Низкочастотный цифровой частотомер - ККВ-НЧМ-012А.

<<< Назад   Главная раздела

Автор: Кравченко К.В. Сайт: www.kkbweb.narod.ru E-mail: kkbweb@mail.ru

Данный частотомер обеспечивает измерение частоты в низкочастотном диапазоне, счет импульсов и отсчет времени.

Основные технические характеристики:

·        Наибольшая измеряемая частота, кГц …………………………………………….. 100

·        Диапазон входных напряжений, В ………………………………………………... 0,01…200

·        Время счета в режиме частота, с …………………………………………………... 1

·        Время индикации в режиме частота, с ……………………………………………. 2

·        Входное сопротивление, кОм, при вх. напряж. 5В ………………………………. 300

·        Максимальный измеряемый временной интервал, с, и число импульсов ……… 99 990

За основу была взята конструкция С. Засухина, описанная в ж. «Радио» №9 1986 г. с. 49-50. Структурная схема прибора показана на рисунке 1. Как видно из рисунка прибор состоит из четырех блоков, но есть еще и пятый, это блок питания, для упрощения он не показан.

Рисунок 1

Измеряемый сигнал через разъем XS1 поступает в блок А1: ФС – формирователь сигнала, построенный на МС К574УД1А, он служит для выделения переменной составляющей входного сигнала и преобразование его в прямоугольные  импульсы с уровнями логических микросхем структуры КМОП. Эти импульсы поступают на ключевой каскад А2.1, который пропускает эти импульсы в определенные интервалы времени либо непосредственно (через SA1), либо через декадный делитель частоты А2.3 на счетчик-дешифратор А4.1, к выходу которого подключены семисегментные индикаторы.

Блок А3: КГС – кварцевый генератор, построенный на МС К176ИЕ12, содержит в себе собственно генератор на кварцевом резонаторе и делитель частоты. С его выхода снимается ряд сигналов, основным является импульсы с периодом следования 1 с. От точности и стабильности этих импульсов зависит точность измерения. Устройство управления А2.2 формирует импульсы, управляющие ключевым каскадом А2.1, декадным делителем А2.3 и счетчиком А4.1.

Рассмотрим основные режимы работы:

Режим «Измерения частоты» - сформированные прямоугольные импульсы с блока А1 подаются в А2.1 на который с устройства управления А2.2 поступают секундные импульсы в первую из каждых трех секунд (рисунок 2, б), которые открывают ключевой каскад А2.1, в результате чего входной сигнал с формирователя (А1)  приходит на счетчик А4.1. В момент фронта импульсов, управляющих ключевым каскадом, формируются короткие импульсы сброса (рисунок 2, в), устанавливающие счетчик в нулевое состояние. После этого счетчик подсчитывает число импульсов входного сигнала за секунду, т.е. его частоту. Далее цикл измерения повторяется.

Рисунок 2

Режим «Подсчета импульсов» - устройство управления А2.2 открывает ключевой каскад А2.1 при нажатии на кнопку «Пуск», в результате счетчик А4.1 постоянно становится подключенным к выходу А1: ФС,  и закрывает при нажатии на кнопку «Стоп».

Режим «Счета секунд» - отличается от предыдущего тем, что на ключевой каскад поступает не сигнал с выхода А1, а секундные импульсы с А3.

Режим «Калибровка» - служит для контроля правильности показания прибора, заключается лишь в том, что в режиме «Измерения частоты» при нажатии на кнопку на вход А1 подается сигнал не с XS1, а калибровочный, частотой 32768 Гц с блока А3.

Принципиальная схема частотомера представлена на Рисунке 3 (103 kb).

Блок А1: Формирователь сигнала – Рисунок 4 (5,95 kb),  представляет собой усилитель-ограничитель, построенный на МС К574УД1А и VD3. Для получения максимальной чувствительности, ОУ балансируют подстроечным резистором R4. На элементах R1, VD1, VD2 на входе, собрана цепь защиты от перегрузок.

Блок А2: в качестве ключевого каскада (А2.1) используется логический элемент DD5.1. Устройство управления (А2.2) включает в себя счетчик с дешифратором DD7 и инверторы DD5.2, DD5.3. На вход С счетчика поступают секундные импульсы (рисунок 2, а), а с выхода сигнал инвертируется элементом DD5.2 (рисунок 2, б) и через переключатель SB3.1 управляет ключевым каскадом. Кроме того, дифференцирующая цепь C5, R11 и элемент DD5.3 формируют из него импульсы сброса (рисунок 2, в), которые действуют на счетчики DD1…DD4 (А4.1), через переключатель SB3.1 в режиме «Частота».

В других режимах («Импульсы» и «Секунды») напряжение, управляющее ключевым каскадом, и импульсы сброса подают кнопками SB1, SB2 соответственно. В режиме «Секунды» секундные импульсы поступают на ключевой каскад через контакты кнопки SB3.3. Декадный делитель частоты DD6 включают при необходимости нажатием на кнопку SB4.

Также в частотомере присутствует еще один вход – «Вход КМОП». Он служит для подачи измеряемого сигнала, имеющего КМОП уровень и форму близкую к прямоугольной, минуя формирователь. К нему можно подключать внешний делитель с формирователем (ККВ-НЧМ-ДС-001), генератор прямоугольных импульсов на КМОП МС (ККВ-НЧГ-003А) и многое другое. Переключение между входами производят переключателем SА5.

К разъему XS1 подключают низкочастотный генератор (ККВ-НЧГ-003А) для контроля частоты на его выходе, переключение между «Входом» XS-Л-1 и НЧГ производят переключателем SA7.

К Разъему XS2 подключается делитель частоты ККВ-НЧГ-ДС-002.

Но это не значит, что если к этим разъемам ни чего не подключено, то с них нельзя снимать различные «служебные» сигналы (1 Гц, 32768 Гц или напряжения питания).

Разъем XS3 предназначен для питания, каких-либо других устройств, входящих в радиолабораторию радиолюбителя или благодаря присутствию в блоке питания диодов VD3…VD5 можно питать частотомер от внешнего источника питания.

Блок А4: Рисунок 5 (33,6 kb) состоит из пяти одинаковых декад на МС с дешифраторами (DD1…DD4 – К176ИЕ4) нагруженных семисегментными индикаторами АЛС324Б1. HG1 – младший разряд, а HG5 – самый старший.

Детали и конструкция.

Частотомер собран в корпусе размером 175х165х70. Конструкция корпуса и как вариант компоновки лицевой и задней панели представлена на рисунке 6.

 

Рисунок 6

В качестве переключателей применены П2К – SB3.1…SB3.2 с зависимой фиксацией, SA1, SA5, SA7 – с независимой фиксацией, SB1 (без фиксации), SB4, SB2, SB1 (с независимой фиксацией) взяты от старой автомагнитолы из-за небольших размеров и мягкого хода, но можно применить и П2К. XS-Л-1, XS-Л-2 – RCA гнезда расположенные на одной планке. Трансформатор питания взят от блока питания игровой приставки («Dendy»). Можно взять и другой, обеспечивающий напряжение 12…16В при токе 300 мА, например ТВК-110Л. Стабилитроны VD1, VD2 (А1) можно заменить на КС162А, КС168В.

Рисунок печатной платы еще на бумаге, как отсканирую, сразу выложу.

Настройка.

Сводится к получению максимальной чувствительности балансировкой ОУ DA1 (А1). Для этого прибор включают в режим счета импульсов и подают на вход импульсы, амплитуду которых можно изменять в пределах 0…0,5 В. Постепенно ее уменьшая, резистором R4 добиваются устойчивого счета импульсов при возможно меньшей амплитуде. Также желательно проконтролировать частоту кварцевого генератора на промышленном частотомере и если она отличается от 32768 Гц, подстроить конденсатором C2 (A2), напомню, что от этого зависит точность измерений.

Фотографии.

Заранее приношу извинения за «монтаж», в качестве оправдания могу сказать, только, то что эту конструкцию делал в 16 лет, тогда не было 3 разряда радиомонтажника, да и большого опыта сборки и монтажа.

Ø      Лицевая панель (JPG, 100 kb).

Ø      Задняя панель (JPG, 60 kb).

Ø      Приближенно справа (JPG, 154 kb).

Ø      Приближенно слева (JPG, 176 kb).

Ø      Приближенно сзади (JPG, 134 kb).

Литература:

1. С. Засухин «Низкочастотный цифровой частотомер», ж. «Радио» №9, 1986 г., с. 49-50.

Начало документа

<<< Назад   Главная раздела

ККВ         Страница создана 17.01.2005 г.

Обновление от 14.03.2005 г.

© 2002-2005 г. Кравченко Кирилл Васильевич (ККВ)