Einfacher digitaler DIY-Frequenzmesser am K155. Ein einfacher Zifferblattfrequenzmesser. Taganrog, Gebiet Rostow

Der thematische Plan des Clubs im dritten Jahr sollte das Studium und Design fortschrittlicher digitaler Technologiegeräte umfassen, beispielsweise eines digitalen Frequenzmessers.

Ein Beispiel für ein solches Messgerät kann der hier beschriebene fünfstellige Frequenzmesser mit digitaler Anzeige der Messergebnisse sein, der im Radioclub des Senders für junge Techniker in der Stadt Berezovsky, Gebiet Swerdlowsk, unter der Leitung von V. entwickelt wurde . Iwanow. Das Gerät ermöglicht die Messung der Frequenz elektrischer Schwingungen im Bereich von 100...99999 Hz und kann zur Konfiguration verschiedener Generatoren, elektronischer Uhren und Automatisierungsgeräte verwendet werden. Eingangssignalamplitude - 1...30 V.

Reis. 130. Blockschaltbild eines digitalen Frequenzmessers

Das Blockschaltbild des Frequenzmessers ist in Abbildung 130 dargestellt. Seine Hauptelemente sind: ein Impulsspannungsgenerator für das FX-Signal der gemessenen Frequenz, ein Referenzfrequenzgenerator, ein elektronischer Schlüssel, ein Impulszähler mit digitaler Anzeigeeinheit und a Steuergerät, das den Betrieb des Gerätes organisiert. Das Funktionsprinzip basiert auf der Messung der Anzahl der Impulse, die während einer genau definierten Zeit, die bei diesem Gerät 1 s beträgt, am Zählereingang ankommen. Dieses erforderliche Messzeitintervall wird im Steuergerät generiert.

Dem Eingang des Impulsspannungsformers wird das Signal fx zugeführt, dessen Frequenz gemessen werden muss. Hier wird es in Rechteckimpulse umgewandelt, deren Wiederholrate der Frequenz des Eingangssignals entspricht. Anschließend wird das umgewandelte Signal an einen der Eingänge des elektronischen Schlüssels gesendet und ein Signal des Messzeitintervalls an den zweiten Eingang des Schlüssels gesendet, wodurch dieser 1 s lang im geöffneten Zustand gehalten wird.

Infolgedessen erscheint am Ausgang des elektronischen Schlüssels und damit am Eingang des Zählers ein Impulsstoß. Der logische Zustand des Zählers, in dem er sich nach dem Schließen des Schlüssels befindet, wird von der digitalen Anzeigeeinheit für eine vom Steuergerät eingestellte Zeitspanne angezeigt.

Das schematische Diagramm des Frequenzmessers ist in Abbildung 131 dargestellt. Zusätzlich zu Transistoren verwendet der Frequenzmesser acht digitale Mikroschaltungen der K176-Serie und fünf (je nach Anzahl der Ziffern) siebensegmentige Lumineszenzanzeigen vom Typ IV-6 . Der speziell für elektronische Uhren entwickelte Chip K176IE12 (D1) enthält einen Generator (Symbol G), der mit einem externen Quarzresonator Z1 bei einer Frequenz von 32.768 Hz zusammenarbeitet. Frequenzteiler der Mikroschaltung teilen die Generatorfrequenz auf bis zu 1 Hz. Diese Frequenz, die an den miteinander verbundenen Pins 4 und 7 der Mikroschaltung gebildet wird, ist die Referenzfrequenz im Frequenzmesser.

Der K176LE5 (D2)-Chip verfügt über vier 2OR-NOT-Logikelemente und der K176TM1 (D3)-Chip über zwei D-Trigger. Eines der 2OR-NOT-Elemente übernimmt die Funktion eines elektronischen Schlüssels (D2.4), die anderen drei und beide D-Flip-Flops wirken im Steuergerät.

Jeder der Mikroschaltkreise K176IE4 (D4-D8) enthält einen Zehn-Tage-Impulszähler, also einen Zähler bis 10, und einen Konverter (Decoder) seines logischen Zustands in Steuersignale für eine Sieben-Segment-Anzeige. An den Ausgängen a-d dieser Mikroschaltungen werden Signale erzeugt, die den Indikatoren H1 - H5 das Leuchten von Zahlen verleihen, deren Wert dem logischen Zustand der Zähler entspricht. Chip D4 und Indikator H1 bilden die niedrigstwertige Zählstelle und Chip D8 und Indikator H5 bilden die höchstwertige Zählstelle des Frequenzmessers.

Im Design des Geräts sollte sich die Anzeige H5 d6 ganz links und H1 ganz rechts befinden.

Um die Mikroschaltungen, Transistoren und Steuerelektroden der Indikatoren mit Strom zu versorgen, können Sie zwei in Reihe geschaltete 3336L-Batterien (GB1) verwenden, und um die Glühfäden der Indikatoren mit Strom zu versorgen, können Sie ein Element 343 oder 373 (G1) verwenden.

Der Impulsspannungsformer wird durch die Transistoren V2-V5 gebildet. Das fx-Signal, das über Buchse Vom Lastwiderstand R5 wird das Signal der Basis des Transistors V4 der zweiten Stufe zugeführt, der als Wechselrichter arbeitet. Der Widerstand R8, der eine positive Rückkopplung zwischen diesen Kaskaden erzeugt, verleiht ihnen einen Trigger-Betriebscharakter. Dabei entstehen am Kollektor des Transistors V4 Impulse mit steilem Anstieg und Abfall, deren Folgefrequenz der Frequenz des untersuchten Signals entspricht. Die Kaskade am Transistor V5 begrenzt die Impulsspannung auf einen Pegel, der den Mikroschaltungen den erforderlichen Betriebsmodus verleiht. Anschließend wird das umgewandelte Signal an den Eingangspin 12 des elektronischen Schalters D2.4 gesendet. Der zweite Eingangspin des Schlüssels ist mit dem Ausgang des Messzeitintervalltreibers von 1 s verbunden. Daher wird die Anzahl der Impulse, die während dieser Zeit über den elektronischen Schlüssel zum Messgerät gelangt sind, durch Indikatoren in Hertz-Einheiten angezeigt.

Reis. 132. Zeitdiagramme, die den Betrieb des Frequenzmesser-Steuergeräts veranschaulichen

Die Funktionsweise des Steuergerätes wird durch Zeitdiagramme veranschaulicht (Abb. 132).

Eingang C (Pin 11) von Trigger D3.2 empfängt kontinuierlich Impulse von einem Referenzfrequenzgenerator (Abb. 132a), und der gleiche Eingang von Trigger D3.1 empfängt Impulse von einem Triggergenerator, der auf den Logikelementen D2.1 und D2 aufgebaut ist. 2 (Abb. 132, b). Als Ausgangsfall nehmen wir den Fall an, bei dem sich beide Trigger im Nullzustand befinden. Zu diesem Zeitpunkt wird die am inversen Ausgang des Triggers D3.2 wirkende Hochspannung dem Eingangspin 13 des elektronischen Schalters D2.4 zugeführt und schließt diesen. Von diesem Moment an stoppt der Durchgang von Signalimpulsen der gemessenen Frequenz zum Zählereingang durch den Schalter. Mit dem Erscheinen eines Triggergeneratorimpulses am Eingang C des Triggers D3.1 nimmt dieser Trigger einen Einzelzustand ein und bereitet den Trigger D3.2 für den weiteren Betrieb mit einer hohen Spannung am direkten Ausgang vor. Gleichzeitig erscheint an Pin 9 des Elements D2.3 eine niedrige Spannung, die mit dem inversen Ausgang des Triggers D3.1 verbunden ist. Der nächste Impuls des Referenzfrequenzgenerators schaltet den Trigger D3.2 in den Single-Zustand. An seinem inversen Ausgang und an Pin 13 des Elements D2.4 liegt nun eine Spannung mit niedrigem Pegel an, die den elektronischen Schlüssel öffnet und dadurch Signalimpulse der gemessenen Frequenz durchlässt.

Der direkte Ausgang von Trigger D3.2 (Pin 13) ist mit dem R-Eingang (Pin 4) von Trigger D3.1 verbunden. Wenn sich der Auslöser D3.2 im Einzelzustand befindet, schaltet er den Auslöser D3.1 in den Nullzustand, indem er auf eine Spannung mit hohem Pegel am Direktausgang einwirkt. Dieser Trigger befindet sich im Nullzustand, solange das Messzeitintervall verbleibt. Der nächste Impuls des Referenzfrequenzgenerators am Eingang C des Triggers D3.2 schaltet diesen in den Nullzustand und schließt den elektronischen Schalter mit einer High-Pegel-Spannung am inversen Ausgang. Dadurch stoppt der Durchgang von Signalimpulsen der gemessenen Frequenz zum Zähler und die digitale Anzeige der Messergebnisse beginnt (ras 132, (5, g).

Jedem Messzeitintervall geht das Auftreten eines kurzfristigen Impulses positiver Polarität an den Pins 5 R-Eingängen der Mikroschaltungen D4-D8 voraus (Abb. 132, d), der die Zählerauslöser auf den Nullzustand zurücksetzt. Ab diesem Moment beginnt der Zählzyklus, der den Betrieb des Frequenzmessers anzeigt. Die Bildung von Reset-Impulsen erfolgt am Ausgang des Logikelements D2.3 in den Momenten, in denen an seinen Eingängen niedrige Spannungen zusammenfallen. Mit dem Widerstand R17 des Triggerimpulsgenerators kann die Anzeigezeit stufenlos im Bereich von 2...5 geändert werden.

Die LED V7 im Kollektorkreis des im Schaltbetrieb arbeitenden Transistors V6 dient zur optischen Beobachtung der Dauer der Anzeigezeit.

Der Frequenzmesser bietet die Möglichkeit, seine Leistung zu überwachen. Dazu wird der Schalter S1 in die Position „Control“ gebracht, in der der Eingangskreis des Geräts mit Pin 14 der Mikroschaltung D1 des Referenzfrequenzgenerators verbunden wird. Wenn der Frequenzmesser ordnungsgemäß funktioniert, sollten die Anzeigen eine Frequenz von 32.769 Hz anzeigen.

Reis. 133. Aussehen des Frequenzmessers

Das Aussehen des beschriebenen Frequenzmessers ist in Abbildung 133 dargestellt. Durch ein längliches rechteckiges Loch in der Vorderwand des Gehäuses, bedeckt mit einer Platte aus grünem organischem Glas,
Die leuchtenden Zahlen der Indikatoren sind deutlich zu erkennen. Links vom Loch befindet sich das „Auge“ der V7-LED-Anzeige. Darunter befindet sich ein variabler Widerstand R17 zur Einstellung der Dauer der Messergebnisanzeige und eine Eingangsbuchse X1. Links davon befindet sich der Netzschalter S2 („I“) und der zweistufige Schalter S1 „Messung-Steuerung“. Durch Drücken der Taste „K“ (Steuerung) wird der Eingang des Impulsspannungsformers mit dem Referenzfrequenzgenerator verbunden, durch Drücken der Taste „I“ (Messung) wird er mit der Eingangsbuchse X1 verbunden.

Andere Teile des Frequenzmessers sind auf zwei Leiterplatten mit den Maßen 115 x 60 mm aus 1 mm dicker Glasfaserfolie montiert. Auf einem davon (Abb. 134, a) befinden sich Teile des Impulsspannungsformers, des Referenzfrequenzgenerators und des Steuergeräts, auf dem anderen (Abb. 134, b) befinden sich die Mikroschaltungen D4-D8 und die digitalen Anzeigen H1-H5. Alle Festwiderstände sind vom Typ MLT. Der Trimmerwiderstand R3 - SPZ-16, der variable R17 kann von beliebigem Typ sein. Oxidkondensatoren SZ und C5 – K50-6 oder K53-1A, unpolare C1 und C8 – K53-7 (kann durch Kondensatorsätze wie K73-17 ersetzt werden). Die Kondensatoren C2, C4 können vom Typ KLS oder K73-17 sein, C6 - Keramik KT-1, KM, Abstimmkondensator C7 - KPK-MP. Der Schalter S1 „Messung-Steuerung“ besteht aus zwei P2K-Druckschaltern mit abhängiger Verriegelung in der gedrückten Position; Der Netzschalter S2 ist ebenfalls P2K, jedoch ohne Verriegelung, d. h. mit Rückkehr in die Ausgangsposition, wenn der Knopf erneut gedrückt wird.

Die Mikroschaltung K176IE12 kann durch eine ähnliche Mikroschaltung K176IE5 ersetzt werden, indem die Leiter der Leiterplatte entsprechend angepasst werden. Digitale Anzeigen können vom Typ IV-3A (anstelle von IV-6) sein, dann muss jedoch ein 2-Ohm-Widerstand mit einer Verlustleistung von 0,5 W in den Stromversorgungskreis für ihre Filamente einbezogen werden.

Beim Einrichten eines fehlerfreien Frequenzmessers geht es vor allem darum, die beste Empfindlichkeit des Impulsspannungsgenerators einzustellen und gegebenenfalls den Referenzfrequenzgenerator anzupassen. Bei der Einstellung der erforderlichen Empfindlichkeit wird dem Eingang des Frequenzmessers vom Generator 34 ein Signal mit einer Amplitude von 1 V zugeführt, an den Ausgang des elektronischen Schalters D2.4 ein Oszilloskop angeschlossen und der Abstimmwiderstand R3 verwendet Erzielen Sie das Erscheinungsbild von Impulsfolgen auf dem Oszilloskopbildschirm. Die Referenzfrequenz des Generators wird eingestellt: grob – durch Auswahl des Kondensators C6, genau – durch Abstimmung des Kondensators C7. Die Abstimmgenauigkeit wird mit einem Standardfrequenzmesser kontrolliert, der an Pin 14 des D1-Chips angeschlossen ist.

Das erste digitale IC-Design, das in den 80er und 90er Jahren von Funkamateuren entwickelt wurde, war normalerweise eine elektronische Uhr oder ein Frequenzmesser.
Ein solcher Frequenzmesser kann auch heute noch bei der Kalibrierung von Instrumenten verwendet werden, oder als Ablesegerät in Generatoren und Amateursendern, beim Einrichten verschiedener radioelektronischer Geräte. Das Gerät könnte für diejenigen von Interesse sein, bei denen Mikroschaltungen der K155-Serie im Leerlauf herumliegen oder die anfangen, sich mit Automatisierungs- und Computergeräten vertraut zu machen.

Mit dem beschriebenen Gerät können Sie die Frequenz elektrischer Schwingungen, die Periode und Dauer von Impulsen messen und auch als Impulszähler arbeiten. Betriebsfrequenz von einigen Hertz bis zu mehreren zehn MHz bei einer Eingangsspannung von bis zu 50 mV. Die maximale Betriebsfrequenz von Zählern, die auf den integrierten Schaltkreisen K155IE2 basieren, beträgt etwa 15 MHz. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass die tatsächliche Geschwindigkeit von Flip-Flops und Zählern den angegebenen Wert um das 1,5- bis 2-fache überschreitet, sodass einzelne Instanzen von TTL-Mikroschaltungen den Betrieb bei höheren Frequenzen ermöglichen.

Der minimale LSB-Preis beträgt 0,1 Hz bei der Messung der Frequenz und 0,1 μs bei der Messung von Periode und Dauer.
Das Funktionsprinzip des Frequenzmessers basiert auf der Messung der Anzahl der Impulse, die innerhalb einer genau definierten Zeit am Zählereingang ankommen.

Der Schaltplan ist in Abb. 1 dargestellt

Das zu untersuchende Signal wird über den Stecker X1 und den Kondensator C1 dem Eingang des Rechteckimpulsformers zugeführt.

Der Breitband-Verstärker-Limiter wird aus den Transistoren V1, V2 und V3 aufgebaut. Der Feldeffekttransistor V1 verleiht dem Gerät einen hohen Eingangswiderstand. Die Dioden V1 und V2 schützen den Transistor V1 vor Beschädigung, wenn er versehentlich mit dem Eingang eines Hochspannungsgeräts in Kontakt kommt. Die Kette C2-R2 führt eine Frequenzkorrektur des Verstärkereingangs durch.

Der als Emitterfolger geschaltete Transistor V4 passt den Ausgang des Verstärker-Begrenzers an den Eingang des Logikelements D6,1 der Mikroschaltung D6 an, was für die weitere Bildung von Rechteckimpulsen sorgt, die über einen elektronischen Schalter an den gesendet werden Steuergerät auf Chip D9 und Impulse mit Referenzfrequenz, die den Schlüssel für eine bestimmte Zeit öffnen. Am Ausgang dieser Taste erscheint ein Impulsstoß. Die Anzahl der Impulse in einem Paket wird von einem binären Dezimalzähler gezählt; sein Zustand nach dem Schließen der Taste wird von einer digitalen Anzeigeeinheit angezeigt.

Im Impulszählmodus sperrt das Steuergerät die Referenzfrequenzquelle, der binäre Dezimalzähler zählt kontinuierlich die an seinem Eingang ankommenden Impulse und die digitale Anzeigeeinheit zeigt die Zählergebnisse an. Durch Drücken der „Reset“-Taste werden die Zählerstände zurückgesetzt.

Der Haupttaktgenerator ist auf einem D1 (LA3)-Chip und einem Z1-Quarzresonator mit einer Frequenz von 1024 kHz aufgebaut. Der Frequenzteiler ist auf K155IE8-Mikroschaltungen aufgebaut; K155IE5 und vier K155IE1. Im Messmodus wird die Genauigkeit der Einstellungen „MHz“, „kHz“ und „Hz“ über die Druckschalter SA4 und SA5 eingestellt.

Die Stromversorgung des Frequenzmessers (Abb. 3) besteht aus dem Transformator T1, aus dessen Wicklung II nach dem Gleichrichter VDS1, einem Spannungsstabilisator auf der Mikroschaltung DA1 und einem Filter auf den Kondensatoren C4 - C11 eine Spannung von +5 V entsteht versorgt, um die Mikroschaltungen mit Strom zu versorgen.

Eine Spannung von 170 V von der Wicklung III des Transformators Tr1 über die Diode VD5 wird zur Versorgung der Gasentladungs-Digitalanzeigen H1..H6 verwendet.

Im Impulsformer kann der Feldeffekttransistor KP303D (V3) durch KP303 oder KP307 mit beliebigem Buchstabenindex, der Transistor KT347 (V5) durch KT326 und KT368 (V6, V7) durch KT306 ersetzt werden.

Choke L1 Typ D-0,1 oder selbstgemacht - 45 Windungen PEV-2 0,17-Draht, auf einen Rahmen mit einem Durchmesser von 8 mm gewickelt. Alle Schalter sind vom Typ P2K.

Bei der Einrichtung des Geräts kommt es darauf an, die korrekte Installation zu überprüfen und die Versorgungsspannungen zu messen. Ein richtig zusammengebauter Frequenzmesser erfüllt seine Funktionen souverän; die einzige „kapriziöse“ Einheit ist der Eingangstreiber, bei dessen Konfiguration größter Aufwand betrieben werden muss. Nachdem Sie R3 und R4 durch variable Widerstände von 2,2 kOhm und 100 Ohm ersetzt haben, müssen Sie die Spannung am Widerstand R5 auf etwa 0,1...0,2 V einstellen. Nachdem vom Signalgenerator eine sinusförmige Spannung mit einer Amplitude von etwa 0,5 V an den Eingang des Formers angelegt und der Widerstand R6 durch einen variablen Widerstand mit einem Nennwert von 2,2 kOhm ersetzt wurde, muss dieser so eingestellt werden, dass rechteckige Impulse erscheinen am Ausgang des Elements D6.1. Durch schrittweises Absenken des Eingangspegels und Erhöhen der Frequenz müssen die Elemente R6 und SZ ausgewählt werden, um einen stabilen Betrieb des Shapers über den gesamten Betriebsbereich zu erreichen. Möglicherweise müssen Sie den Widerstandswert des Widerstands R9 auswählen. Bei der Installation sollten alle variablen Widerstände eine Leitungslänge von maximal 1...2 cm haben.

Wenn die Installation abgeschlossen ist, sollten sie einzeln abgelötet und durch konstante Widerstände mit geeignetem Wert ersetzt werden, wobei jedes Mal die Funktion des Treibers überprüft werden sollte.

Bei der Konstruktion können anstelle der IN-17-Indikatoren auch die Gasentladungsindikatoren IN-8-2, IN-12 usw. verwendet werden.

Im Impulsformer können KT368-Transistoren durch KT316 oder GT311 anstelle von KT347 ersetzt werden, Sie können KT363, GT313 oder GT328 verwenden. Die Dioden V1, V2 und V4 können durch KD521, KD522 ersetzt werden.

Schaltplan und Board im sPlan7- und Sprint-Layout-Format – schema.zip *

* Diese Schaltung wurde von mir bereits 1988 im selben Gehäuse mit einem Tongenerator zusammengebaut und als Digitalwaage verwendet.

Da es sich um ein eigenständiges Gerät handelt, wurde es erst vor kurzem entwickelt, sodass es möglich ist, dass sich irgendwo im Schaltplan und im Design der Leiterplatte ein Fehler eingeschlichen hat.

Referenzliste:

Um einem Funkamateur zu helfen Nr. 084, 1983

Digitale Geräte auf integrierten Schaltkreisen – © Radio and Communications Publishing House, 1984.

Radiomagazin: 1977, Nr. 5, Nr. 9, Nr. 10; 1978, Nr. 5; 1980, Nr. 1; 1981, Nr. 10; 1982, Nr. 1, Nr. 11; Nr. 12.

Digitale Amateurfunkgeräte. - M.: Radio und Kommunikation, 1982.

Der Aufbau dieses Messgerätes (Abb. 46) soll für Sie zu einer Verallgemeinerung, Zusammenführung und praktischen Anwendung von Kenntnissen und Fähigkeiten in den Grundlagen der Digitaltechnik werden. Mit dem Gerät können Sie sinusförmige harmonische und gepulste elektrische Schwingungen mit einer Frequenz von einigen Hertz bis 10 MHz und einer Amplitude von 0,15 bis 10 V messen sowie Signalimpulse zählen.

Reis. 46. ​​​​Auftritt eines digitalen Frequenzmessers
Reis. 47. Blockschaltbild des Frequenzmessers

Das Blockschaltbild des beschriebenen Frequenzmessers ist in Abb. dargestellt. 47. Es besteht aus: einem Signalimpulsformer der gemessenen Frequenz, einem Referenzfrequenzblock, einem elektronischen Schlüssel, einem binär-dezimalen Impulszähler, einer digitalen Anzeigeeinheit und einem Steuergerät. Der Frequenzmesser wird von einer Netzwechselspannung von 220 V über einen Vollweggleichrichter mit gleichgerichtetem Spannungsstabilisator gespeist (in Abb. 47 nicht dargestellt).

Der Betrieb des Geräts basiert auf der Messung der Anzahl der Impulse während eines bestimmten beispielhaften Zeitintervalls. Das zu untersuchende Signal wird dem Eingang des Impulsspannungsformers zugeführt. An seinem Ausgang entstehen rechteckige elektrische Schwingungen entsprechend der Frequenz des Eingangssignals, die dem elektronischen Schlüssel zugeführt werden. Auch hier gelangen Impulse mit Standardfrequenz über ein Steuergerät, das den Schlüssel für eine bestimmte Zeit öffnet. Dadurch erscheinen am Ausgang des elektronischen Schlüssels Impulsstöße, die dann dem Binär-Dezimal-Zähler zugeführt werden. Der logische Zustand des Binär-Dezimal-Zählers, in dem er sich nach dem Schließen der Taste befand, wird durch eine digitale Anzeigeeinheit angezeigt, die für eine von der Steuereinrichtung festgelegte Zeit arbeitet.

Im Impulszählmodus sperrt das Steuergerät die Quelle der Referenzfrequenzen, der binäre Dezimalzähler zählt kontinuierlich die an seinem Eingang empfangenen Impulse und die digitale Anzeigeeinheit zeigt das Zählergebnis an.

Das schematische Diagramm des Frequenzmessers ist in Abb. dargestellt. 48. Viele der darin enthaltenen Knoten sind Ihnen bereits bekannt. Daher werden wir nur die neuen Schaltkreise und Komponenten des Geräts genauer betrachten.

Der Impulsspannungsformer ist ein komplizierter Schmitt-Trigger, der auf einem K155LD1 (DD1)-Chip aufgebaut ist. Der Widerstand R1 begrenzt den Eingangsstrom und die Diode VD1 schützt die Mikroschaltung vor Änderungen der Eingangsspannung negativer Polarität. Durch Auswahl des Widerstands R3 wird die untere (unterste) Grenze der Eingangssignalspannung eingestellt.

Vom Ausgang des Treibers (Pin 9 der Mikroschaltung DD1) werden Rechteckimpulse an einen der Eingänge des Logikelements DD11.1 geliefert, das die Funktion eines elektronischen Schlüssels übernimmt.

Der Referenzfrequenzblock umfasst: einen Generator auf Basis von DD2.1-DD2.3-Elementen, dessen Pulsfrequenz durch einen ZQ1-Quarzresonator stabilisiert wird, und einen siebenstufigen Frequenzteiler mit DD3-;DD9-Mikroschaltungen. Die Frequenz des Quarzresonators beträgt 8 MHz, daher wird der K155IE5 (DD3)-Chip der ersten Stufe des Teilers so eingeschaltet, dass die Generatorfrequenz durch 8 geteilt wird. Dadurch wird die Impulsfrequenz an seinem Ausgang (Pin 11) erhöht ) beträgt 1 MHz. Der Mikroschaltkreis jeder nachfolgenden Stufe teilt die Frequenz durch 10. Somit beträgt die Impulsfrequenz am Ausgang des DD4-Mikroschaltkreises 100 kHz, am Ausgang des DD5-Mikroschaltkreises - 10 kHz, am DD6-Ausgang - 1 kHz, am DD7 Ausgang - 100 Hz, am DD8-Ausgang - 10 Hz und am Ausgang des gesamten Teilers (Pin 5 des DD9-Chips) -1 Hz.

Der zu messende Frequenzbereich wird mit dem Schalter SA1 „Range“ eingestellt. In der äußersten rechten (laut Diagramm) Position dieses Schalters fixiert die dreistellige digitale Anzeigeeinheit die Frequenz bis zu 1 kHz (999 Hz), in der zweiten Position bis zu 10 kHz (9999 Hz). Drittens - bis zu 100 kHz (99999 Hz) und dann bis zu 1 MHz (999 kHz), bis zu 10 MHz (9,999 MHz) und dann in Richtung niedrigerer Referenzfrequenzen verschieben.

Reis. 49. Diagramme, die den Betrieb des digitalen Frequenzsteuergeräts veranschaulichen, messen

Das Steuergerät, dessen Funktionsweise durch die Diagramme in Abb. veranschaulicht wird. 49, besteht aus den B-Flip-Flops DD10.1 und DD10.2, der Mikroschaltung DD10, den Wechselrichtern DD11.3, DD11.4 und dem Transistor VT1 und bildet einen komplexen Standby-Multivibrator. Eingang C des D-Triggers DD10.1 empfängt Impulse aus dem Block der Referenzfrequenzen (Abb. 49, a). Am Rand des Impulses der durch den Schalter SA1 eingestellten Referenzfrequenz schaltet dieser Trigger, der im Zählmodus um 2 arbeitet, in den Einzelzustand (Abb. 49, 6) und mit einer hohen Spannung am Direktausgang (Pin 5) öffnet den elektronischen Schalter DD11.1. Von diesem Moment an passieren Spannungsimpulse der gemessenen Frequenz den elektronischen Schalter, den DD11.2-Wechselrichter, und gelangen direkt zum C1-Eingang (Pin 14) des DD12-Zählers. Am Rand des nächsten Impulses nimmt der Trigger DD10.1 den Ausgangszustand ein und schaltet den Trigger DD10.2 in den Einzelzustand (Abb. 49, c). Der DD 10.2-Trigger wiederum blockiert mit einem niedrigen Spannungspegel am inversen Ausgang (Pin 8) den Eingang des Steuergeräts vor dem Einfluss von Impulsen der Referenzfrequenz und einem hohen Spannungspegel am Direktausgang (Pin 9). startet den Standby-Multivibrator. Der elektronische Schlüssel wird durch eine Kleinspannung am Direktausgang des Auslösers DD10.1 geschlossen. Die Anzeige der Anzahl der Impulse in einem am Eingang des Binär-Dezimal-Zählers empfangenen Paket beginnt.

Mit dem Auftreten einer hohen Spannung am direkten Ausgang des Triggers DD10.2 beginnt sich der Kondensator C3 über den Widerstand R5 aufzuladen. Beim Laden steigt die positive Spannung an der Basis des Transistors VT1 (Abb. 49, d). Sobald etwa 0,6 V erreicht sind, öffnet der Transistor, die Spannung am Kollektor sinkt auf nahezu 0 (Abb. 49, d). Die am Ausgang des Elements DD11.3 auftretende Hochspannung wirkt sich auf die RO-Eingänge der Mikroschaltungen DD12, DD14 und DD16 aus, wodurch der binär-dezimale Impulszähler auf Null zurückgesetzt wird und das Messergebnis stoppt. Gleichzeitig schaltet eine Low-Pegel-Spannung*, die als kurzer Impuls an Pin 11 des DD11.4-Wechselrichters (Abb. 49, e) erschien, den DD10.2-Trigger und den Standby-Multivibrator in den Ausgangszustand und Der SZ-Kondensator wird über die VD2-Diode und das DD10.2-Element entladen. Mit dem Erscheinen des nächsten Referenzfrequenzimpulses am Eingang des Triggers DD10.1 beginnt der nächste Betriebszyklus des Gerätes im Messmodus (Abb. 49, g).

Zähler DD12, Decoder DD13 und Gasentladungs-Digitalanzeiger HG1 bilden die untere Zählstufe des Frequenzmessers. Nachfolgende Zählschritte werden als Senior bezeichnet. Im fertigen Design des Frequenzmessers befindet sich die HG1-Anzeige ganz rechts, gefolgt von den HG2- und HG3-Anzeigen links. Der erste zeigt Einheiten an, der zweite Zehner und der dritte Hunderter von Frequenzen eines bestimmten Messteilbereichs, der mit dem Schalter SA1 ausgewählt wird.

Reis. 50. Stromversorgungsdiagramm

Um den Frequenzmesser in den kontinuierlichen Impulszählmodus zu schalten, wird Schalter SA2 auf die Position „Zählen“ gestellt. In diesem Fall schaltet der Trigger DD10.1 am S-Eingang in einen Einzelzustand – an seinem direkten Ausgang arbeitet eine Spannung mit hohem Pegel. In diesem Fall ist der elektronische Schlüssel DD11.1 geöffnet und über ihn werden kontinuierlich Eingangssignalimpulse dem Eingang des binären Dezimalzählers zugeführt. In diesem Fall stoppen die Zählerstände, wenn Sie die Taste „Reset“ SB1 drücken.

Die Stromversorgung des Frequenzmessers (Abb. 50) besteht aus einem Netztransformator T1, einem Vollweggleichrichter VD3, einem Kondensator C9, der die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung glättet, und einem Spannungsstabilisator an der Zenerdiode VD5 und dem Transistor VT2. Der Kondensator SY am Ausgang des Stabilisators glättet zusätzlich die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung. Der Kondensator SP (wie die Kondensatoren C4-C8 des Geräts) blockiert die Mikroschaltungen des Frequenzmessers entlang des Stromkreises. Der Widerstand R16 behält den Stabilisatormodus bei, wenn die Last von ihm getrennt wird.

Die Spannung der Wicklung III des Transformators (ca. 200...220 V) wird über die Diode DV4 im Stromversorgungskreis der Anodenkreise der Gasentladungs-Digitalanzeigen des Frequenzmessers zugeführt.

Reis. 51. Gerätekörper

Reis. 52. Platzierung von Blöcken und Teilen eines digitalen Frequenzmessers im Gehäuse

Design. Das Aussehen des Frequenzmessers ist Ihnen bereits bekannt. Sein Körper (Abb. 51) besteht aus zwei U-förmigen Teilen, die aus weichem Duraluminiumblech mit einer Dicke von 2 mm gebogen sind. Der untere Teil dient als Montagechassis. In seiner Vorderwand, der Frontplatte des Geräts, ist ein rechteckiges Loch ausgeschnitten, das vorne mit einer Platte aus rotem organischem Glas bedeckt ist und durch das Gasentladungsanzeigen sichtbar sind. Rechts davon befinden sich Löcher zum Anbringen des Hochfrequenz-Eingangssteckers XS1, Schalter SA1 mit fünf Positionen, Kippschalter SA2 „Messung-Zählen“ und Taste SB1 „Reset“. Drei Löcher an der Rückwand dienen für den Netzschalter SA3, den Sicherungsanschluss FU1 und den Netzkabeleingang. Der obere Teil – die Abdeckung – wird mit M3-Schrauben an den seitlich mit dem Chassis vernieteten Duraluminium-Ecken verschraubt. An der Unterseite des Chassis sind Gummifüße angebracht. Installation. Die Teile des Frequenzmessers sind auf vier Leiterplatten aus folienbeschichtetem Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 2 mm montiert. die funktionell vollständige Einheiten des Geräts darstellen. Die Platzierung von Platinen und anderen Teilen des Frequenzmessers im Gehäuse ist in Abb. dargestellt. 52. Die Platinen werden mit Schrauben und Muttern auf einer Kunststoffplatte befestigt und am Chassis montiert. Verbindungen zwischen den Platinen und anderen Teilen des Geräts werden mit flexiblen Leitern in zuverlässiger Isolierung hergestellt.

Installieren und testen Sie zunächst das Netzteil. Sein Aussehen und die Leiterplatte mit der Anordnung der Teile sind in Abb. dargestellt. 53. Der Netzwerktransformator T1 ist hausgemacht und basiert auf einem Magnetkreis ШЛ20х32. Wicklung I, ausgelegt für eine Netzspannung von 220 V, enthält 1650 Windungen PEV-1 0,1-Draht, Anodenwicklung III - 1500 Windungen desselben Drahtes, Wicklung II - 55 Windungen PEV-1 0,47-Draht. Im Allgemeinen können Sie zur Stromversorgung einen geeigneten Fertigtransformator mit einer Leistung von mehr als 7...8 W verwenden, der bei einem Laststrom von mindestens 8...10 V an der Wicklung II eine Wechselspannung von 8...10 V bereitstellt 0,5 A, an Wicklung III - etwa 200 V bei einem Strom von nicht weniger als 10 mA.

Der Regeltransistor VT2 des Spannungsstabilisators ist auf einer L-förmigen Duraluminiumplatte mit den Maßen 50x50 und 2 mm Dicke montiert, die als Kühlkörper dient. Die Basis- und Emitteranschlüsse des Transistors werden durch Löcher in der Platine geführt und direkt mit den entsprechenden Leiterbahnen verlötet. Der elektrische Kontakt des Transistorkollektors mit der VD3-Gleichrichtereinheit erfolgt über dessen Kühlkörper, Befestigungsschrauben mit Muttern und Platinenfolie.

Reis. 53(a). Netzteil

Reis. 53(b). Netzteil

Nachdem Sie die Installation anhand des Blockschaltbilds (siehe Abb. 50) überprüft haben, schließen Sie an den Ausgang des Spannungsstabilisators das Äquivalent eines Lastwiderstands mit einem Widerstand von 10...12 Ohm für eine Verlustleistung von 5 W an. Schließen Sie das Gerät an das Netzwerk an und messen Sie sofort die Spannung am Widerstand – sie sollte im Bereich von 4,75...5,25 V liegen. Genauer gesagt kann diese Spannung durch Auswahl einer Zenerdiode VD5 eingestellt werden. Lassen Sie das Gerät 1,5...2 Stunden eingeschaltet. Während dieser Zeit kann sich der Steuertransistor auf 60...70 °C erwärmen, die Spannung an der Last sollte jedoch praktisch unverändert bleiben. Auf diese Weise testen Sie das Netzteil unter realitätsnahen Bedingungen.

Der Impulszähler und die digitale Anzeigeeinheit sind auf einer gemeinsamen Platine mit den Maßen 100x80 mm montiert (Abb. 54). Die Stromversorgungsbusse befinden sich auf der Mikroschaltungsseite auf der Platine, wodurch auf nur zwei Drahtbrücken am Schnittpunkt der Zählerschaltungen DD12, DD14 verzichtet werden konnte; DD16. Die Sperrkondensatoren C7 und C8 sind an die gleichen Busse angelötet. Die Leitungen der Gasentladungsanzeiger werden durch Löcher in der Platine geführt und an stromführende Pads angelötet, die dann über Montagedrahtstücke mit den entsprechenden Ausgängen der Decoder DDI3, DD15 und DD17 verbunden werden (um es nicht zu komplizieren). (siehe Platinenskizze, diese Anschlüsse sind in Abb. 54 nicht dargestellt).

Reis. 54(a). Impulszählerplatine mit digitalem Informationsblock

Reis. 54(b). Impulszählerplatine mit digitalem Informationsblock

Nachdem Sie die Installation und Zuverlässigkeit des Lötens sorgfältig überprüft haben, schließen Sie die Platine an die Stromversorgung an und schließen Sie das Gerät vorsichtig an das Netzwerk an. Die Indikatoren sollten Nullen anzeigen. Wenn nun der gemeinsame Leiter der RO-Eingänge der Messgeräte, der mit Pin 8 des Elements DD11.3 des Steuergeräts verbunden werden soll, vorübergehend mit einem „geerdeten“ Leiter kurzgeschlossen wird, werden Impulse vom Prüfgenerator an den Eingang gesendet C1 (Pin 14) des DD12-Zählers, gefolgt von einer Wiederholfrequenz von 1 ... 3 Hz, arbeitet diese Frequenzmessereinheit im Impulszählmodus: Anzeige HG1 zeigt Einheiten an, HG2 zeigt Zehner an und HG3 zeigt Hunderter an von Hülsenfrüchten. Nach 999 Impulsen zeigen die Anzeigen Nullen an und die Zählung des nächsten Impulszyklus beginnt.

Reis. 55(a). Block von Referenzfrequenzen

Reis. 55(b). Block von Referenzfrequenzen

Bei Problemen mit diesem Gerät überprüfen und testen Sie jede Ziffer der Anzeigeeinheit separat mithilfe von Indikatoren oder, noch besser, einem elektronischen Oszilloskop.

Legen Sie nach der Überprüfung der Installation eine Spannung von 5 V an die Stromschienen dieses Geräts an und überprüfen Sie mithilfe einer LED- oder Transistoranzeige die Funktionsfähigkeit. Wenn Sie den Indikator an den Ausgang des DD5-Chips anschließen, sollte er mit einer Frequenz von 1 Hz blinken, an den Ausgang des DD8-Chips mit einer Frequenz von 10 Hz und an den Ausgang von DD7 mit einer Frequenz von 100 Hz (nicht wahrnehmbar). für das Auge). Legen Sie dann die Signale von den Ausgängen dieser Mikroschaltungen nacheinander an den C1-Eingang des DD12-Zählers der digitalen Anzeigeeinheit an. Im Zählmodus zeigt es die Anzahl der Impulse an, die von den Ausgängen der drei Teilerstufen ankommen. Wenn alles gut geht, können wir davon ausgehen, dass der Generator des Referenzfrequenzblocks ordnungsgemäß funktioniert.

Impulsspannungsformer, elektronischer Schlüssel und Steuergerät sind auf einer gemeinsamen Platine montiert (Abb. 56). Beginnen Sie mit dem Testen dieser Frequenzmesseinheit, indem Sie die Funktionsfähigkeit des Signalimpulsgenerators der gemessenen Frequenz zusammen mit anderen Einheiten und Elementen des Geräts überprüfen. Verbinden Sie dazu vorübergehend den Eingang S (Pin 4) des Triggers DD10.1 mit einem „geerdeten“ Leiter (was der Einstellung des Schalters SA2 auf die Position „Zählen“ entspricht), Pin 6 des Wechselrichters DD11.2 - mit Pin 14 des Eingangs C1 des Zählers. ka DD12 und legen Sie ein Signal an den Anschluss XS1 vom Ausgang der DD9-Mikroschaltung des Referenzfrequenzblocks an. Die Indikatoren sollten fortlaufende Zahlen von 1 bis 999 anzeigen. Bei einer Impulsfrequenz von 10 Hz, entnommen vom Ausgang der DD8-Mikroschaltung, erhöht sich die Impulszählgeschwindigkeit um das Zehnfache.

Entfernen Sie dann den Leiter, der den S-Eingang des DD10.1-Triggers mit dem „geerdeten“ Energiebus verbindet (was der Einstellung des SA2-Schalters auf die Position „Messung“ entspricht), und verbinden Sie Pin 8 des DD11.3-Wechselrichters mit dem Zähler-Reset Bus DD12, DD14, DD16 (nach Entfernen des Jumpers, mit dem dieser Bus zuvor mit dem „geerdeten“ Leiter verbunden war), Eingang C (Pin 3) des DDIO-Triggers. Verbinden Sie I direkt mit dem Ausgang des Referenzfrequenzblocks (Pin 5 von DD9), was der Einstellung des Schalters SA1 auf die Position „xl Hz“ entspricht, und gleichzeitig mit dem Stecker XS1. Nun zeigt die Anzeige HG1 periodisch nach ca. 1,5...2 s (abhängig von der Ladedauer des Zeitkondensators SZ) die Zahl 1 (1 Hz) an.

Reis. 56(a). Impulsspannungsformer und Geräteplatine! Management

Reis. 56(b). Impulsspannungsformer und Geräteplatine! Management

Beim Anschließen des Steckers an den Ausgang der DD8-Mikroschaltung des Referenzfrequenzblocks sollten die Anzeigen HG1 und HG2 die Zahl 10 (10 Hz) anzeigen. Wenn der Stecker mit dem Ausgang des DD7-Chips verbunden ist, zeigen die Anzeigen die Zahl 100 (100 Hz) an.

Anschließend legen Sie an den Eingang des Frequenzmessers eine Netzwechselspannung an, die über einen Transformator auf 1...3 V reduziert wird. Die Anzeige zeigt eine Frequenz von 50 Hz an. Nachdem Sie die Frequenzmesserblöcke getestet haben, befestigen Sie die Platinen gemäß Abb. 52 und befestigen Sie die Platte an der Unterseite des Gehäuses. Verbinden Sie die Platinen untereinander und mit anderen Teilen des Frequenzmessers, die an der Vorder- und Rückwand des Gehäuses installiert sind, mithilfe von mehradrigen Montageleitern mit Polyvinylchlorid-Isolierung.

Überprüfen Sie abschließend die Funktion des Geräts in den Modi „Zählen“ und „Messen“. Die Signalquellen können weiterhin Impulse sein, die verschiedenen Stufen des Teilers des Referenzfrequenzblocks entnommen werden. Welche Änderungen und Ergänzungen können am digitalen Frequenzmesser vorgenommen werden!?

Beginnen wir mit dem Impulsspannungsgenerator, von dem die Empfindlichkeit und Klarheit der Funktionsweise des gesamten Messgeräts maßgeblich abhängt. Es kann vorkommen, dass Sie nicht über die Mikroschaltung K155LD1 verfügen, bei der es sich um zwei ODER-Expander mit vier Eingängen handelt, die im Triggermodus im Eingangsblock des Frequenzmessers arbeiten. Diese Mikroschaltung kann durch einen der Schmitt-Trigger der K155TL1-Mikroschaltung ersetzt werden, wenn Sie sie durch eine Einzeltransistor-Verstärkerstufe ergänzen. Ohne vorherige Verstärkung der Spannung der gemessenen Frequenz ist die Empfindlichkeit des Frequenzmessers schlechter als mit einem Treiber auf der Mikroschaltung K155LD1.

Ein Diagramm dieser Version des Frequenzmesser-Eingangsblocks finden Sie in Abb. 57. Die Wechselspannung der gemessenen Frequenz wird über den Widerstand R1 und den Kondensator C1 der Basis des Transistors VT1 der Verstärkerstufe und von seinem Lastwiderstand R4 dem Eingang des Schmitt-Triggers DD1.1 zugeführt. Die vom Trigger erzeugten Impulse, deren Wiederholungsrate der Frequenz des Eingangssignals entspricht, werden von seinem Ausgangspin 6 abgenommen und dann dem Eingangspin 2 des elektronischen Schlüssels DD11.1 des Frequenzmesser-Steuergeräts zugeführt.

Welche Rolle spielen die Siliziumdiode VD1 und der Widerstand R1 am Eingang des Geräts? Die Diode begrenzt die negative Spannung am Emitterübergang des Transistors. Solange die Eingangssignalspannung 0,6...0,7 V nicht überschreitet, ist die Diode praktisch geschlossen und hat keinen Einfluss auf die Funktion des Transistors als Verstärker. Wenn sich herausstellt, dass die Amplitude des gemessenen Signals größer als diese Schwellenspannung ist, öffnet die Diode an den negativen Halbknoten und hält so eine Spannung an der Basis des Transistors aufrecht, die 0,7...0,8 V nicht überschreitet. - Und Der Widerstand R1 verhindert den Fluss gefährlicher Spannung durch den Diodenstrom, wenn das Eingangssignal eine hohe Spannung aufweist.

Der Kondensator C2 blockiert die Verstärkerstufe und den Treiberchip im Stromkreis. Beim Einrichten des Shapers kommt es auf die Auswahl des Widerstands R2 an. Sie sorgen dafür, dass die Spannung am Kollektor des Transistors (bezogen auf die gemeinsame Leitung) 2,5...3 V beträgt.

Reis. 57. Impulsspannungsformer am Schmitt-Trigger der Mikroschaltung K155TL1

Die Empfindlichkeit eines Frequenzmessers mit einem solchen Impulsspannungstreiber beträgt mindestens 50 mV, was mehr als eine Größenordnung besser ist als mit einem Treiber auf Basis der Mikroschaltung K155LD1.

Das Diagramm einer anderen Version des Shapers, die dem Frequenzmesser ungefähr die gleiche Empfindlichkeit verleiht, ist in Abb. dargestellt. 58. Seine Eingangsschaltung und sein Verstärker sind die gleichen wie beim Treiber der Vorgängerversion. Und die Funktion des Impulsspannungsgenerators selbst aus dem verstärkten Signal übernimmt ein Schmitt-Trigger an den Logikelementen DD1.1 und DD1.2 der Mikroschaltung K155LAZ. Sie haben einen ähnlichen Schmitt-Trigger bereits in einem einfachen Frequenzmesser mit einer Messuhr am Ausgang verwendet (siehe Abb. 24). Der DD1.3-Inverter verbessert die Form der Impulse, die dem Eingang des elektronischen Schlüsselsteuergeräts zugeführt werden.

Es gibt also zwei weitere mögliche Optionen für einen Impulsspannungsformer, die sich in den darin verwendeten Mikroschaltungen unterscheiden, aber in der Empfindlichkeit nahezu identisch sind. Welches sollten Sie wählen, wenn Sie nicht über die Mikroschaltung K155LD1 verfügen und außerdem die Empfindlichkeit des Frequenzmessers verbessern möchten? Dieses Problem kann experimentell gelöst werden: Testen Sie beide Optionen und installieren Sie diejenige, mit der der Frequenzmesser genauer arbeitet. Bei der Auswahl hilft Ihnen ein elektronisches Oszilloskop, auf dessen Bildschirm Sie die erzeugten Impulse beobachten können. Bevorzugt sollte ein Shaper sein, dessen Anstiege und Abfälle der Ausgangsimpulse steiler sind und der die gleiche Dauer der Impulse selbst und der Pausen zwischen ihnen aufweist.

Es kann vorkommen, dass bei der Messung einer Frequenz von mehr als einigen Kilohertz ein Flackern der Leuchtanzeigezahlen zu beobachten ist und das Gerät zudem teilweise die doppelte Frequenz anzeigt. Was sind die Ursachen dieser Phänomene und wie können sie beseitigt werden, wenn sie natürlich im fertigen Frequenzmesser beobachtet werden oder später auftreten?

Bei dem beschriebenen Frequenzmesser hängt die Anzeigedauer des Messergebnisses von der Stellung des Schalters SA1 „Range“ ab. Wenn die Frequenz der Taktimpulse mehr als 1 kHz beträgt und vom Block der Referenzfrequenzen zum Eingang des Steuergeräts gelangt, hat der Kondensator SZ in der Zeit zwischen zwei benachbarten Impulsen nicht immer Zeit, sich vollständig zu entladen, weshalb während Beim nächsten Betriebszyklus beginnt der Ladevorgang mit einer höheren Spannung. Dadurch verkürzt sich die Anzeigezeit (siehe Abb. 49, c und g) und die Kontrollleuchten beginnen zu flackern.

Der Grund für das zweite Phänomen ist eine gewisse Instabilität in der Enddauer des „Reset“-Signals (siehe Abb. 49, e) des Steuergeräts in seinen ursprünglichen Zustand. An der Flanke dieses Impulses schaltet der DD10.2-Trigger in den Nullzustand und die hohe Spannung an seinem inversen Ausgang (Pin 8) ermöglicht den Betrieb des DD10.1-Triggers. Und wenn am Eingang C dieses Triggers während eines Zeitraums, in dem das Reset-Signal noch nicht beendet ist, ein Taktimpuls einer Referenzfrequenz ankommt, wechselt der DD10.1-Trigger in den Einzelzustand, die Zählung der Eingangsimpulse erfolgt beginnen, auf den der DD10.2-Trigger nicht rechtzeitig reagiert, da Nach einem solchen Betriebszyklus gibt es kein Reset-Signal. Dadurch zeichnen die Indikatoren die Summe der Frequenzen des gemessenen Signals und die Messwerte des „außerplanmäßigen“ Betriebszyklus des Steuergeräts auf.

Beide Mängel können leicht behoben werden, indem ein weiteres D-Flip-Flop in das Steuergerät eingebaut wird, DD10.1, wie in Abb. 59 dicke Linien. In diesem Fall mit dem Erscheinen des Signals. Der „Reset“-Vorgang des DD10.1-Triggers wird immer noch durch die niedrige Spannung verhindert, die vom Ausgang des DD10.1-Triggers an seinen Eingang R angelegt wird. Die Betriebsfreigabe erfolgt durch einen zusätzlichen Trigger am Ende des an seinem Eingang C ankommenden Impulses. Die Wiederholperiode dieser Impulse muss so bemessen sein, dass in den Pausen dazwischen der Kondensator SZ Zeit hat, sich vollständig zu entladen. Dieses Problem wird gelöst, indem an den Eingang C des DD10.1 Triggerimpulse mit einer Wiederholungsrate von 10 Hz angelegt werden, die von Pin 5 des DD8-Zählers des Referenzfrequenzblocks entnommen werden.

Die Anode des HG4-Indikators wird wie die Anoden anderer Indikatoren über einen Begrenzungswiderstand R15 mit demselben Wert versorgt.

Reis. 60. Schema der zusätzlichen Zählstufe der digitalen Anzeigeeinheit

Bei Bedarf und Teileverfügbarkeit kann die digitale Anzeigeeinheit um eine weitere Zählstufe – eine Quinte – ergänzt werden. Aber wie die Praxis des Amateurfunks zeigt, ist dies nicht unbedingt notwendig.

Die nächste Frage, die wir vorhersehen, ist: Welche symbolischen Indikatoren außer IN-8-2 eignen sich für einen Frequenzmesser? Alle anderen Glimmentladungsindikatoren, zum Beispiel IN-2, IN-14, IN-16. Bei der Installation muss lediglich die entsprechende Pinbelegung berücksichtigt werden. Es ist nicht schwer, die Pinbelegung des experimentell verwendeten Indikators zu erkennen oder zu klären, indem man an die Anschlüsse seiner Elektroden eine konstante oder pulsierende Spannung von 150...200 V anlegt (über einen Begrenzungswiderstand mit einem Widerstandswert von 33...47 kOhm). ). Es ist praktisch, den Anodenausgang so zu nehmen, wie er durch die Glasflasche deutlich sichtbar ist. Nachdem Sie den positiven Leiter der Spannungsquelle daran angeschlossen haben, berühren Sie die anderen Anschlüsse nacheinander mit dem negativen Leiter der Quelle. In diesem Fall leuchten die Zahlen auf, die der Pinbelegung des getesteten Indikators entsprechen.

Und noch eine Frage zur Wahl eines Quarzresonators. Der Generator des Blocks beispielhafter Frequenzen ist das „Herz“ des Frequenzmessers, dessen Rhythmus die Genauigkeit der Messungen bestimmt. Daher wird sein Betrieb durch einen Quarzresonator stabilisiert. Grundsätzlich kann die Frequenz des Generators beispielsweise durch die Frequenz der Wechselspannung des elektrischen Beleuchtungsnetzes stabilisiert werden (wie dies bei dem oben beschriebenen Zeitrelais geschieht). Aber leider kann es zu verschiedenen Tageszeiten um 0,5 ... 1 Hz von 50 Hz abweichen. Dementsprechend „schwebt“ die Frequenz des Generators und damit auch der Messfehler. Dadurch verliert der digitale Frequenzmesser seine recht hohen Qualitäten.

Deshalb kann man auf einen Resonator nicht verzichten. Was aber, wenn im beschriebenen Frequenzmesser kein 8-MHz-Resonator verwendet wird? Jeder andere Quarzresonator reicht aus. Natürlich ist es besser, einen Resonator mit einer Frequenz von 1 MHz zu verwenden, da in diesem Fall der D03-Chip der ersten Stufe des Teilers nicht erforderlich ist und das Signal vom Generatorausgang direkt an den angelegt werden kann Eingang des DD4-Chips. Ein Quarzresonator mit einer Frequenz von 100 kHz funktioniert auch – dann können Sie die DD4-Mikroschaltung ausschließen. In beiden Fällen wird der Teiler des Referenzfrequenzblocks vereinfacht.

Reis. 61. Frequenzteilerschaltung für einen Oszillator mit Quarzresonator bei 1,96 MHz

Und wenn es solche Quarzresonatoren nicht gibt? Dann verwenden Sie einen beliebigen anderen mit einer Resonanzfrequenz von 0,1 bis 10 MHz. Hier ist ein konkretes Beispiel. Nehmen wir an, es gibt einen Resonator mit einer Frequenz von 1,96 MHz (1960 kHz). In diesem Fall kann ein Teiler bis zu einem ganzzahligen Vielfachen von 10 kHz nach der in Abb. gezeigten Schaltung aufgebaut werden. 61. Der Generator selbst bleibt unverändert. Seine Frequenz, gleich 1960 kHz, ist JK-Flip-Flop 2, und die Zähler DD2 und DD3 werden zusammen mit der DD4-Mikroschaltung durch K155LA1 (zwei 4I-NOT-Logikelemente) durch weitere 98 (2x7x7) geteilt. Dadurch entstehen am Ausgang der drei Stufen des Teilers Impulse mit einer Frequenz von 10 kHz, die direkt an den S-Eingang des DD6-Chips des Teilers des zu konzipierenden Frequenzmessers angelegt werden müssen.

Wie Sie sehen, müssen Sie bei fast jedem Quarzresonator nur das Design der ersten Stufen des Frequenzteilers ändern. Dabei hilft Ihnen die entsprechende Referenzliteratur.

Der Grund für die Wiederholung dieses Frequenzmessers und Aufsatzes zur Bestimmung der Parameter unbekannter Stromkreise war das Design des R-45-Empfängers. Dieser „Minikomplex“ wird es in Zukunft einfacher machen, HF-Schaltkreise zu wickeln und zu konfigurieren, die Referenzpunkte von Generatoren zu steuern und so weiter. Mit dem in diesem Artikel vorgestellten Frequenzmesser können Sie also Frequenzen von 10 Hz bis 60 MHz mit einer Genauigkeit von 10 Hz messen. Dadurch kann dieses Gerät für ein breites Anwendungsspektrum eingesetzt werden, beispielsweise zur Messung der Frequenz eines Hauptoszillators, eines Funkempfängers und -senders, eines Funktionsgenerators oder eines Quarzresonators. Der Frequenzmesser bietet gute Parameter und verfügt dank des Verstärkers und TTL-Wandlers über eine gute Eingangsempfindlichkeit. Damit können Sie die Frequenz von Quarzresonatoren messen. Bei Verwendung eines zusätzlichen Frequenzteilers kann die maximale Messfrequenz 1 GHz oder höher erreichen.

Die Schaltung des Frequenzmessers ist recht einfach; die meisten Funktionen werden von einem Mikrocontroller ausgeführt. Der Mikrocontroller benötigt lediglich eine Verstärkungsstufe, um die Eingangsspannung von 200–300 mV auf 3 V zu erhöhen. Ein in Emitterschaltung geschalteter Transistor liefert ein Pseudo-TTL-Signal, das dem Eingang des Mikrocontrollers zugeführt wird. Als Transistor wird eine Art „schneller“ Transistor benötigt; ich habe BFR91 verwendet – ein inländisches Analogon von KT3198V.

Die Spannung Vke wird durch den Widerstand R3* im Stromkreis auf 1,8–2,2 Volt eingestellt. Meiner hat 22 kOhm, es können jedoch Anpassungen erforderlich sein. Die Kollektorspannung des Transistors wird über einen 470-Ohm-Serienwiderstand an den Zähler-/Timereingang des PIC-Mikrocontrollers angelegt. Um die Messung auszuschalten, werden die im PIC eingebauten Pull-Down-Widerstände verwendet. Der PIC implementiert einen 32-Bit-Zähler, teils in Hardware, teils in Software. Die Zählung beginnt nach dem Abschalten der eingebauten Pull-Down-Widerstände des Mikrocontrollers, die Dauer beträgt genau 0,4 Sekunden. Nach dieser Zeit dividiert der PIC die resultierende Zahl durch 4 und addiert oder subtrahiert dann die entsprechende Zwischenfrequenz, um die tatsächliche Frequenz zu erhalten. Die resultierende Frequenz wird zur Anzeige auf dem Display umgerechnet.

Damit der Frequenzmesser ordnungsgemäß funktioniert, muss er kalibriert werden. Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, im Voraus eine Impulsquelle mit einer genau bekannten Frequenz anzuschließen und den Abstimmkondensator zu drehen, um die erforderlichen Messwerte einzustellen. Wenn diese Methode nicht geeignet ist, können Sie die „Grobkalibrierung“ verwenden. Schalten Sie dazu das Gerät aus und verbinden Sie Pin 10 des Mikrocontrollers mit GND. Schalten Sie dann den Strom ein. Der MK misst die interne Frequenz und zeigt sie an.

Wenn Sie die angezeigte Frequenz nicht anpassen können (durch Anpassen des 33 pF-Kondensators), dann verbinden Sie Pin 12 oder 13 des MK kurzzeitig mit GND. Dies muss möglicherweise mehrmals durchgeführt werden, da das Programm diese Pins nur einmal pro Messung (0,4 Sekunden) überprüft. Trennen Sie nach der Kalibrierung den 10. Zweig des Mikrocontrollers von GND, ohne das Gerät auszuschalten, um die Daten im nichtflüchtigen Speicher des MK zu speichern.

Ich habe für mein Gehäuse eine Leiterplatte gezeichnet. Folgendes ist passiert: Beim Anlegen der Spannung erscheint kurzzeitig ein Bildschirmschoner und der Frequenzmesser geht in den Messmodus, am Eingang liegt nichts an:

Schaltplan der Konsole

Der Autor des Artikels hat das Diagramm gegenüber der Originalquelle geändert, daher füge ich das Original nicht bei, die Platine und die Firmware-Datei befinden sich im allgemeinen Archiv. Nehmen wir nun einen uns unbekannten Schaltkreis – einen Aufsatz zur Messung der Resonanzfrequenz des Schaltkreises.

Wir stecken es in die noch nicht passende Steckdose, es genügt, das Gerät zu überprüfen, schauen Sie sich das Messergebnis an:

Das Frequenzmessgerät wurde auf einem 4-MHz-Quarzoszillator kalibriert und getestet, das Ergebnis wurde wie folgt aufgezeichnet: 4,00052 MHz. Im Gehäuse des Frequenzmessers habe ich beschlossen, Strom an den +9-Volt-Anschluss auszugeben. Dafür wurde ein einfacher +5-V-, +9-V-Stabilisator hergestellt, dessen Platine auf dem Foto zu sehen ist:

Ich habe vergessen hinzuzufügen, dass die Platine des Frequenzmessers leicht nach hinten nach oben positioniert ist – um das Bild des Mikrocontrollers bequem entfernen zu können, den Abstimmkondensator zu drehen und die Länge der Spuren auf dem LCD zu minimieren.

Nun sieht der Frequenzmesser so aus:

Das Einzige ist, dass ich den Fehler im MHz-Label noch nicht korrigiert habe, aber alles funktioniert zu 100 %. Aufbau und Prüfung der Schaltung - GOUVERNEUR.

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