|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Miernik częstotliwości - skala cyfrowa na PIC16CE625. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Proponowane urządzenie jest kontynuacją szeregu amatorskich prac nad mikroprocesorami i może być wykorzystywane jako miernik częstotliwości domowego laboratorium lub cyfrowa waga dla wszelkiego rodzaju urządzeń komunikacyjnych i radiowych. Mimo prostego schematu urządzenie różni się od dotychczas publikowanych konstrukcji możliwością pomiaru częstotliwości aż do zakresu mikrofal, wysoką rozdzielczością oraz możliwością wprowadzenia do pamięci sterownika wartości kilku częstotliwości pośrednich. Urządzenie pozwala na pomiar częstotliwości sygnału w zakresie od 0,1 Hz do 40 MHz. Poziom sygnału wejściowego może mieścić się w zakresie 100...200 mV. Rozdzielczość urządzenia wynosi 100,1, 0,1 Hz przy czasie pomiaru odpowiednio 0,1, 1, 10 s. Liczba cyfr wskaźnika wynosi 8. Napięcie zasilania urządzenia wynosi 7,5 ... 14 V, a pobór prądu zależy od liczby segmentów roboczych, ale nie przekracza 130 mA. Używając zewnętrznego dzielnika mikrofalowego o współczynniku podziału w zakresie od 1 do 255, można mierzyć częstotliwości powyżej 40 MHz. Zasada działania miernika częstotliwości jest klasyczna: pomiar liczby impulsów sygnału wejściowego w określonym przedziale czasu. Limit 10 s służy do dokładnych pomiarów niskich częstotliwości. W trybie wagi cyfrowej czas pomiaru urządzenia wynosi 0,1 lub 1 s. W nieulotnej pamięci wagi cyfrowej można zapisać do 15 wartości częstotliwości pośrednich w zakresie od 0 do 99 999 999 Hz. W takim przypadku odczyty wskaźników zostaną określone na podstawie wzoru
gdzie Fin - częstotliwość wejściowa; Kd - współczynnik podziału przegrody zewnętrznej; Fp - częstotliwość pośrednia. Odejmowanie odbywa się w wartości bezwzględnej, tzn. mniejsza wartość jest odejmowana od większej wartości. Częstotliwości pośrednie, współczynnik podziału zastosowanego dzielnika zewnętrznego oraz stałe kalibracyjne mogą być ustawiane i zmieniane przez użytkownika bez użycia jakichkolwiek dodatkowych urządzeń. Wszystkie te dane są przechowywane w nieulotnej pamięci kontrolera PIC. Daje również możliwość programowej kalibracji częstotliwości, co pozwala na zastosowanie w urządzeniu referencyjnego rezonatora kwarcowego w zakresie częstotliwości 3,9...4,1 MHz. Schemat ideowy urządzenia pokazano na rys.1.
Sygnał mierzonej częstotliwości jest podawany do kształtownika wejściowego, wykonanego na tranzystorze VT1 i elemencie chipowym DD1. Diody VD1 i VD2 ograniczają amplitudę sygnału wejściowego do 0,7 V. W przypadku sinusoidalnego sygnału wejściowego dolna granica mierzonych częstotliwości jest określona przez pojemność kondensatorów C4 i C5 oraz przy określonych wartościach na schemacie jest to 10 Hz. Z wyjścia układu DDI generowane impulsy przesyłane są do kontrolera PIC DD2. Odpowiednio duża obciążalność jego wyjść umożliwiła bezpośrednie podłączenie do niego katod wskaźnika HG1. Anody wskaźnika są połączone przez kompozytowe popychacze emiterów na tranzystorach VT2-VT17 z wyjściami licznika DD3, który skanuje bity. Taki schemat pozwala na zasilanie wskaźnika niestabilizowanym napięciem, co znacznie ułatwia reżim termiczny mikroukładu DA1 i praktycznie eliminuje wpływ skoków prądu podczas przełączania wyładowań wskaźnika na działanie sterownika wejściowego. Impedancja wejściowa kształtownika jest niska, dlatego w celu rozszerzenia możliwości urządzenia i wyeliminowania wpływu pojemności kabla podłącza się do niego zewnętrzną sondę. Jego schemat pokazano na ryc. 2.
Impedancja wejściowa sondy wynosi około 500 kOhm, rezystancja wyjściowa wynosi 50 ... 100 Ohm. Wzmocnienie wynosi około 2, a górna granica pasma wynosi 100 ... 150 MHz. Diody VD1, VD2 chronią tranzystor polowy przed awarią, gdy na wejście dostanie się wysokie napięcie. Sterowanie urządzeniem odbywa się za pomocą trzech przycisków wyświetlanych na przednim panelu oraz pięciu przełączników. Przyciskami SB1, SB2, SB3 wybieramy czas pomiaru odpowiednio 0,1, 1 lub 10 s. Nowa wartość częstotliwości na wskaźniku pojawi się na wskaźniku po upływie wybranego interwału po zwolnieniu przycisku. Jeśli naciśniesz i przytrzymasz jeden z tych przycisków, aktualna wartość częstotliwości zostanie ustalona na wskaźniku. Podczas korzystania z zewnętrznego dzielnika zmienia się cena najmniej znaczącej cyfry miernika częstotliwości. Jeżeli jego współczynnik podziału mieści się w przedziale od 3 do 20, to cena rozładowania spada 10-krotnie, jeżeli Kd jest powyżej 20, to 100-krotnie w dowolnym momencie pomiaru. Jeżeli Kd = 2, cena rozładowania nie zmienia się. Stan zwarty łącznika SA1 odpowiada pracy urządzenia z zewnętrznym dzielnikiem mikrofalowym, a stan rozwarty - bez niego. Przełączniki SA2-SA5 służą do wyboru jednej z 15 zaprogramowanych wartości IF. Odpowiedni numer IF jest wybierany w kodzie binarnym (1-2-4-8). Jeśli przełączniki SA2-SA5 są otwarte, IF = 0 (tryb licznika częstotliwości). Wyjścia przełącznika SA1 można doprowadzić do wolnych styków złącza, które zawiera dzielnik mikrofalowy. Pomiędzy tymi stykami na współpracującej części złącza należy założyć zworkę. W ten sposób połączenie rozdzielacza zostanie określone automatycznie. W przypadku konieczności zdalnej zmiany numeru FC, np. podczas przełączania zakresów odbiornika, można zastosować przekaźniki elektromagnetyczne jako SA2-SA5. Miernik częstotliwości montowany jest na płytce drukowanej o wymiarach 107x46 mm z jednostronnie foliowanej folii z włókna szklanego. Układ przewodów i rozmieszczenie części na płytce pokazano na ryc. 3.
Wszystkie stałe rezystory MLT 0,125, trymer - SPZ-19a. Kondensatory stałe - KM, tuning - KT4-21, tlenek - K50-35. Tranzystor VT1 dowolny npn o częstotliwości odcięcia co najmniej 600 MHz. Tranzystory VT10 - VT17 o dopuszczalnym prądzie co najmniej 300 mA. Wskaźnik HG1 - ośmiocyfrowa dioda LED, z kropkami dziesiętnymi po prawej stronie cyfr. Jego konstrukcja może być dowolna, na przykład złożona z jednocyfrowych wskaźników ze wspólną anodą. Chip DD1 KR1554TL2 można zastąpić KR1554TLZ, ale będzie to wymagało dostosowania wzoru płytki drukowanej. Niewykorzystane wyjścia elementów mikroukładu należy podłączyć do szyny zasilającej +5 V. Zastosowanie analogów TTL w tym obwodzie obniża górną granicę częstotliwości pracy urządzenia do 10-60 MHz. Tranzystor VT1 zdalnej sondy - tranzystor polowy z izolowaną bramką, kanałem typu n i napięciem bramki-źródła 0 ... 2 V przy prądzie drenu 5 mA - KP305A, B, V; KP313A, B; VT2 - o częstotliwości odcięcia co najmniej 600 MHz. Rezystor R1 montowany jest bezpośrednio w części pinowej złącza XP1. Rysunek płytki PCB sondy i położenie części pokazano na ryc. cztery.
Sonda jest zamontowana w metalowej obudowie. Pożądane jest również ekranowanie miernika częstotliwości, zwłaszcza jeśli urządzenie będzie używane jako waga cyfrowa. Zasilacz może być dowolny niestabilizowany o napięciu wyjściowym 7,5 ... 14 V i prądzie obciążenia do 150 mA. Podczas regulacji miernika częstotliwości poprzez regulację rezystora R2 osiąga się maksymalną czułość urządzenia przy wysokich częstotliwościach. Napięcie na kolektorze tranzystora VT1 powinno wynosić około 2,5 V. Ustawienie zdalnej sondy polega na ustawieniu prądu każdego tranzystora na około 5 mA. Są one odsłonięte przez podniesienie R3. Napięcie na kolektorze VT2 powinno wynosić 4 V. Następnie za pomocą przycisków SB1-SB3 należy ustawić wymagane wartości parametrów miernika częstotliwości w trybie serwisowym. Aby wejść w ten tryb, naciśnij jednocześnie trzy przyciski. W takim przypadku na wskaźniku zostanie wyświetlona wartość czasu pomiaru, który zostanie wybrany domyślnie po włączeniu urządzenia. Naciskając przycisk SB1 lub SB2 można wybrać jedną z trzech wartości – 0,1 s, 1 s lub 10 s. Następnie naciśnij przycisk SB3. W takim przypadku wybrana wartość jest zapisywana w pamięci nieulotnej, a wskaźnik pokazuje wartość dzielnika dzielnika mikrofalowego, który będzie używany z urządzeniem. Możesz zmienić jego wartość naciskając SB1 lub SB2, a następnie potwierdzić wybór naciskając SB3. Jeśli jeden lub więcej przełączników SA2-SA5 jest zamkniętych, na wskaźniku pojawia się numer aktywowanego falownika i jego znak (stylizowany + lub -). Znak wybiera się naciskając przycisk SB1 lub SB2, naciśnięcie SB3 potwierdza wybór, a na wskaźniku pojawia się wartość IF, którą można zmienić naciskając ponownie SB1 lub SB2. Szybkość zmian będzie rosła wraz z czasem wciśnięcia przycisku, tzn. im dłużej przycisk będzie wciśnięty, tym szybciej będzie się zmieniać odczyt. Cena najmniej znaczącego bitu wynosi 1 Hz. Potwierdzenie wyboru odbywa się podobnie jak w poprzednich trybach - wciśnięcie SB3. Następnie wskaźnik pokazuje napis „SETUP”. Jeśli nie naciśniesz żadnego z przycisków, po około 3 sekundach urządzenie przejdzie do trybu pomiarowego z nowo wybranymi parametrami. Aby wejść do „SETUP”, naciśnij SB3. W tym trybie przeprowadzana jest kalibracja programowa urządzenia dla konkretnego zastosowanego rezonatora. Może to być konieczne, ponieważ w tym obwodzie jest wzbudzany przy równoległej częstotliwości rezonansowej, a rezonatory są zwykle wskazywane przy częstotliwości szeregowej, która może różnić się o kilka kiloherców. Kalibracja odbywa się poprzez wybranie dziewięciu stałych, które określają długość przedziałów pomiarowych. Stałe C1, C2 i C3 określają przedział 0,1 s; C4, C5 i C6 - 1 s oraz C7, C8 i C9 - 10 s. C1, C4, C7 służą do dokładnej kalibracji zakresu; C2, C5 i C8 - dla średniej; C3, C6 i C9 - dla szorstkiego. C1, C4 i C7 mogą zmieniać się od 0 do 17. Zwiększanie lub zmniejszanie ich o jeden zwiększa lub zmniejsza odpowiedni przedział o 1 µs (na cykl maszyny). C2, C5 i C8 przyjmują wartość od 0 do 255. Zmiana ich o jeden zmienia interwał o 18 µs. C3, C6 i C9 mogą również wynosić od 0 do 255 i powodować jeszcze bardziej zgrubną zmianę interwału. Wartości wszystkich stałych wprowadza się sekwencyjnie, podobnie jak w poprzednich trybach. Po wpisaniu C9 urządzenie przechodzi do trybu pomiarowego. Jeżeli częstotliwość oscylacji rezonatora kwarcowego wynosi dokładnie 4 MHz, to stałe powinny mieć następujące wartości: С1=9, С2=99, C3=2, С4=13, С5=17, С6=199, С7=17, С8=215, С9=117. W wersji autorskiej częstotliwość kwarcu wynosi 4 001 Hz, a stałe są nieco inne: С1=1, С2=101, C3=2, С4=5, С5=33, С6=199, С7=5, С8=117, С9=118. Aby skalibrować urządzenie, musisz mieć miernik częstotliwości odniesienia i generator. Na początku za pomocą przyrządu wzorcowego zmierzyć częstotliwość generowania rezonatora kwarcowego w przyrządzie. W takim przypadku wirnik kondensatora C7 powinien znajdować się w położeniu środkowym. Miernik częstotliwości jest podłączony do punktu X1. Zmierzoną wartość zaokrągla się do najbliższej wielokrotności 40 Hz, np. 4 000 000, 4 000 040, 4 000 080 itd. Następnie zdalna sonda urządzenia jest podłączana do punktu X1 i odczyty są rejestrowane na wszystkich trzech granicach. Jeżeli odczyty różnią się od wartości mierzonej należy wejść w tryb serwisowy, następnie „SETUP” i zmienić wartości stałych. W tym przypadku należy przestrzegać zasady - zmieniając czas trwania interwału 0,1 s o 1 μs, czas trwania interwału 1 s należy zmienić na 10 μs, a 10 s - na 100 μs. W przeciwnym razie odczyty urządzenia w różnych granicach mogą nie odpowiadać sobie. Po kilku próbach i błędach wpływ stałych na odczyty staje się jasny. W ten sposób uzyskuje się odczyty rzeczywistej częstotliwości generowania. Jak wspomniano powyżej, musi to być koniecznie wielokrotność 40 Hz. W wersji autorskiej odczyty urządzenia z interwałem pomiarowym 10 s wynoszą 4.001.120.0; z przerwą 1 s - 4.001.120; oraz w odstępie 0,1 s - 4.001.1. Po kalibracji podłącz to urządzenie i miernik częstotliwości odniesienia do generatora sygnału o częstotliwości 20 ... 40 MHz i amplitudzie 0,2 ... 0,5 V i porównaj odczyty na wszystkich granicach. Jeśli odczyty nie odpowiadają sobie na różnych granicach, oznacza to, że popełniono błąd przy wprowadzaniu stałych i operację należy powtórzyć. Ostateczną dokładną zgodność odczytów z częstotliwością uzyskuje się poprzez regulację kondensatora C7. Jeżeli zakres jego zmian jest niewystarczający, należy skorygować stałe w sposób opisany powyżej. Proces kalibracji jest dość skomplikowany, ale potrzeba jej wykonania może zaistnieć tylko raz po wyprodukowaniu urządzenia. Autorskie wartości wszystkich stałych i parametrów w pamięci nieulotnej można w razie potrzeby przywrócić, wpisując wartość C3 z zakresu od 128 do 255. Jeden z możliwych schematów dzielnika mikrofalowego przez 10 jest zamieszczony na stronie autora . Kody programu sterującego mikrokontrolera Autor: N. Chlyupin
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Ustalono główną cząsteczkę Wszechświata ▪ Telewizory 9000K UHD z serii Samsung F4 ▪ Samochód zrozumie, że kierowca rozmawia przez telefon komórkowy ▪ 35 minut chodzenia dziennie zmniejsza ryzyko udaru mózgu
▪ sekcja serwisu Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki. Wybór artykułu ▪ artykuł Po półmetku ziemskiego życia znalazłem się w ponurym lesie. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Jak długo istnieje tkactwo? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Ile energii słonecznej uderza w Ziemię? Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony