Частотомір

Параметри пропонованого частотоміра наведено в табл. 1.

Режим роботи Частотомір Частотомір Цифрова шкала
Діапазон вимірювань 1 Гц .. 20 МГц 1 МГц .. 200 МГц 1 МГц .. 200 МГц
Дискретність 1Гц 10 Гц 100 Гц
Чутливість 40 мВ 100 мВ 100 мВ

Даний частотомір, на мої погляд, має цілу низку переваг у порівнянні з попередніми:

– Сучасна дешева і легко доступна елементна база;
– Максимальна вимірювана частота – 200 МГц;
– Поєднання в одному приладі частотоміра і цифрової шкали;
– Можливість збільшення максимальної вимірюваної частоти до 1,2 ГГц при незначного доопрацювання вхідний частини приладу;
– Можливість комутації під час роботи до 4 ПЧ.
Вимірювання частоти здійснюється класичним способом: підрахунок кількості імпульсів за фіксований
інтервал часу.

Принципова схема представлена на мал.1.


Рис. 1.

Вхідний сигнал через конденсатор С4 надходить на базу транзистора VT1, який підсилює вхідний сигнал до рівня, необхідного для нормальної роботи мікросхеми DD2. Мікросхема DD2 193ІЕЗ представляє собою високочастотний дільник частоти, коефіцієнт ділення якого дорівнює 10. З огляду на те що в використовуване мікроконтролері К1816ВЕ31 максимальна частота рахункового входу Т1 f = Fкв/24, де Fкв – частота використовуваного кварцу, а в частотоміри Fкв = 8,8672 МГц, сигнал з високочастотного дільника надходить на додатковий дільник частоти, що представляє собою десятковий лічильник DD3. Процес вимірювання частоти починається з обнулення дільника DD3, сигнал скидання якого надходить з виведення 12 мікроконтролера DD4. Сигнал дозволу проходження вимірюваного сигналу на десятковий дільник надходить з виведення 13 DD4 через інвертор DD1.1 на виведення 12 DD1.3.

Після закінчення фіксованого інтервалу часу вимірювання на виведення 13 DD4 з'являється високий рівень, який через інвертор DD1.1 забороняє проходження вимірюваного сигналу на дільник DD3, і починається процес перетворення накопичених імпульсів часу в частоту, а також підготовка даних для виведення на індикацію.

Даний прилад має можливість роботи як у високочастотному, так і в низькочастотному діапазонах. При роботі в низькочастотному діапазоні перемикач S1 необхідно встановити у верхнє положення і сигнал подавати на вхід 2 (висновок 9) плати частотоміра. Для вимірювання частоти від 1 Гц до 20 МГц необхідно використовувати формувач, запропонований в [1].

Програма роботи мікроконтролера знаходиться в ПЗУ DD8, мікросхема DD5 використовується для мультиплексування адрес мікроконтролера.

Прошивка ПЗП для роботи приладу в якості частотоміра наведена в табл.2.

Таблиця 2.

Для отримання максимальної ефективності використання мікроконтролера в приладі застосована динамічна індикація.

При використанні даного приладу в якості цифрової шкали на висновок 22 DD8 необхідно за допомогою перемикача S2.3 подати високий рівень. Вибір значення ПЧ проводиться шляхом з'єднання висновків 10,11 мікросхеми DD4 із землею. Вхід 3 (висновок 5) плати частотоміра призначений для включення обраної проміжної частоти (наприклад при переході з прийому на передачу). Під час роботи приладу в режимі цифрової шкали молодші розряди індикатора показують сотні герц. Роботі приладу в режимі цифрової шкали відповідає інша прошивка ПЗУ.

Друкована плата виготовлена з двостороннього склотекстоліти розмірами 100х130 мм. Розташування деталей показано на рис. 2.


Рис. 2.

Топологія друкованої плати представлена на рис. 3,4.

Індикатор кріпиться безпосередньо на друкованій платі двома хомутами зі звичайного монтажного проводу. Для установки мікросхеми DD8 передбачена панельці. При розводці плати передбачалася необхідність розміщення транзистора VT1 в максимальній близькості до DD2. Навколо VT1 і DD2 залишено якомога більша кількість фольги з обох сторін з метою захисту, високочастотних ланцюгів. У конструкції в якості індикатора HL1 застосований ІВ-18 як найбільш популярний в радіоаматорських конструкціях. У разі необхідності мініатюризації конструкції індикатор ІВ-18 може бути замінений на ІВ-21, який має значно менші габаритні розміри. У цьому випадку необхідно зменшити напругу розжарення і негативне напруга на катоді згідно з паспортними даними. Мікросхему DD1 бажано застосовувати серії 1533 як більш високочастотну.

Для живлення частотоміра можна використовувати блок живлення, докладно описаний в [2]. Потрібно тільки збільшити напругу від -20 В до -30 В і напруга напруження – до 4,8 В при використанні індикатора ІВ-18. У зазначеній схемі блоку харчування бажано діод КД503 замінити на стабілітрон КС133, що виключає помилкову підсвічування сегментів індикатора.

Наладку частотоміра слід починати з перевірки на обрив всіх без винятку з'єднувальних провідників друкованої плати, потім перевірити на відсутність замикання сусідніх на друкованій платі сполучних провідників. Відразу ж після подачі живлення на частотомір проконтролюйте струм споживання по напрузі +5 В. Він не повинен перевищувати 250 мА. Потім виміряйте напругу на колекторі VT1, воно повинно знаходитися в межах 2,0 В. .. 3,0 В. Встановлення вказаного напруги здійснюється підбором резистора R3. При безпомилковому монтажі, справних деталях і відсутності помилок у програмі остаточне налагодження приладу полягає у точній установці частот генератора, що задає мікроконтролера за допомогою конденсатора С7 відповідно до показань зразкового частотоміра.

Завдяки програмно-керованого процесу вимірювання можна шляхом незначної зміни програми мікроконтролера застосовувати недесятічние високочастотні поділи-. батьки. Автором були опро-бовать в даному приладі мікросхеми 193ПП1 (коефіцієнт ділення – 704), 193ІЕ6 (коефіцієнт ділення – 256). Випробування показали, що максимальна частота вимірюваного сигналу досягає значення 1 ГГц. Найбільш кращою виявилася мікросхема 193ПЦ1, тому що вона має вхідний підсилювач. Мікроконтролер К181ВЕ51 можна замінити на К1816ВЕ31, К1830ВЕ31, К1830ВЕ51 або їхні закордонні аналоги – 8031, 80С31. При відсутності мікросхеми 193ІЕЗ можна замінити її мікросхемою К500ІЕ137, включивши її за типовою схемою.

Література

1. Бірюков С. Цифровий частотомір. Радіо, № 10, 1981, с. 44.
2 .. Хлюпін М. Цифровий частотомір. Радіоаматор, № 11, 1994
3. Сташін В.В. Проектування цифрових пристроїв. – 1990.

А. Грицюк, 339056, Україна, Донецька обл., Макіївка-56, а / я 15, тел. (06232) 7-12-22, факс 7-27-21.

(РЛ 2,3-97)