|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Radioamatorski licznik częstotliwości. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Czytelnikom proponujemy opis amatorskiego miernika częstotliwości na mikrokontrolerze AT89C52-24JC oraz dwie przystawki, za pomocą których oprócz pomiaru częstotliwości i czasu trwania impulsu można zmierzyć pojemność i indukcyjność elementów. W ciągu ostatnich kilku lat w periodykach ukazało się kilka publikacji poświęconych opisowi amatorskich mierników częstotliwości zbudowanych w oparciu o mikrokomputery jednoukładowe. Zalety takich projektów są oczywiste: liczba zastosowanych mikroukładów jest zmniejszona, a co za tym idzie, wymiary i zużycie energii są zmniejszone, łatwość montażu i regulacji urządzenia, które jest dostępne do powtórzenia nawet dla początkujących radioamatorów. Ponadto modernizacja i zwiększenie funkcji serwisowych staje się możliwe tylko poprzez zmianę programu sterującego. Miernik częstotliwości jest przeznaczony do użytku w amatorskiej praktyce radiowej. Pozwala mierzyć:
Miernik częstotliwości może być również używany jako cyfrowa skala do odbiorników radiowych. Za pomocą dodatkowych przystawek miernik częstotliwości może mierzyć pojemność kondensatorów oraz indukcyjność dławików i cewek. Główne cechy techniczne
Częstotliwościomierz (jego schemat przedstawiono na rys. 1) składa się z komparatora sygnału, przełącznika trybu pracy, synchronizatora cyklu pomiarowego, licznika impulsów, mikrokontrolera, klawiatury, wskaźnika ciekłokrystalicznego oraz stabilizatora mocy.
Stopień wejściowy oparty jest na komparatorze Analog Devices AD8561AR (DA1). Ten komparator ma typowe opóźnienie około 7 ns. Sygnał wejściowy podawany jest na złącze XP1 i doprowadzony do obwodu ochronnego R1VD1VD2 oraz komparatora DA1. Rezystory R4, R5 tworzą histerezę komparatora, aby wyeliminować pojawianie się drgań przy wolno zmieniających się sygnałach. Na wyjściu komparatora sygnał jest reprezentowany przez parę przeciwfazowych poziomów logicznych, zgodnych z poziomami układów logicznych miernika częstotliwości. Przełączanie trybu pracy odbywa się na multiplekserze cyfrowym DD2. Przełącznik przełącza sygnały zgodnie z wybranym trybem pracy miernika częstotliwości. Synchronizator (elementy DD1.2, DD1.3, DD4) generuje sygnały początku i końca cyklu pomiarowego. Licznik impulsów (DD3) zlicza liczbę impulsów w sygnale wejściowym lub impulsów roboczych podczas pomiaru szerokości impulsu. Mikrokontroler (DD5) firmy ATMEL AT89C52-24JC zarządza wszystkimi elementami urządzenia: przełącznikiem trybu pracy, wskaźnikiem, klawiaturą. Częstotliwość zegara 10 MHz dla mikrokontrolera jest ustalana przez rezonator kwarcowy BQ1. Podczas ustawiania i sprawdzania miernika częstotliwości częstotliwość zegara mikrokontrolera jest regulowana przez kondensator C6 do wartości dokładnie 10 MHz za pomocą przemysłowego miernika częstotliwości. Sygnał z rezonatora kwarcowego mikrokontrolera (sygnał BF) służy również do pomiaru czasu trwania impulsu. W tym przypadku okres powtarzania impulsów wypełniających wynosi 100 ns. Zatem błąd pomiaru czasu trwania impulsu również nie przekracza tej wartości. Mikrokontroler pracuje z wykorzystaniem wewnętrznej pamięci programu (pin 35 DD5 jest podłączony do szyny +5V). Gdy miernik częstotliwości jest włączony, mikrokontroler jest resetowany do stanu początkowego przez spadek napięcia przekazywany przez kondensator C5. Klawiatura (przyciski SB1, SB2) służy do wyboru trybów pracy i parametrów miernika częstotliwości. Przycisk SB1 („Tryb”) wybiera tryb pracy, przycisk SB2 („Parametry”) wybiera parametr trybu. Np. przyciskiem SB1 ustaw tryb „Pomiar częstotliwości”, a przyciskiem SB2 wybierz wartość parametru „Czas pomiaru” – 10 s. Po około 1 s od wybrania trybu pracy lub parametru częstościomierz automatycznie przechodzi do pomiaru. Jako wskaźnik zastosowano alfanumeryczny moduł LCD ITM1602ASR z dwoma wierszami po 16 znaków. W pierwszym wierszu wyświetlany jest tryb pracy i parametry miernika częstotliwości, w drugim wierszu wartość mierzona. Rezystor trymera R8 można wykorzystać do regulacji kontrastu obrazu wskaźnika. Wskaźnik podłącza się do złącza XS3 i instaluje bezpośrednio na płytce. Wskaźnik podłączony dodatkowym kablem może być umieszczony w innym miejscu na życzenie użytkownika. W zespole stabilizacji napięcia zasilania zastosowano integralny stabilizator DA2. Napięcie zasilania z zewnętrznego źródła podawane jest na złącze XP2. Kondensatory C15, C16 - filtr wejściowy; C13, C14 - filtr wyjściowy stabilizatora. Kondensatory C7 - C12 - blokujące, są instalowane w pobliżu mikroukładów. Miernik częstotliwości wykorzystuje domowe mikroukłady z serii KR1533 (import analogowy - 74ALS). Układ 74NS4040 o maksymalnej częstotliwości 50 MHz służy jako licznik impulsów, co ogranicza zakres pomiaru częstotliwości. Rozważ działanie miernika częstotliwości w trybie pomiaru częstotliwości sygnału wejściowego. Sygnał z komparatora (obwód F1) podawany jest na przełącznik trybu pracy (pin 4 DD2). Mikrokontroler ustawia poziomy logiczne sygnałów A=0 i B=1, a następnie wydaje sygnał START (log.1), który inicjuje proces pomiarowy. Wyzwalacz DD4.1 przełącza i przepuszcza sygnał na wyjście przełącznika (pin 7 DD2) oraz wejście licznika impulsów (pin 10 DD3). Mikrokontroler generuje interwał czasowy np. o czasie trwania 1 s (sygnał TW). W tym czasie dozwolony jest sygnał wejściowy z wyjścia komparatora do wejściowego licznika impulsów. Impulsy przepełnienia licznika DD3 są zliczane przez timer/licznik 1 mikrokontrolera. Po odczekaniu przez mikrokontroler określonego czasu komparator zatrzaskuje swoje wyjście (pin 5 DAI - LATCH) i zatrzymuje się zliczanie impulsów sygnału wejściowego. Mikrokontroler ustawia poziomy logiczne sygnałów A=1, B=1 i odczytuje skumulowaną liczbę z licznika impulsów (DD3) za pomocą impulsów „zliczających” (sygnał CP). Mikrokontroler oblicza całkowitą liczbę impulsów w liczniku impulsów dla wybranego przedziału czasu (a jest to częstotliwość sygnału) za pomocą wzoru X 1048576+ Y 4096 + Z, gdzie X jest zawartością górnych 8 bitów timera/licznika 1 mikrokontrolera; Y jest zawartością dolnych 8 bitów timera/licznika 1 mikrokontrolera; Z - zawartość licznika impulsów (DD3). Jeśli częstotliwość wejściowa jest bardzo wysoka, licznik/timer 1 mikrokontrolera może się przepełnić. W tym przypadku mikrokontroler dodaje liczbę 268435456 do wyniku uzyskanego według poprzedniego wzoru. Rozważ działanie miernika częstotliwości na przykładzie pomiaru czasu trwania impulsu o dodatniej polaryzacji. Sygnały wyjściowe komparatora (sygnał F1 dla impulsu dodatniego lub sygnał F2 dla impulsu ujemnego) są wysyłane do przełącznika trybu pracy (DD2). Mikrokontroler ustawia poziomy logiczne sygnałów A - 0, B - 0. Następnie wydawany jest sygnał do ustawienia wyzwalacza DD4.1 w pojedynczy stan (sygnał WR/CM). Następnie wydawany jest sygnał START (log. 1) odpowiadający początkowi pomiaru. Mikrokontroler oczekuje na przełączenie wyzwalacza DD4.2. Wyzwalacz DD4.1 umożliwia przejście impulsów napełniania z elementu DD1.1 na wyjście przełącznika (pin 7 DD2). Wraz z nadejściem impulsu sygnału wejściowego impulsy napełniania (sygnał BF) podawane są na wejście licznika impulsów (pin 10 DD3) poprzez element DD1.1 i przełącznik. Impulsy przepełnienia licznika DD3 są zliczane przez timer/licznik 1 mikrokontrolera. Po zakończeniu impulsu sygnału wejściowego wyzwalacz DD4.1 przechodzi w stan przeciwny i zatrzymuje się zliczanie impulsów napełniania. Na sygnale END mikrokontroler ustawia sygnały A=1, B=1 i odczytuje wartość skumulowaną z licznika impulsów (DD3) za pomocą impulsów zliczających (sygnał CP). Mikrokontroler oblicza czas trwania mierzonego impulsu według wzoru (X 1048576 + Y 4096 + Z)x100, gdzie X - zawartość starszych 8 bitów timera/licznika pierwszego mikrokontrolera; Y - zawartość dolnych 8 bitów timera/licznika pierwszego mikrokontrolera; Z - zawartość licznika impulsów DD3; 100 - okres powtarzania impulsów napełniania, równy 100 ns. Zatem podczas pomiaru czasu trwania impulsu bramką czasową jest sam impuls. Aby określić czas trwania impulsu ujemnego, mikrokontroler ustawi poziomy logiczne sygnałów A = 1, B = 0. Oprogramowanie jest napisane w języku "C" dla mikrokontrolerów z rodziny MCS-51. Konstrukcyjnie miernik częstotliwości jest wykonany na dwustronnej płytce drukowanej (ryc. 2), na której zamontowane są wszystkie elementy (ryc. 3), z wyjątkiem wskaźnika.
na ryc. 2 okrągłe podkładki, warunkowo pokazane bez otworów, są połączone z odpowiednimi podkładkami na odwrotnej stronie płytki za pomocą metalizowanych przelotek. W amatorskiej produkcji płytek drukowanych metalizację zastępuje się cienkimi przewodnikami.
Odłączane złącza - PLS-2, PBS-14, a także gniazdo PLCC-44 do instalacji DD5. Ustawianie licznika częstotliwości Po złożeniu miernika częstotliwości konieczne jest wykonanie trzech operacji regulacyjnych. 1. Kontrast wskaźnika jest regulowany po doprowadzeniu zasilania do miernika częstotliwości poprzez regulację rezystora strojenia R8. 2. Aby ustawić częstotliwość oscylatora kwarcowego mikrokontrolera, wymagany jest dostęp do kondensatora regulacji częstotliwości. Dlatego też, gdy miernik częstotliwości jest wyłączony, moduł wskaźnika jest usuwany z płytki, a następnie trzymając wciśnięty przycisk SB1, miernik częstotliwości jest włączany. Przy minimalnym sprzężeniu pojemnościowym wejścia przykładowego miernika częstotliwości z punktem BF (rys. 3), regulując kondensator C6, częstotliwość generatora ustawia się dokładnie na 10 MHz. 3. Ustawienie komparatora w stopniu wejściowym odbywa się bez podania sygnału na złącze miernika częstotliwości. Po włączeniu zasilania urządzenia należy najpierw przekręcić suwak rezystora R6 do skrajnej lewej pozycji, a następnie powoli obracać suwak w prawo, aż na wskaźniku pojawi się komunikat „BRAK SYGNAŁU”. Poniżej znajduje się opis trybów pracy licznika częstotliwości. Tryb skali cyfrowej Przycisk „MODE” ustawia tryb „SKALA CYFROWA”. Przycisk „PARAMETR” wybiera parametr trybu – częstotliwość toru IF. Częstotliwość tę można wybrać spośród następujących wartości: +455 kHz; -455kHz; +465kHz; -465kHz; +500kHz; -500kHz. Znak przed wartością cyfrową Ff wskazuje operację, którą wykonuje licznik częstotliwości. Jeśli znakiem jest „+”, to częstotliwość Fpch jest dodawana do mierzonej częstotliwości, jeśli znakiem jest „-”, to jest odejmowana. Czas pomiaru częstotliwości w tym trybie wynosi 0,1 s. Widok wskaźnika częstotliwościomierza w trybie pracy: Pomiar częstotliwości sygnału wejściowego Przycisk „MODE” ustawia tryb „CZĘSTOTLIWOŚĆ”, a przyciskiem „PARAMETR” parametr trybu – czas pomiaru. Parametr w sekundach może przyjąć jedną z następujących wartości: 0,1 s, 1 s; 10 sek. Po około 1 s od zwolnienia przycisku częstościomierz automatycznie przejdzie do trybu pomiarowego. Wybranie nowego parametru przerywa bieżący cykl pomiarowy i rozpoczyna nowy z nową wartością parametru. Jednostki częstotliwości (Hz, kHz, MHz) są ustalane automatycznie w zależności od częstotliwości sygnału wejściowego. Widok wskaźnika miernika częstotliwości w trybie pracy: przy częstotliwości sygnału wejściowego do 1 kHz przy częstotliwości sygnału wejściowego do 1 MHz przy częstotliwości sygnału wejściowego równej lub wyższej niż 1 MHz, Symbol „>” tutaj i poniżej oznacza, że miernik częstotliwości jest w trybie zliczania impulsów. Oznacza to, że wynik pomiaru, który aktualnie znajduje się na wskaźniku, odnosi się do poprzedniego cyklu pomiarowego. Pomiar okresu sygnału wejściowego Za pomocą przycisku „MODE” wybierz tryb „OKRES SYGNAŁU”. Brak parametrów dla tego trybu. Po około 1 s od zwolnienia przycisku częstościomierz automatycznie przejdzie do trybu pomiarowego. Okres T sygnału wejściowego jest odwrotnością jego częstotliwości F. Dlatego miernik częstotliwości najpierw mierzy częstotliwość sygnału wejściowego w czasie pomiaru 1 s, a po obliczeniach wyświetla wynik na wskaźniku. Widok wskaźnika częstotliwościomierza w trybie pracy: Pomiar odchylenia częstotliwości Użyj przycisku „MODE”, aby wybrać tryb „DEVIATION”. Brak parametrów dla tego trybu. Po około 1 s od zwolnienia przycisku częstościomierz automatycznie przejdzie do trybu pomiarowego. Odchylenie (lub odejście) jest definiowane jako różnica między aktualną częstotliwością a częstotliwością, która była na początku pomiaru w tym trybie. W takim przypadku dryft (odchylenie) częstotliwości może być zarówno dodatni, jak i ujemny. Dlatego wartość odchylenia jest wyświetlana na wskaźniku ze znakiem. Aby rozpocząć nowe śledzenie dryfu, należy nacisnąć przycisk „PARAMETR”. Widok wskaźnika częstotliwościomierza w trybie pracy: Pomiar czasu trwania impulsu o biegunowości dodatniej Za pomocą przycisku „MODE” wybierz tryb „IMPULSJA”. Przyciskiem „PARAMETR” wybrać parametr trybu – polaryzacja impulsów. W przypadku impulsu dodatniego jego czas trwania jest oznaczony jako „P”, a odstęp między impulsami jest oznaczony jako „0”. Po około 1 s od zwolnienia przycisku częstościomierz automatycznie przejdzie do trybu pomiarowego. Widok wskaźnika częstotliwościomierza w trybie pracy: Pomiar pojemności Jeśli masz przystawkę do miernika częstotliwości, który mierzy okres, możesz zmierzyć pojemność dowolnego kondensatora w zakresie od 10 pF do setek mikrofaradów. Jego schemat pokazano na ryc. 4.
Multiwibrator zamontowany na wzmacniaczu operacyjnym DA1 generuje impulsy o okresie proporcjonalnym do pojemności Cx. Jest to opisane przez wyrażenie Тх= 2CхRэ-lп[(R4+R4')/(R4-R4')]. Tutaj wartość R4' odpowiada rezystancji części rezystora strojenia między silnikiem a dolnym wyjściem zgodnie z obwodem. Jeśli suwak rezystora R4 jest ustawiony tak, że ln[(R4 + R4 ') / (R4-R4 ')] - 0,5, to Tx \u1d CxRe, a przy Re \u10d 10 MΩ wartość pojemności 10 pF odpowiada czasowi trwania okresu generowanych impulsów, równemu 1 μs, a przy Re = 10000 kΩ wartość XNUMX μF odpowiada czasowi trwania XNUMX XNUMX μs. Prefiks zawiera referencyjny kondensator Ce (3000 ... 10000 pF), który umożliwia kalibrację prefiksu, a także pomiar pojemności mniejszych niż 10 pF. Pożądane jest wybranie dokładności kondensatora odniesienia z błędem nie większym niż 0,5 ... 1%. Kalibracja prefiksu polega na ustawieniu wartości kondensatora odniesienia na mierniku częstotliwości za pomocą rezystora strojenia R2 (10 kOhm). Te w mierniku częstotliwości powinno być równe 1 μs (Fe = 1 MHz). Ze względu na przetworniki najmniej znaczące cyfry mogą okresowo zmieniać swoją wartość. Ale w większości przypadków dokładność pomiaru pojemności jest całkiem zadowalająca. Aby zmierzyć pojemność, użyj przycisku „MODE”, aby wybrać tryb „pojemności”. W tym trybie nie ma opcji. Po około 1 s od zwolnienia przycisku częstościomierz automatycznie przejdzie do trybu pomiarowego. Widok wskaźnika częstotliwościomierza w trybie pracy: Pomiar indukcyjności W obecności przedrostka (jego schemat pokazano na ryc. 5) można mierzyć indukcyjności w zakresie 1 μH ... 2 H.
Zasada pomiaru oparta na stosunku okresu oscylacji harmonicznych do indukcyjności i pojemności obwodu oscylacyjnego generatora w załączniku: T2 = LC/25330, gdzie T jest w sekundach, L jest w µH, C jest w pF. Zatem jeśli przyjmiemy pojemność pętli równą 25330 pF, to wartość liczbową indukcyjności obliczamy z następującej zależności: L \u2d T1 \u2d XNUMX / FXNUMX, gdzie F jest częstotliwością oscylacji. Aby zmierzyć indukcyjność za pomocą miernika częstotliwości z prefiksem, przycisk „MODE” wybiera tryb „INDUCTION”. Po około 1 s od zwolnienia przycisku częstościomierz automatycznie przejdzie do trybu pomiarowego. Wartości liczbowe odczytów odpowiadają indukcyjności w µH. Widok wskaźnika częstotliwościomierza w trybie pracy: Przedrostek składa się z generatora pomiarowego (VT1-VT5), którego częstotliwość jest określona przez pojemność kondensatorów C1, C2 (całkowita pojemność wynosi około 25330 pF) oraz indukcyjność podłączoną do zacisków wejściowych cewki. Aby wygenerować sygnał o poziomie TTL, stosuje się wyzwalacz Schmitta (VT6, VT7). Amplituda oscylacji jest stabilizowana przez obwód oparty na diodach VD1, VD2 i tranzystorach VT4, VT5, podłączonych do generatora przez wtórnik emitera na tranzystorze VT3. Przy podanej wartości pojemności C1, C2 i zmierzonej indukcyjności równej 1 μH częstotliwość generowania wyniesie 1 MHz. Z indukcyjnością 2 H - 700 Hz. Aby pokryć ten zakres, zwłaszcza w obszarze wysokich częstotliwości, konieczne jest wybranie tranzystorów VT1, VT2 o współczynniku przenoszenia prądu podstawowego co najmniej 150. Kondensatory C1, C2 - K73-17 lub podobne z małym TKE. Łącznie ich pojemność nie powinna różnić się od wskazanej o więcej niż 1…2%. Na szerokość zakresu pomiarowego ma również wpływ tranzystor VT5, a raczej jego bazowy współczynnik przenoszenia prądu. Najlepsze wyniki uzyskano stosując tranzystory GT311 o wzmocnieniu 30...50. Prefiks zwykle nie wymaga konfiguracji, jeśli spełnione są określone wymagania. Oprogramowanie dla mikrokontrolera Adapter do mikrokontrolera AT89C52-24JC Autorzy: S. Zorin, N. Koroleva, Iżewsk
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ CY25200ZZC - programowalny układ generatora zegara ▪ Napęd optyczny Pioneer BDR-S07J nagrywa dyski BDXL
▪ sekcja witryny Nadzór audio i wideo. Wybór artykułu ▪ artykuł Losowanie. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czy Jezus naprawdę urodził się w stajni? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Wiertła do brzytwy. warsztat domowy
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