Как собрать простой цифровой частотомер своими руками. Какие компоненты потребуются для сборки частотомера. Как работает схема самодельного частотомера. Каковы характеристики и возможности самодельного цифрового частотомера.
Принцип работы самодельного цифрового частотомера
Самодельный цифровой частотомер — это прибор для измерения частоты электрических сигналов, который можно собрать своими руками. Его принцип работы основан на подсчете количества импульсов входного сигнала за фиксированный промежуток времени.
Основные компоненты схемы частотомера:
- Входной усилитель-формирователь для преобразования входного сигнала в импульсы
- Генератор временных интервалов для задания времени измерения
- Счетчик импульсов
- Схема управления для синхронизации работы узлов
- Цифровой дисплей для отображения результата
Входной сигнал поступает на усилитель-формирователь, который преобразует его в последовательность прямоугольных импульсов. Эти импульсы подаются на счетчик. Генератор временных интервалов формирует стробирующий импульс заданной длительности (обычно 0,1-1 с). В течение этого времени счетчик подсчитывает количество импульсов входного сигнала. Результат счета выводится на цифровой дисплей.
Схема самодельного цифрового частотомера на трех микросхемах
Рассмотрим простую схему самодельного цифрового частотомера, способного измерять частоту до 10 МГц. Она построена всего на трех микросхемах:
- 74C926 — счетчик-дешифратор
- CD4060B — генератор измерительных импульсов
- 74LS28 — RS-триггер и входной ключ
Входной усилитель-формирователь выполнен на транзисторе VT1. Импульсы с его коллектора поступают на элемент D1.1, который работает как ключ, пропуская или блокируя сигнал на счетный вход микросхемы D2 (74C926).
Управляет ключом RS-триггер на элементах D1.2 и D1.3. Генератор измерительных импульсов собран на микросхеме D3 (CD4060B). Она содержит кварцевый генератор на 32768 Гц и делитель частоты.
Процесс измерения частоты
Процесс измерения частоты в данной схеме происходит следующим образом:
- В начале цикла RS-триггер открывает ключ D1.1, пропуская импульсы на счетчик D2
- В течение примерно 1 мс (задается генератором D3) идет подсчет импульсов
- По окончании интервала измерения триггер закрывает ключ D1.1
- Результат счета фиксируется и выводится на индикаторы
- Счетчик D2 обнуляется
- Цикл повторяется каждые 0,25 с
Таким образом, показания обновляются 4 раза в секунду. Дискретность измерения составляет 1 кГц.
Особенности и характеристики частотомера
Основные характеристики данного самодельного цифрового частотомера:
- Диапазон измеряемых частот: до 10 МГц
- Дискретность измерения: 1 кГц
- Входная чувствительность: ~25 мВ
- Максимальное входное напряжение: 30 В
- Время измерения: ~1 мс
- Частота обновления показаний: 4 раза в секунду
- Индикация: 4-разрядный светодиодный дисплей
- Питание: 8-15 В
Достоинства схемы — простота, малое количество компонентов, широкий диапазон измерения. Недостатки — невысокая точность, отсутствие автоматического выбора диапазона.
Модификации и улучшения схемы
Базовую схему частотомера можно модифицировать для улучшения характеристик:
- Увеличить разрядность индикатора до 5-6 знаков для повышения точности
- Добавить предварительный делитель частоты для расширения диапазона измерений
- Использовать микроконтроллер вместо логических микросхем
- Добавить автоматический выбор диапазона измерения
- Реализовать измерение периода для низких частот
- Дополнить схему USB-интерфейсом для подключения к компьютеру
Это позволит создать более функциональный прибор с улучшенными характеристиками.
Применение самодельного цифрового частотомера
Самодельный цифровой частотомер может найти применение:
- При настройке и ремонте радиоэлектронной аппаратуры
- Для измерения частоты кварцевых генераторов
- При разработке и отладке цифровых устройств
- В радиолюбительской практике для измерения частоты передатчиков
- В учебных целях для изучения цифровой техники
Несмотря на простоту, такой прибор способен решать многие измерительные задачи и будет полезен радиолюбителям и специалистам.
Сборка и настройка частотомера
При сборке самодельного цифрового частотомера важно учитывать следующие моменты:
- Использовать качественные компоненты, особенно кварцевый резонатор
- Обеспечить хорошую развязку по питанию
- Правильно разводить печатную плату, минимизируя длину соединений
- Экранировать входные цепи для уменьшения наводок
Заключение
Самодельный цифровой частотомер — это полезный измерительный прибор, который можно собрать своими руками. Даже простая схема на нескольких микросхемах позволяет измерять частоту в широком диапазоне. При этом существует множество вариантов улучшения базовой конструкции. Сборка такого устройства — отличный способ изучить основы цифровой техники на практике.
Простой самодельный цифровой частотомер до 10МГц (CD4060, 74C926, 74LS28)
Микросхема ММ74С926 (или другие аналоги 74C926 представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации из дешифратора в код для семисегментного индикатора и схемы опроса для динамической индикации. На основе этой микросхемы можно строить различные приборы, в том числе и частотомеры.
Здесь приводится описание схемы частотомера, измеряющего частоту до 9999 kHz (до 9,999 MHz) с дискретностью в 1 kHz. Частотомер выполнен на трех микросхемах. Счетчик-дешифратор на уже упомянутой 74С926, генератор измерительных импульсов на ИМС CD4060B и RS-триггер и входной ключ на 74LS28.
Рис. 1. Схема самодельного частотомера на трех микросхемах, измерение частоты до 10МГц.
Входной усилитель — формирователь простейший, по схеме ключа на транзисторе VT1. Его можно заменить любым более качественным входным усилителем — формирователем, если в этом есть необходимость.
Измеряемая частота поступает через разъем Х1 на усилитель — формирователь на транзисторе VT1.
Импульсы с его коллектора поступают на ключевое устройство на элементе D1.1, на его вывод 3. Когда на выводе 2 данного элемента логический ноль, импульсы проходят сквозь него инвертируясь, и поступая на счетный вход (вывод 12) счетчика микросхемы D2. Если на выводе 2 D1.1 единица, импульсы сквозь него не проходят, и на его выходе держится логический ноль.
Управляет ключом на элементе D1.1 RS-триггер на элементах D1.2 и D1.3 той же микросхемы. В исходном состоянии триггер находится в положении с логическим нулем на выходе элемента D1.3. При этом элемент D1.1 пропускает импульсы на вход счетчика D2, потому что на его выводе 2 ноль, а ключ на транзисторе VT6 закрыт, и поэтому индикаторы выключены. В этом положении RS-триггера идет процесс измерения частоты, счетчик D2 подсчитывает импульсы, поступающие на его вывод 12.
После того, как процесс измерения заканчивается на вывод 6 D1.2 поступает логическая единица и RS-триггер меняет состояние на противоположное. На выходе элемента D1. 3 устанавливается логическая единица, что приводит к закрыванию элемента D1.1 и прекращению поступления импульсов на вход счетчика D2. В то же время, единица с выхода D1.3 открывает транзистор VT6 и через него включается индикация.
Временные интервалы для управления работой частотомера генерирует микросхема D3 — CD4060B. Микросхема содержит мультивибратор и счетчик. В данном случае, частота мультивибратора задана и стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на частоту 32768 Hz. Это обычный резонатор, применяющийся в электронных часах.
На выходе счетчика D3 с весовым коэффициентом 32 логическая единица появляется через 0,0009765625 секунды. Конечно, надо бы, чтобы она там появлялась через 0,001 секунды, и этого можно достигнуть подбором емкостей С2 и С3, если такая высокая точность необходима. Если же погрешность в 2,4% приемлема, можно оставить как есть, и не заниматься точным подбором С2 и С3.
И так, грубо говоря, через 0,001 (или около того) секунды от начала цикла единица появляется на выводе 6 микросхемы D3. Она поступает на вывод 6 D1.2 и переключает RS-триггер в состояние, когда на выходе элемента D1.3 логическая единица. Элемент D1.1 закрывается. Таким образом, процесс измерения частоты длится 0,001 секунды (или около того, если интервал не подгоняли емкостями С2 и С3).
Далее, наступает процесс индикации. Единица с выхода D1.3 не только блокирует элемент D1.1, не пуская импульсы на вход счетчика D2, но и поступает через резистор R15 на базу транзистора VT6, который открывается под её действием и подает ток на схему светодиодной индикации.
Схема светодиодной индикации состоит из четырех отдельных светодиодных семисегментных цифровых индикаторов Н1-Н4 с общим катодом. Индикаторы собраны в матрицу для динамической индикации, то есть все их одноименные сегментные выводы соединены вместе, и подключены к выходам сегментов микросхемы D2 через токоограничительные резисторы R3-R9, уравнивающие яркость свечения сегментов.
В процессе динамической индикации разряды переключаются импульсами, поступающими с выходов D1-D4 счетчика D2. Импульсы поступают на транзисторные ключи на VT2-VT5, которые переключают разряды.
Для выключения индикации служит транзистор VT6. Процесс индикации будет длиться пока на самом старшем выходе счетчика микросхемы D3 (вывод 3) не появится логическая единица. С учетом частоты кварцевого резонатора Q1 32768 Hz, это произойдет через 0,25 секунды.
Как только на выводе 3 D3 возникает единица, она обнуляет счетчик D2, а так же, возвращает RS-триггер D1.1-D1.2 в состояние с логическим нулем на выходе D1.3. При этом открывается элемент D1.3 и пускает на вход счетчика D2 импульсы, ключ на VT6 закрывается и индикация гасится. Плюс, единица с вывода 3 D3 поступает так же и на его обнуляющий вход — вывод 12 (R). Далее, весь описанный цикл повторяется. Таким образом, показания обновляются через каждые четверть секунды.
Светодиодные индикаторы HDSP-h311H можно заменить любыми семисегментными цифровыми светодиодными индикаторами с общим катодом.
Иванов А. РК-2016-03.
Самодельный частотомер на ATTINY2313 | Уголок радиолюбителя
в Измерение 0 3,041 Просмотров
Этот самодельный частотомер на ATTINY2313 предназначен для измерения частоты в диапазоне примерно от 4МГц до более 160МГц.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Технические характеристики частотомера:
- измерение частоты в диапазоне 4-160 Мгц
- отображение измерений на ЖК-дисплее
- чувствительность 700мВ
- входное напряжение, макс < 30В
- питание: 8-15В
- очень простая плата, минимальное количество
элементов, быстрый запуск - размеры платы: 37х80мм
Схема прекрасно отработала в диапазоне от 3,8МГц до 162МГц. Основой схемы является микроконтроллер ATTINY2313. Его преимуществом является возможность работать на частотах до 20МГц. В схеме использован кварц на 16МГц, таким образом, сам процессор теоретически должен правильно измерять частоты до 8МГц.
Зачастую оказывается, что диапазон до 8МГц слишком мал.
Блок питания 0…30 В / 3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
Краткая информация о LB3500:
- напряжение питания — 4,5…5,5В
- потребляемый ток — l6мА-24мА
- входное напряжение — 100мВ-600мВ
- выходное напряжение — 0,9 Vpp
- делитель — 8
Без применения дополнительного делителя схема способна измерять частоты до 64МГц. Добавление дополнительного делителя в виде двоичного счетчика 74LS293 (ICl) позволяет увеличить диапазон измерений до 150 Мгц (макс. для LB3500).
ICl делит частоту на 4. Таким образом, вся система прескалера (ICl и IC4) делит входную частоту на 32. Транзистор Tl с элементами C7, R2, R3 обеспечивает высокое входное сопротивление.
Входной сигнал после разделения попадает на вход микросхемы LB3500. На выходе в 9 IC4 сигнал получается в 8 раз меньшей частоты, чем на входе.
С выхода QB счетчика IC1 сигнал попадает на вход счетчика Tl микросхемы IC2. Программа микроконтроллера вычисляет частоту этого сигнала, умножает ее на 32 и результат измерения поступает на ЖК-дисплей.
Печатная плата и прошивка (211,1 KiB, скачано: 720)
Портативный паяльник TS80P
TS80P- это обновленная версия паяльника TS80 Smart, работающий от USB…
Подробнее
Частотомер 2016-11-17
С тегами: Частотомер
Простые схемы частотомеров – аналоговые схемы
Следующие простые схемы аналоговых частотомеров можно использовать для измерения частот, которые могут быть синусоидальными или прямоугольными. Измеряемая входная частота должна быть не менее 25 мВ RMS для оптимального обнаружения и измерения.
Конструкция обеспечивает относительно широкий диапазон измерения частоты, от 10 Гц до максимум 100 кГц, в зависимости от положения селекторного переключателя S1. Каждая из 20 тыс. предустановленных настроек, связанных с S1a, может быть индивидуально отрегулирована для получения других диапазонов отклонения полной шкалы частоты на измерителе по желанию.
Общее потребление этой цепи частотомера составляет всего 10 мА.
Значения R1 и C1 определяют отклонение на полную шкалу соответствующих используемых измерителей и могут быть выбраны в зависимости от используемого в цепи измерителя. Значения можно зафиксировать соответствующим образом с помощью следующей таблицы:
Содержание
Ссылаясь на принципиальную схему простого измерителя частоты, 3 биполярных транзистора на входе работают как усилитель напряжения для усиления частоты низкого напряжения до 5 В. прямоугольные волны, для питания входа IC SN74121
ИС SN74121 представляет собой моностабильный мультивибратор с триггерными входами Шмитта, который позволяет преобразовать входную частоту в однократные импульсы правильной размерности, среднее значение которых напрямую зависит от частоты входного сигнала.
Диоды и цепь R1, C1 на выходном выводе ИС работают как интегратор для преобразования вибрирующего выхода моностабильного в достаточно стабильный постоянный ток, значение которого прямо пропорционально частоте входного сигнала.
Следовательно, по мере увеличения входной частоты значение выходного напряжения также пропорционально возрастает, что интерпретируется соответствующим отклонением на измерителе и обеспечивает прямое считывание частоты.
Компоненты R/C, связанные с селекторным переключателем S1, определяют моностабильную синхронизацию однократного включения/выключения, а это, в свою очередь, определяет диапазон, для которого синхронизация становится наиболее подходящей, чтобы обеспечить соответствие диапазона на измерителе и минимальную вибрацию на стрелке метра.
Диапазон переключателей
- A = 10 Гц до 100 Гц
- B = от 100 Гц до 1 кГц
- C = от 1 кГц до 10 кГц
- D = 10 кГц до 100 кГц
Многочисленная точная частота частота частота частота частота.
СхемаУлучшенная версия схемы первого частотомера показана на рисунке выше. Входной транзистор TR1 представляет собой полевой транзистор с переходным затвором, за которым следует ограничитель напряжения. Концепция позволяет использовать прибор с большим входным сопротивлением (диапазон одного мегаома) и защитой от перегрузок.
Группа переключателей S1 b просто удерживает положительную клемму измерителя ME1 «заземленной» для 6 конфигураций диапазона, обозначенных на S1 a, и, таким образом, обеспечивает выходной путь для соответствующего конденсатора диапазона, как показано в примечаниях к рис. 1. При этом, на седьмом месте измеритель и заданное сопротивление VR1 переключаются вокруг эталонного диода стабилитрона D7.
Этот пресет настраивается во время настройки, чтобы обеспечить отклонение полной шкалы измерителя, которое затем точно калибруется для этого конкретного опорного уровня. Это важно, поскольку диоды Зенера сами по себе имеют допуск 5%. После фиксации эта калибровка окончательно управляется потенциометром VR2 на приборной панели, который обеспечивает управление всеми частотными диапазонами.
Самая высокая амплитуда входной частоты, помещенная на f.e.t. Затвор ограничивается примерно ± 2,7 В через стабилитроны D1 и D2 вместе с резистором R1.
В случае, если входной сигнал выше этого значения в обеих полярностях, соответствующий стабилитрон заземлит избыточное напряжение, стабилизируя его на уровне 2,7 В. Конденсатор C1 обеспечивает некоторую компенсацию высоких частот.
Полевой транзистор сконфигурирован как исток-повторитель, а истоковая нагрузка R4 работает как синфазный режим входной частоты. Транзистор TR2 работает как простой усилитель возведения в квадрат, выход которого вызывает включение и выключение транзистора TR3 в соответствии с приведенным ранее пояснением.
Зарядные конденсаторы для каждых 6 частотных диапазонов определяются блоком переключателей S1a. Эти конденсаторы должны быть чрезвычайно стабильными и высококачественными, такими как тантал.
Хотя на схеме конденсаторы обозначены как одиночные, их можно собрать из пары соединенных параллельно частей. Конденсатор C5, например, построен с использованием 39n и 8n2, общая емкость 47n2, в то время как C10 состоит из 100p и триммера 5-65p.
Схема печатной платы
Конструкция дорожек печатной платы и наложение компонентов для показанной выше схемы частотомера показаны на следующих рисунках
Простой измеритель частоты с использованием микросхемы 555
Следующее аналоговое устройство для измерения частоты, вероятно, самое простое, но при этом имеет достаточно точные показания частоты на прикрепленном измерителе.
Измеритель может быть с подвижной катушкой определенного типа или цифровым измерителем, настроенным на диапазон 5 В постоянного тока.
Для каждого положительного полупериода входной частоты моностабильный сигнал включается на определенное время, определяемое элементами R3/C2.
Части R7, R8, C4, C5 на выходе микросхемы работают как стабилизатор или интегратор, чтобы обеспечить достаточно стабильный постоянный ток для моностабильных импульсов ВКЛ/ВЫКЛ, чтобы счетчик мог считывать их без вибраций.
Это также позволяет выходу производить среднее непрерывное значение Dc, которое прямо пропорционально частоте входных импульсов, подаваемых на базу T1.
Однако предустановка R3 должна быть правильно отрегулирована для разных диапазонов частот, чтобы стрелка измерителя была достаточно стабильной, а увеличение или уменьшение входной частоты вызывало пропорциональное отклонение в этом конкретном диапазоне.
Аналоговый частотомер IC 555
На приведенном ниже рисунке показана схема IC 555, выполненная в виде аналогового частотомера с линейной шкалой и имеющей полную шкалу чувствительности 1 кГц. Питание схемы осуществляется через стабилизированный источник питания 6 В.
Входные сигналы для этого аналогового частотомера могут быть в форме импульсов или сигналов прямоугольной формы с размахом до 2 вольт или выше.
Транзистор Q1 усиливает этот импульсный входной сигнал, достаточный для срабатывания IC 555 на выводе № 2. Выход IC на выводе № 3 подключен к полномасштабному измерителю M1 с подвижной катушкой отклонения 1 мА. Диод D1 работает как каскад компенсации смещения с помощью умножающего резистора R5.
Всякий раз, когда IC 555, сконфигурированный как моностабильный мультивибратор, запускается входным импульсом, он создает импульс фиксированной длительности и амплитуды. Когда каждый отдельный импульс включает пиковое напряжение 6 вольт и период 1 мс, и он запускает вывод № 2 микросхемы с частотой 500 Гц, на выводе № 3 создается высокий логический сигнал 500 миллисекунд каждые 1000 миллисекунд.
Кроме того, среднее значение выхода IC 555, оцененное за этот временной интервал, может быть рассчитано как
500 миллисекунд/1000 миллисекунд x 6 вольт = 3 вольта или половина 6 вольт.
Аналогично, если входная частота составляет 250 Гц, создается высокий импульс длительностью 250 мс через каждые 1000 мс. В результате среднее выходное напряжение микросхемы теперь равно 250 мс/1000 мс x 6 вольт = 1,5 вольт или четверть 6 вольт.
Это показывает, что среднее значение выходного напряжения схемы, испытанное в пределах реального общего количества импульсов, прямо пропорционально повторяющейся частоте моностабильного мультивибратора. Мы можем получить только среднее или среднее значение измерителей с подвижной катушкой. На схеме показан измеритель на 1 мА, включенный последовательно с множительным резистором R5. Этот резистор R5 регулирует чувствительность измерителя при отклонении на полную шкалу примерно 3,4 вольта. Измеритель подключен, чтобы отображать среднее значение выходного сигнала мультивибратора, а его отображение мгновенно пропорционально входной частоте.
Используя номиналы деталей, указанные на схеме аналогового частотомера, он настроен на полное отклонение на частоте 1 кГц. Для настройки схемы сначала на указанный выход подается прямоугольная волна частотой 1 кГц, а потенциометр полной шкалы R7 (он регулирует длину импульса) настраивается и фиксируется для обеспечения полномасштабного измерения на измерителе. .
Простой цифровой частотомер
Простой цифровой частотомер Введение: Простой цифровой частотомер имеет множество применений. Это может быть эксперимент для начинающих, лабораторное оборудование
или счетчик, встроенный в какое-то устройство. Идеален везде, где необходимо измерять и отображать частоту в цифровом виде.
Описание схемы: Частотомер построен только из общих компонентов (логика), без микропроцессора (микроконтроллера), который необходимо программировать.
Основа 74390 двойной десятичный счетчик (74HC390 — CMOS, 74LS390 — биполярный). Генератор с IO1 (555) определяет время счета.
При номиналах компонентов, перечисленных на схематической диаграмме ниже, время счета составляет 1 с. Поэтому частотомер измеряет с разрешением 1 Гц.
Дисплеи DIS1417 или TIL311. Они уже построили схемы LATCH и декодеры от BCD до 7 сегментов.
Это избавляет от необходимости использовать внешние. Если вы хотите использовать стандартный 7-сегментный дисплей, необходимо использовать
внешние LATCH (например, 4-битные 7475/74HC75/74LS75, 8-битные или 74373) и декодеры (например, 7447 или 4543).
Схема 555 (IO1) формирует на своем выходе (вывод 3) прямоугольный сигнал, сохраняющийся в лог.
