Dwa analogowe liczniki częstotliwości. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Dwa analogowe liczniki częstotliwości. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

Komentarze do artykułu

W generatorze LF [1] częstotliwość sygnału wyjściowego ustawiana jest za pomocą wskazań prostego miernika częstotliwości ze wskaźnikiem zegarowym. Doświadczenie z takim generatorem potwierdziło, że możliwe jest uzyskanie wystarczającej dokładności w ustawianiu częstotliwości. Jednak w niektórych przypadkach, poprzez połączenia pasożytnicze, sam miernik częstotliwości może wprowadzić znaczne zakłócenia w sygnał generatora. Przecież można go uznać za „analogowy” tylko przy pewnych założeniach, ponieważ harmoniczne wyższego rzędu pojawiają się już w wejściowym kształtowniku „meanderu” i dodawane są zakłócenia z pojedynczego wibratora. Dlatego większość analogowych mierników częstotliwości i kombinacji „analogowego miernika częstotliwości z cyfrowym odczytem” lub „cyfrowego z urządzeniem wskazującym” trudno uznać za czysto analogowe.

Dwa liczniki analogowe
Rys.. 1

W urządzeniu analogowym o zwiększonej czułości pożądane jest całkowite unikanie sygnałów impulsowych. Jednym z najprostszych rozwiązań jest pomiar sygnału podawanego przez dzielnik RC za pomocą woltomierza AC. Obwód analogowego miernika częstotliwości jest bardzo prosty (rys. 1). Pojemność Xc kondensatora maleje wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału: Xc = 1/ωС (ω= 2πF), a napięcie na wejściu woltomierza zależy tylko od częstotliwości i napięcia sygnału Uc. Dla sygnału o stałej amplitudzie odczyt woltomierza zmieni się proporcjonalnie do zmiany jego częstotliwości. Zazwyczaj w generatorze zawsze podejmowane są działania mające na celu ustabilizowanie amplitudy sygnału wyjściowego i nie ma trudności z określeniem jego częstotliwości.

Dwa liczniki analogowe
Rys.. 2

Na ryc. 2 przedstawia schemat prostego, czysto analogowego licznika częstotliwości, który nie dodaje żadnych zakłóceń (harmonicznych) do sygnału generatora [1]. Jego cechą, która nie zawsze jest wadą, jest zależna od częstotliwości impedancja wejściowa, która w podzakresie wysokich częstotliwości spada od 20 kΩ przy 10 kHz do 2 kΩ przy 100 kHz. Woltomierz jest wykonany na chipie dwukanałowego detektora/prostownika K157DA1. Drugi kanał służy jako woltomierz sygnału wyjściowego w generatorze.

Układ DA1 zapewnia napięcie wyjściowe co najmniej 10 V, a wybór mikroamperomierzy nie jest trudny. Dlatego diagram pokazuje różne typy - te, które były w sprzedaży. Rezystor zmienny R1 i układ DA2.1 z obwodem OOS odpowiadają R19 i DA5.1 stopnia wyjściowego generatora pokazanego na schemacie na ryc. 2 [1]. Jego zasilanie pochodzi z bipolarnego źródła napięcia +/-17,5 V.

W najprostszych przypadkach lub niewielkich rozmiarach generatora można zrezygnować z jednego mikroamperomierza, podłączając go przełącznikiem do żądanego wyjścia w celu ustawienia częstotliwości lub pomiaru napięcia wyjściowego generatora. Obwody woltomierza są takie same. Rezystory przycinające R12 i R13 służą do kompensacji początkowego napięcia na wyjściu mikroukładu i do linearyzacji początkowej sekcji skali przyrządu.

W mikroamperomierzu należy wymienić wagę, do czego konieczne jest ostrożne otwarcie jej obudowy. Samą skalę można bardzo szybko narysować za pomocą programu FrontDesigner 3.0. Ten zrusyfikowany program jest używany w projektowaniu przednich tablic przyrządów. Należy do tej samej serii, co popularne Layout (do układania PCB) i SPIAN (do rysowania obwodów). Do użytku niekomercyjnego jest rozpowszechniany bezpłatnie i można go łatwo znaleźć w Internecie. Oczywiście pod względem swoich możliwości ustępuje programowi CorelDRAW, ale jest nieporównywalnie łatwiej i szybciej opanować i pracować z nim.

Dwa liczniki analogowe
Rys.. 3

Okazało się, że dogodniejszym rozwiązaniem dla miernika częstotliwości nie jest 100 działek, a 110 działek, co znacznie ułatwia dostrojenie generatora do częstotliwości 1 kHz przy pomiarze współczynnika harmonicznego miliwoltomierzem [2] . Na przykład na ryc. 3 przedstawia szkic panelu czołowego ze skalą miernika częstotliwości analogowej z automatycznym doborem limitu pomiarowego.

Ale jeśli potrzebujesz użyć analogowego miernika częstotliwości jako samodzielnego urządzenia lub zbudować go na przykład w woltomierzu, nie będziesz mógł użyć przełącznika do wyboru zakresu częstotliwości generatora. A ponieważ nie zawsze wiadomo z góry o mierzonym sygnale, pożądane jest automatyczne dobranie limitu pomiaru. Przy tej okazji znaleziono tylko jeden artykuł [3]. Proponowany tam miernik częstotliwości jest nie tylko złożony w konstrukcji, ale może również powodować zauważalne zakłócenia sygnałów impulsowych.

Dwa liczniki analogowe
Rys.. 4

Jeśli w automatycznym przełączaniu zakresów zastosowano dzielnik RC, to również tutaj można osiągnąć znaczne uproszczenie i wyeliminować węzeł z sygnałem impulsowym. Schemat takiego miernika częstotliwości pokazano na ryc. 4. Tutaj obwód RC musi być zaprojektowany do pracy w szerszym zakresie częstotliwości, aby pewnie ustawić granice przełączania - „100 Hz”, „1 kHz” i „10 kHz”. Z wyjścia obwodu RC sygnał jest podawany przez prostownik na układzie K157DA1 (DA1) do komparatorów układu DA3 (LM324N). Progi komparatora ustawiane są za pomocą trymerów R30 (podzakres do 100 kHz), R32 (do 10 kHz) i R33 (do 1 kHz). Przy bardzo niskich częstotliwościach lub przy niskim poziomie sygnału wszystkie komparatory są wyłączone, a diody LED nie świecą. Przy sygnale o częstotliwości poniżej 100 Hz i napięciu większym niż 50 ... 70 mV zapala się czerwona dioda LED HL4 („100 Hz”). Napięcie zasilania - +/-15 V.

Dwa liczniki analogowe
Rys.. 5

Na ryc. Rysunek 5 przedstawia rysunek płytki drukowanej dla analogowego automatycznego miernika częstotliwości. Do okablowania przewodów PCB wykorzystano program Sprint Layout 3.0; wielu producentów PCB akceptuje rysunki elektroniczne w tym formacie.

Dwa liczniki analogowe
Rys.. 6

Wygląd zespołu analogowego miernika częstotliwości pokazano na zdjęciu ryc. 6.

Produkowane urządzenie jest skonfigurowane w następujący sposób. Przed strojeniem lepiej odlutować jeden z przewodów z mikroamperomierza PA1, aby przypadkowo go nie wyłączyć. Rezystor trymera R28 musi być ustawiony w pozycji maksymalnej rezystancji.

Podczas regulacji wykorzystywany jest sygnał z generatora o napięciu 1 V. Przy częstotliwości 100 kHz rezystor trymujący R12 ustawia napięcie 8 V na wyjściu 10 detektora DA2. Następnie przy częstotliwości 10 kHz próg działania komparatora DA3.1 jest precyzyjnie ustawiany przez rezystor R30 tak, że dioda HL2 zgaśnie i zapali się HL1 („100 kHz”). Rodzaj diody LED nie ma znaczenia. Wskazane jest umieszczenie diody LED HL100 w najniższym zakresie częstotliwości („4 Hz”) na czerwono, z częstotliwością do 1 kHz (HL3) - żółtym, z częstotliwością do 10 kHz (HL2) - zielonym. Dla podzakresu najwyższych częstotliwości (do 100 kHz) można ustawić niebieską diodę LED HL1.

Z wyjścia komparatora DA3.1 sygnał sterujący jest podawany do klucza elektronicznego VT3, który łączy rezystory odpowiadające podzakresowi w dzielniku RC (C11R13R14). Następnie przy częstotliwościach 1 kHz i 100 Hz ustawia się progi działania komparatorów DA3.2 (rezystor R32) i DA3.3 (R33). Komparator DA3.4 wyłącza diodę LED HL4 przy bardzo niskich poziomach sygnału wejściowego, tak jak ma to miejsce w przemysłowym INI C6-11. Próg jego działania można ustawić wybierając rezystor R34. KT3102G działa całkiem zadowalająco jako klucze elektroniczne, ale można również użyć innych tranzystorów krzemowych.

W najniższym podzakresie częstotliwości, gdy wszystkie przełączniki elektroniczne są otwarte, rezystancja w dzielniku RC jest określana przez rezystory R22, R23. Przy częstotliwości 90 Hz rezystor trymujący R23 ustawia napięcie na styku 12 układu DA2 na 2,5 V. Po uruchomieniu komparatora DA3.3 klucz elektroniczny VT5 łączy dodatkowy obwód z R22, R23 równolegle z rezystorami R20, R21. Następnie przy częstotliwości 900 Hz ustawiane jest takie samo napięcie jak przy 90 Hz za pomocą rezystora strojenia R21. W następnym podzakresie (do 10 kHz) rezystor dostrajający R17 osiąga to samo napięcie przy częstotliwości 9 kHz, a na koniec tę samą regulację przeprowadza się za pomocą rezystora R14 z częstotliwością 90 kHz. Częstotliwości sterowania są wybierane poniżej maksimum, aby nie następowało automatyczne przełączanie zakresów.

Następnie podłącza się głowicę pomiarową i sygnałem o częstotliwości 500 Hz odczyty urządzenia są dokładnie ustawiane za pomocą rezystora strojenia R28. Ich zgodność sprawdzana jest przy częstotliwości 200 Hz iw razie potrzeby dokonywana jest korekta za pomocą rezystora strojenia R18. Następnie należy sprawdzić dokładność wagi we wszystkich zakresach.

Na wejście miernika częstotliwości „A” (do kondensatorów C10 i C11) należy podać sygnał o stałym napięciu, ponieważ zmiana napięcia na wejściu miernika częstotliwości wprowadza proporcjonalny błąd w jego odczytach. Bez automatycznej kontroli wzmocnienia nie będzie to możliwe tutaj. Woltomierz [2] posiada już bardzo dobry autoregulator (ARUR) do automatycznej kalibracji miernika zniekształceń nieliniowych, w innych przypadkach konieczne jest zainstalowanie na wejściu ARURa bezwładnościowego. Nie ma potrzeby osiągania bardzo małych zniekształceń wprowadzanych przez autoregulator, ani pewnych charakterystyk dynamicznych [4], ale charakterystyka stabilizacji poziomu powinna być pozioma w całym zakresie mierzonych napięć.

W tym pokazanym na ryc. 4 obwodu miernika częstotliwości niskiej częstotliwości (do 100 kHz), prosty autoregulator na wejściu zapewnia dokładność odczytów parametrów wystarczającą do amatorskiej praktyki radiowej przy napięciu sygnału w zakresie 0,1 ... 10 V .
Zniekształcenia wprowadzane przez autoregulator nie pozwalają na zastosowanie go w urządzeniach do nagrywania i odtwarzania muzyki, ale z powodzeniem radzi sobie z zadaniem AGC w tego typu urządzeniach pomiarowych. Aby nie lekceważyć odczytów przy wysokich częstotliwościach (50 ... 100 kHz), w ARUR musiał zostać zastosowany wzmacniacz operacyjny wyższej częstotliwości K544UD2A (DA1). Rezystor dostrajający R2 ustawia próg stabilizacji poziomu, osiągając napięcie wyjściowe około 1 V przy napięciu wejściowym 0,1...10 V. Odchylenie od tej wartości będzie głównie określać błąd pomiaru.

Konfigurowanie takich urządzeń za pomocą oscyloskopów cyfrowych, których zalety są znane, jest bardzo wygodne. HAM-y były kiedyś odstraszane przez wysokie ceny, ale obecnie na rynku dostępne są stosunkowo niedrogie oscyloskopy cyfrowe. Tak więc dwukanałowy oscyloskop PDS 5022S (do 20 MHz) firmy Owon z dużym kolorowym wyświetlaczem (7,8 cala) lub podobny oscyloskop ASK-2525 jest tańszy niż dobrze znany jednokanałowy C1-94. Oczywiście wspomniane urządzenia nie są dostępne dla każdego, ale przy pomocy takiego oscyloskopu ustawienie niektórych urządzeń, jak np. natychmiast widoczne. Cztery oscylogramy można zapisać i w razie potrzeby wywołać na monitorze lub nagrać na komputerze.

literatura

1. Kuzniecow E. Generator pomiarowy niskiej częstotliwości z analogowym miernikiem częstotliwości. - Radio, 2008, nr 1, s. 19-21.
2. Kuzniecow E. Woltomierz - INI z
automatyczny wybór limitu pomiaru. - Radio, 2008, nr 5, s. 19-22, nr 6, s. 19-21.
3. Griev Yu Analogowy miernik częstotliwości z automatycznym wyborem limitu pomiaru: Sob. „Pomóc radioamatorowi”, tom. 108, s. 40-51. - M.: Patriota, 1990.
4. E. Kuzniecow Automatyczne regulatory poziomu sygnałów audio. - Radio, 1998, nr 9, s. 16-19.

Autor: E. Kuzniecow, Moskwa; Publikacja: radioradar.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Projekt Proba-3 - sztuczne zaćmienie słońca 12.01.2024

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wprowadza innowacyjny projekt o nazwie Proba-3, którego celem jest stworzenie pierwszego sztucznego zaćmienia Słońca w kosmosie. Ten ambitny projekt, rozwijany przez ostatnie 14 lat, ma na celu bardziej szczegółowe zbadanie korony słonecznej, obszaru tradycyjnie niedostępnego do obserwacji z powierzchni Ziemi.

Projekt Proba-3 jest ważnym kamieniem milowym w badaniach zjawisk kosmicznych. Stworzenie sztucznego zaćmienia słońca otwiera przed nauką nowe horyzonty i dostarczy unikalnych danych pozwalających na głębsze zrozumienie tajemnic korony słonecznej.

Innowacyjny aparat Proba-3 składa się z dwóch części, które zostaną wysłane w przestrzeń kosmiczną, a następnie rozdzielone, aby synchronicznie poruszać się po Ziemi. Jeden z modułów będzie emulował dysk księżycowy zasłaniający Słońce, natomiast drugi, wyposażony w koronograf, będzie rejestrował w tym czasie promieniowanie korony słonecznej. Obydwa pojazdy, oddalone od siebie o 144 metry, będą utrzymywać tę konfigurację przez 6 godzin, wykonując pełny przelot obok Ziemi w 19,5 godziny.

Stworzenie sztucznego zaćmienia słońca otworzy przed astronomami nowe możliwości, dostarczając unikalnych danych o koronie słonecznej, które wcześniej były niedostępne do badań. Planowane wystrzelenie Proba-3 na indyjskiej rakiecie nośnej PSLV we wrześniu 2024 r. będzie znaczącym krokiem w poszerzaniu naszej wiedzy na temat tajemniczej natury korony słonecznej, umożliwiając szczegółowe obserwacje nieograniczone naturalnymi ograniczeniami Ziemi.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Dysk twardy Seagate Innov8 8 TB do komputerów stacjonarnych

▪ Chmury przepowiadają trzęsienie ziemi

▪ Pociąg Maglev z prędkością do 1000 km/h

▪ Magnes na atak serca

▪ Paliwo z fotosyntezy

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Notatki z wykładów, ściągawki. Wybór artykułu

▪ artykuł Fischera Emila. Biografia naukowca

▪ artykuł Który artysta zaoszczędził pieniądze na wysyłce, po prostu malując znaczki na kopertach? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Operator komputerów. Opis pracy