Цей прилад вимірювальної лабораторії, виконаний у вигляді приставки до авометра, дозволяє вимірювати частоту синусоїдального або пульсуючого напруги приблизно від 10 Гц до 100 кГц Весь діапазон вимірюваних частот розбитий на чотири піддіапазони: 10 .. 100, 100 .. 1000 Гц, 1 .. 10 і 10 .. 100 кГц Мінімальна напруга вимірюваного сигналу – близько 0,2 мВ, максимальне-10 .. 15В Харчується прилад стабілізованою напругою 9 В, що знімається з нерегульованого виходу мережевого блоку живлення, що входить до складу лабораторії

Принципова схема зображена на рис 75 Прилад зібраний на трьох малопотужних р-п-р транзисторах серії П416 Один з них (VT1) виконує функції підсилювача-обмежувача вхідного сигналу Два інших транзистора (VT2 і VT3) утворюють несиметричний тригер з емітерний звязком – порогове пристрій, що формує при вхідному сигналі певної амплітуди і полярності імпульси прямокутної форми, частота проходження яких відповідає частоті вхідної змінної напруги Для підвищення стійкості роботи приладу живить його напруга додатково стабілізовано параметричним стабілізатором VD4R9

Змінна напруга, частоту якого треба виміряти, подають на вхід підсилювача-обмежувача через гнізда XS1 і XS2, резистор R1 і конденсатор

Рис 75 Принципова схема-приставки

Cl Режим роботи транзистора VT1 (залежить від опору резистора R2) такий, що він майже повністю відкритий: напруга на його колекторі щодо емітера всього близько -0,4 .. 0,5 В При цьому транзистор VT2, на базі якого негативна напруга нижче, ніж на емітері, також відкритий, а транзистор VT3, навпаки, закритий Це вихідний режим роботи транзисторів по постійному струму

При негативній (щодо загального проводу приладу) полуволне вхідної змінної напруги транзистор VT1 відкривається ще більше і входить в режим насичення, від чого напруга на його колекторі, а значить, і на базі транзистора VT2 стрибком знижується майже до нуля (практично до 0,08 .. 0,1 В) У цей момент транзистор VT2, на базі якого напруга стає менше, ніж на емітер, закривається, а транзистор VT3 відкривається У такому стані транзистори тригера знаходяться доти, поки напруга негативної напівхвилі вхідного сигналу утримує транзистор VT1 в режимі насичення Як тільки це напруга зменшиться до рівня, відповідного початкового режиму транзистора VT1, напруга на його колекторі зросте до 0,4 .. 0,5 В, транзистор VT2 тут же відкриється, а транзистор VT3 закриється У результаті на колекторі транзистора VT3, що є виходом тригера, формується імпульс напруги, амплітуда і тривалість якого не залежать від форми сигналу, що запускає тригер

При позитивних напівхвилях сигналу, на які транзистор VT1 практично ніяк не реагує, транзистори тригера знаходяться в початковому стані

Імпульси напруги прямокутної форми, що формуються на виході тригера, надходять у вимірювальну ланцюг, що складається із зразкових конденсаторів С2-С5, діодів VD2, VD3, резистора R10 і мікроамперметра РА1 авометра Залежно від обраного межі вимірювань один із зразкових конденсаторів С2-С5, включений в цей ланцюг перемикачем піддіапазонів SA1, через резистор R8, діод VD3 і мікроамперметр РА1 заряджається імпульсами тригера до напруги джерела живлення і розряджається через відкритий в цей час транзистор VT3, діод VD2 і резистор R5 А так як частота проходження імпульсів дорівнює частоті вхідного змінної напруги, то і середнє значення струму, що протікає через мікроамперметр, пропорційно частоті вимірюваного сигналу З конденсатором С2 в вимірювальної ланцюга приладом можна вимірювати частоту сигналу до 100 Гц, з конденсатором СЗ – до 1 кГц, з конденсатором С4 – до 10 кГц, з конденсатором С5 – до 100 кГц

Конденсатор С1 виконує функцію елемента розвязки по постійному струму між контрольованою ланцюгом (наприклад, колекторної ланцюгом транзистора каскаду посилення напруги 34), що є джерелом сигналу вимірюваної частоти, і базової ланцюгом транзистора VT1 частотоміра Кремнієвий діод VD1 обмежує напруга позитивної напівхвилі вхідного сигналу на емітерний перехід транзистора VT1 Поки амплітуда цієї напруги не перевищує 0,6 . · 0,7 В, діод закритий і не робить ніякого впливу на роботу підсилювача-обмежувача Коли ж амплітуда входногго сигналу стає більше цього значення, діод при позитивних напівхвилях відкривається і обмежує напруга на базі транзистора рівнем 0,6 .. 0,7 В Резистор R1 запобігає протіканню через цей діод небезпечного для нього струму при вхідній напрузі сигналу більше 10 .. 12 В

Конструкція і деталі Зовнішній вигляд частотоміра-приставки, підключеного до авометра, показаний на рис 76 Його корпус з кришкою, накладка з прозорого органічного скла, що захищає написи на лицьовій панелі приладу, а також вхідна двухгнездная і вихідна штепсельна колодки виконані так само, як в транзисторних вольтметрах постійного і змінного струмів Вимикач живлення Q1, вхідна і вихідна колодки і шнур живлення закріплені на стінках корпусу Накладка утримується на ньому гайкою тумблера-вимикача і трьома гвинтами М2Х5, угвинченими з внутрішньої сторони

Рис 76 Зовнішній вигляд частотоміра з авометоом

Рис 77 Розмітка монтажної плати частотоміра і схема зєднань деталей на ній

праворуч і ліворуч від гніздовий колодки (можна використовувати гвинти її кріплення) Інші деталі приставки розміщені на монтажній платі приладу

Розмітка монтажної плати та схема зєднань деталей на ній показані на рис 77, а розміщення її в корпусі приставки дано на рис 78 Опорними точками монтажу служать відрізки мідної лудженої дроту діаметром 1,5 мм, запресовані в отворах в платі Велика частина зєднань між ними зроблена з боку, протилежного установці деталей (на рис 77 позначені штриховими лініями)t мідним лудженим проводом діаметром 0,8 мм Для зєднання монтажної плати з вихідною штепсельної колодкою і вимикачем живлення використаний гнучкий монтажний провід МГШВ перетином 0,14 мм2

Усі застосовані в приладі постійні резистори – МЛТ-0, 125 (можна використовувати МЛ Т-0, 25, МЛТ-0, 5), конденсатор С2-МВМ (складений з двох конденсаторів ємністю 0,1 мкФ), СЗ і С4 – ВМ-2 , С5 – КТ-2 (або КД-2, КСО) оксидний конденсатор Cl – К52-1 (можна і будь-якого іншого типу ємністю 5 .. 10 мкФ на номінальну напругу не менше 10В) Діод VD1 – будь-який з серій Д220, Д219, КД503, діоди VD2 і VD3 – будь-які з серій Д9, Д18, Д20 Стабилитрон КС168А (VD4) можна замінити на КС168Б, КС162А

Рис 78 Розміщення монтажної плати в корпусі приставки

Рис 79 Вид на верхню стінку частотоміра приставки

Прилад працездатний і при використанні стабілітрона КС156А і навіть КС147А, однак режими роботи транзисторів в цьому випадку будуть дещо іншими в порівнянні з вказаними на принциповій схемі

Крім зазначених на схемі, в приладі можна застосувати транзистори серій П417, П422, ГТ308, ГТ313 зі статичним коефіцієнтом передачі струму Ь2-Е не менше 60 .. 70 Вимикач живлення Q1 – малогабаритний П1Т-1-1

Перемикач піддіапазонів SA1, встановлений ка нижній стороні монтажної плати, – моторний на два положення від транзисторного радіоприймача «Сокіл» Для роботи в частотоміри він перероблений в чотирьохпозиційний (На чотири положення) Для цього в середній частині його корпусу залишені пять контактів в одному ряду, чотири в іншому і по одній замикає платівці з кожного боку движка Сполуки залишених контактів між собою і з зразковими конденсаторами С2-С5 розрядної ланцюга добре видно на рис 77, б Одна з дротяних скоб, що утримують движок в корпусі, удалгна Переміщення движка в межах чотирьох положень обмежує прямокутний отвір розмірами 6X28 мм в лицьовій стінці корпусу Монтажна плата закріплена на цій стінці за допомогою чотирьох різьбових стійок довжиною 20 мм (по висоті перемикача)

Зовнішній вигляд приставки показаний на рис 79 При виборі піддіапазону частот кнопку движка встановлюють в положення, в якому мітка на ній розташовується точно навпроти лінії з межами потрібного піддіапазону

Налагодження частотоміра зводиться до встановлення рекомендованого режиму f / абот транзистора VT1 і калібрування шкали шляхом підгонки параметрів деталей розрядної ланцюга Робити це, зрозуміло, треба до установки монтажної плати в корпус Якщо помилок в монтажі немає, треба відразу після включення живлення виміряти напругу на стабілітроні VD4, яке має бути в межах 6,1 .. 7,5 В При використанні інших стабілітронів воно повинно відповідати їх напруженням стабілізації (з урахуванням допустимих відхилень)

Режим роботи транзистора VT1 по постійному струму встановлюють підбором резистора R2 в базовій ланцюга, домагаючись того, щоб напруга на його колекторі встановилося в межах 0,4 .. 0,5 В (це відповідає майже повністю відкритого стану транзистора) і було на 0,2 .. 0,25 В більше напруги на емітера транзисторів VT2 і VT3 Якщо після цього на базу транзистора VT1 подати негативне (щодо загального проводу) напруга 0,5 .. 1 В, то напруга на його колекторі має зменшитися майже до нуля У цей момент транзистор VT2 повинен закритися, а транзистор VT3 відкритися Про стан транзисторів можна судити по напруженням на їх електродах, вимірюваних вольтметром постійного струму з відносним вхідним опором 10 кОм / В

Потім приставку підключають до мікроамперметра авометра, перемикач SA1 встановлюють у положення, відповідне першому поддиапазону (10 .. 100 Гц), і подають на вхід приладу від генератора сигналів 34 змінну напругу частотою 100 Гц і амплітудою не менше 0,3 .. 0,5 В Стрілка мікроамперметра при цьому повинна відхилитися майже на всю шкалу Замінюючи резистор R10 резисторами меншого номіналу або підключаючи паралельно йому резистори значно більшого опору, встановлюють стрілку мікроамперметра точно на кінцеву відмітку (10) шкали постійних напруг і струмів, що відповідає частоті 100 Гц Якщо тепер на вхід частотоміра подати сигнал частотою 50 Гц, стрілка мікроамперметра повинна зупинитися на позначці 5, що відповідає цій частоті сигналу

Далі перемикач SA1 переводять у наступне положення (вимірювана частота до 1000 Гц), на вхід приладу подають сигнал частотою 1 кГц і підбором тільки конденсатора СЗ (зазвичай підключенням паралельно йому конденсатора невеликої ємності) домагаються відхилення стрілки до кінцевої позначки шкали Аналогічно підбором конденсаторів С4 і С5 підганяють під ту ж шкалу мікроамперметра два, що залишилися піддіапазону частот при вхідних сигналах частотою 10 і 100 кГц При цьому опір резистора R10 повинно залишатися незмінним, інакше калібрування шкали буде порушена Додатково підібрані резистор і конденсатори розрядної ланцюга можна припаяти до монтажних стійок відповідних основних деталей з нижньої сторони плати

Заключний етап налагодження частотоміра – вимірювання його чутливості в кожному з піддіапазонів Роблять це, плавно збільшуючи рівень вхідного сигналу з нуля доти, поки стрілка мікроамперметра стрибків не відхилиться до позначки шкали, відповідній частоті випробувального сигналу Як тільки це відбудеться, визначають вихідна напруга генератора, яке і приймають за мінімальну напругу сигналу, при якому частотомір починає працювати

Шкала частотоміра – загальна для всіх меж вимірювання Тому результати вимірювання, лічені зі шкали, множать: при вимірюванні на першому піддіапазоні (до 100 Гц)-на 10, на другому (до 1000 Гц)-на 102, На третьому і четвертому – відповідно на 103 і 104

На закінчення – практична порада Вимірюючи сигнал невідомої частоти, перемикач піддіапазонів встановлюйте спочатку в положення, відпо ствующее найбільшій межі, і, якщо стрілка мікроамперметра відхиляється на ледь помітний кут, переводите перемикач в сусіднє положення і так до тих пір, поки не буде знайдено положення, в якому стрілка ще не виходить за межі шкали Такий порядок користування приладом виключає різке зашкалювання стрілки, яке може стати причиною її викривлення

Джерело: Борисов В Г, Фролов В В, Вимірювальна лабораторія початківця радіоаматора – 3-е изд, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 144 с, Мул – (Масова радіобібліотека Вип 1213)