Категории

Популярные схемы
Схема цифрового частотомера  
Схема цифрового частотомераЭтот частотомер позволяет измерять частоту электрических колебаний от 100 гц до 80 кгц в двух поддиапазонах - до 8 кгц и до 80 кгц. Амплитуда входного сигнала может быть от 1-го до 30-ти вольт. Принцип работы частотомера стандартный, он считает количество импульсов входного сигнала в течении установленного периода. Правда реализовано это несколько не стандартно. Частотомер имеет трехразрядную индикацию - от 000 до 800. Время измерения одно и то-же в обеих диапазонах и составляет 0,3 секунды.



Принципиальная схема прибора показана на рисунке. Формирователь импульсного напряжения собран на транзисторах VT1 - VT4. Входной сигнал, поступающий через гнездо X1, конденсатор C1 и резистор R1 усиливается и ограничивается но амплитуде дифференциальным усилителем на транзисторах VT1 и VT2.

С резистора R5 нагрузки сигнал поступает на базу транзистора VT3 второго каскада, который работает как инвертор. Резистор R8, создающий между этими каскадами положительную обратную связь обеспечивает им триггерный режим работы. При этом на коллекторе Транзистора VT3 формируются импульсы с круглыми фронтами и спадами, частота следования которых соответствует частоте входного сигнала.

Каскад на транзисторе VT4 ограничивает амплитуду импульсов до значения, подходящего для работы микросхем и инвертирует сигнал. Затем, следует двухкаскадный делитель частоты на микросхеме D1. Двоичные счетчики микросхемы считают до десяти, такой режим обеспечивают диоды VD2-VD5. Переключение поддиапазонов производится переключателем SB1. В показанной на схеме положении включен только один счетчик и прибор работает в диапазоне до 8000 гц, в противоположной до 60000 гц.

С выхода переключателя SB1 импульсы поступают на вход СР двоичного счетчика D3. Два счетчика этой микросхемы включены последовательно и их Общий коэффициент пересчета 250. То есть за установленный период 0,3 секунды они могут принять максимум 250 импульсов. Остановка счета производится подачей логической единицы на вход CN счетчика D3.1.

Формирователь временного интервала в 0,3 секунды выполнен на часовой микросхеме D2 K176ИЕ12. Частота генератора этой микросхемы стабилизирована резонатором ZQ1. Ка её выходах T1, Т2 и Т2 формируются импульсы частотой 128 гц. С выхода Т1 эти импульсы поступают на минутный счетчик микросхемы.

На его выходе формируются импульсы, длительность которых равна 20-ти периодам входного сигнала, а расстояние вежду импульсами - 39-ти периодам входного сигнала. В результате в течении 39-ти периодов (0,3 секунды) входного сигнала на выходе счетчика (вывод 10 D2) присутствует логический ноль, который держит вход счетчика на микросхеме D3 в открытом состоянии, и импульсы от переключателя SB1 считаются этим счетчиком, идет период измерения.

По истечении времени 0,3 секунды на выходе (вывод 10 D2) минутного счетчика появляется единица, которая закрывает вход счетчика D3 и включает запись в регистры D4 и D5. Результат, отражающий количество импульсов, поступивших на вход счетчика D3 за временной интервал в 0,3 секунды, в двоичном коде, записывается в регистры D4 и D5, и с их выходов поступает на преобразователь кода и дешифратор на микросхеме ПЗУ D6.

В обязанности ПЗУ входит преобразование кода отражающего количество импульсов за период в 0,3 секунды, в стандартный код, и соответствующее количество импульсов за одну секунду, численно равный частоте сигнала, поступившего на вход счетчика D3.

Кроме того, ПЗУ преобразовывает этот код в сигналы для управления семисегментными индикаторами. Однако числа выходов для управления тремя индикаторами у микросхемы ПЗУ К573РФ2 недостаточно и в этой схеме используется динамическая индикация, соответствующие входы индикаторов соединяются между собой и практически к выходами ПЗУ подключены по три вывода индикаторов.

Переключение индикаторов производится транзисторными ключами на VT5 - VT7, на базы которых поступают импульсы с частотой следования 128 гц от выходов Т1 Т2 и Т3 микросхемы D2. Фазы этих импульсов сдвинуты относительно друг друга таким образом, что в каждый момент времени единица присутствует только на одном из этих выходах.

Эти-же сигналы поступают и на входы ПЗУ - выводы 19, 22 и 23, они используются для переключения программ обработки двоичного кода для индикаторов младшего, второго и старшего разрядов. В результате индикаторы включаются по очереди с частой 128 гц, отображая каждый свою часть трехзначного числа. В результате коду на выходах счетчика D3 -"250", соответствует показание индикатора "800".

После записи кода в регистры уровень логической единицы поступает через цепь R18 С7, устраняющую сбои на входы "R" счетчиков D3.1 и D3.2, счетчики обнуляются, и после появления на выходе минутного счетчика (вывод 10 D2) нуля,весь процесс повторяется.

Система индикации превышении предела изменения выполнена таким образом. Максимальное число импульсов, которое имеет возможность принять счетчик установлено 260, это соответствует максимальному числу на табло цифрового индикатора - "800" . Если на вход частотомера поступает частота, большая, чем верхнее значение включенного предела, то двоичный счетчик на микросхеме D3 за время периода, в течении которого вход счетчика открыт успевает досчитать до "251".

В результате на катоды всех диодов VD8-VD14 поступают уровни логических единиц с выходов счетчика D3. В точке соединения этих диодов так-же устанавливается единица (через резистор R30), и эта единица через диод VD6 поступает на вывод 1 микросхемы DЗ и блокирует вход этого счетчика. Показания счетчика остаются на этом уровне до тех пор, пока не будет закончен, цикл измерения и на входы счетчиков D3 "R" не поступит сигнал обнуления от микросхемы D2.

Таким образом, если частота на входе прибора превышает максимальное значение установленного предела, в регистры записывается число 251, и это-же число с выходов peгистров поступает на входы микросхемы ПЗУ, в программе, которой заложено при поступлении от регистров кода числа более "250" индицировать сигнал "зашкаливания", высвечивая восьмерки во всех разрядах индикатора. Таким образом наличие трех восьмерок означает необходимость сменить предел.

Данная схема имеет один серьёзный недостаток. Дело в том, что двоичный счетчик на микросхеме D3 имеет только 250 возможных кодов на своём выходе. В случае если максимальные показания индикаторов не более 250-ти это не имеет значения и каждой единице на индикаторе в младшем разряде можно присвоить значение 10 гц, но на вход счетчика поступают частоты от нуля до 400 Гц, и индикатор показывает от нуля до 800.

В то-же время кодов всего 250 и ПЗУ расшифровывает значение каждого из 250 кодов и присваивает им числовую величину реальной частоты, поступающей на вход измерительного счетчика. В результате индикация и измерение частоты происходит с округлением до трех единиц младшего разряда.

В результате измерение низких частот (менее 100 гц) из-за высокой погрешности практически невозможно (погрешность может составлять на этих частотах до 100"). В то-же время при измерении частот более одного килогерца погрешность не превышает двух процентов, при измерении частот от пяти килогерц и выше погрешность менее одного процента.

При эксплуатации это нужно учитывать и не использовать прибор для измерения малых частот, или вместо переключателя SB1 установить переключатель на три положении. В третьем положении он должен непосредственно подключаться к коллектору транзистора VT4. В этом случае минимум измерения сместится до 10 гц, а диапазоны будут такие: 10 гц - 800 гц, 100 гц - 8кгц, и 1000 гц - 80 кгц. Таким образом возможности прибора расширяются.

Схема цифрового частотомераТаблица прошивки ПЗУ показана на втором рисунке. В данной схеме можно использовать и другое ПЗУ, важно чтобы оно имело соответствующее число входов и выходов, и на его входы можно было подавать КМОП уровни, а мощности выходов хватало для обслуживания светодиодных индикаторов.

Вместо светодиодных индикаторов можно установить люминисцентные типа ИВ6. В этом случае транзисторы VT5 - VT7 исключаются, а сетки индикаторов подключаются к выведан 19, 22 и 23 ПЗУ.


ДРУГИЕ ПОХОЖИЕ СХЕМЫ НА САЙТЕ:


Авторизация
Логин:
Пароль:
Напомнить пароль?

Облако тегов

Опрос
Схемы каких устройств вам наиболее интересны?

Бытовых устройств
Промышленных устройств
Различные простые схемы
Другие


Интересные схемы