750 Vrms. Fotoprzekaźniki TLP172AM i TLP172GM są dostępne w 6-pinowych obudowach SO4, które umożliwiają pracę w maksymalnej temperaturze 110 °C.

Oba produkty mogą być używane jako zamienniki przekaźników mechanicznych i są odpowiednie do zastosowań wymagających wysokiej wydajności przełączania, izolacji elektrycznej i zastosowań wysokotemperaturowych. Możliwe zastosowania to urządzenia automatyki przemysłowej, systemy zarządzania bateriami, sprzęt telekomunikacyjny oraz urządzenia Internetu Rzeczy (IoT).

Według Toshiby nowe fotokomórki wykorzystują technologię wielochipową. Są to wysokowydajne, kompatybilne pinowo wersje istniejących urządzeń firmy 2.54SOP - TLP172A i TLP172G. Konstrukcja z podwójną osłoną zwiększa minimalne napięcie izolacji do 3750 Vrms w porównaniu do 1500 Vrms dla istniejących produktów.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ szpiegowskie oko

▪ Ukończono projekt dużej międzyplanetarnej stacji Psyche

▪ Dziura ozonowa ustabilizowała się

▪ Microsoft blokuje instalację Linuksa na swoich tabletach

▪ Dieta warzywna jest dobra na stwardnienie rozsiane

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Ochrona sprzętu elektrycznego. Wybór artykułu

▪ artykuł Nie ingeruj w moje dobro. Popularne wyrażenie

▪ Artykuł Ile osób mieszka na Antarktydzie? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Elektryk do naprawy napowietrznych linii energetycznych. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy