Частотомер на к155 микросхемах своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 28.08.2024

Внимание! Перед тем как создавать тему на форуме, воспользуйтесь поиском! Пользователь создавший тему, которая уже была, будет немедленно забанен! Читайте правила названия тем. Пользователи создавшие тему с непонятными заголовками, к примеру: "Помогите, Схема, Резистор, Хелп и т.п." также будут заблокированны навсегда. Пользователь создавший тему не по разделу форума будет немедленно забанен! Уважайте форум, и вас также будут уважать!

Друзья! Решил я построить себе частотомер не на контроллере, а на рассыпухе, как раньше. Только их частотные возможности не превосходили возможности КМОП логики.Поэтому за основу были взяты высокоскоростные ТТЛ микросхемы 74 серии. Ну или по-нашему, 1533. Принцип действия прост.
Сигнал с входного формирователя, выполненного по известной схеме и имеющего широкий частотный диапазон, подается через триггер Шмидта 74AC14 и вентиль 74ALS00 (1533ЛА3) на линейку из 9 схем индикации. По числу семиразрядных светодиодных индикаторов. Каждая схема содержит: счетчик-делитель 74LS90 (1533ИЕ2). Эта микросхема делит входной сигнал на 10 и одновременно дешифрует его в двоичный код 1-2-4-8. Далее, информация подается на регистр хранения 74ALS175 (1533ТМ8). Сделано это для того, что бы на индикаторы попадала только конечная информация, а не вся, которая попадает на четырехразрядную шину во время счета. Сигнал "Инд" своим положительным фронтом защелкивает данные, которые тут же высвечиваются индикатором. Таким образом, временнАя диаграмма управляющих импульсов имеет следующую последовательность:
1) импульсы длительностью 1с, поступающие на вентиль. При подаче лог. 1 на вывод (2) происходит счет. Лог. 0 закрывает вентиль для исключения переполнения счетчиков
2) Импульс положительной полярности "Инд" переносит данные в регистр и на индикатор
3) импульс "Reset" обнуляет счетчики и далее цикл повторяется.

Как видите, схема простая. Однако, я не имею опыта построения логических схем, поэтому буду признателен за помощь в построении управляющего узла, выдающие импульсы, которые представлены на диаграмме

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Большинство самодельных радиолюбительских частотомеров строятся на микросхемах серий К155 или К555 ТТЛ логики, которые не в состоянии уверенно работать на частотах более 15-20 МГц. Отсюда и верхняя частота измерения таких приборов редко превосходит 10 МГц, хотя, следует заметить, что некоторые экземпляры микросхем К555 и К133 могут работать и на частотах до 30 МГц. Чтобы расширить диапазон измерения таких приборов до 100-300 МГц (в зависимости от верхнего предела частотомера 10-30 МГц) необходимо на их входе включить высокочастотный делитель на десять.

При разработке данного прибора ставилась задача сделать универсальный цифровой прибор, который может работать и в качестве цифровой шкалы KB-приемника или трансивера (с однократным преобразованием частоты), и в качестве частотомера для домашней лаборатории (радиолюбителю-конструктору тоже полезен прибор, способный выполнять арифметические действия со значениями частот).

Основное отличие от большинства конструкций цифровых шкал, в отсутствии микросхем ПЗУ, которые обычно выполняют роль преобразователей кода на выходе частотомера (значение частоты гетеродина) в код, соответствующий несущей частоте сигнала.

Большинство частотомеров как самодельных, так и промышленного производства работают в автоматическом режиме, то есть, с некоторым интервалом, зависящим от времени измерения, обновляют свои показания. Это удобно если нужно наблюдать, предположим, за стабильностью частоты.
Но, если нужно, настроить какой-то генератор, фильтр или другую схему на заданную частоту, это уже становится не так удобно. Работа замедляется тем, что нужно после каждой подстройки элемента, регулирующего частоту, ждать окончания текущего периода измерения и следующего.

Как сделать частотомер своими руками? Предлагаем 3 рабочие схемы — на микроконтроллере pic16f628, цифровой и простой прибор на микросхеме. Пошаговые фото и рекомендации помогут разобраться детальнее.

Частотомер на PIC16F628 своими руками

Частотомер может использоваться во многих приложениях. Например, для наблюдения за точностью генератора, для измерения частоты сети или нахождения оборотов двигателя, соединенного с датчиком.

Схема частотомера и необходимые детали для монтажа

Файл печатной платы представлен в формате PDF, архив можно скачать ниже. Вы можете сделать плату используя метод ЛУТ.

CCP (Capture(Захват)/Compare(Сравнение)/PWM(ШИМ)) модуль PIC-микроконтроллера считывает входной сигнал. Используется только функция захвата.

Необходимые детали для сборки частотомера:

Биполярный транзистор — BC547.
Выпрямительный диод — 1N4148
Оптопара — 4N25M.
4 резистора — 2х1 кОм, 1х10 кОм, 1х470 Ом.

Линейный регулятор — LM7805.
2 электролитических конденсатора — 100 мкФ, 16В.
2 полиэфирных конденсатора — 220 нФ.

Частотомер — цифровая шкала. Схема и инструкция по монтажу

Рассматриваемое устройство выполняет функции:

частотомера с выводом измеренного значения частоты в герцах (до 8 разрядов);
цифровой шкалы с АПЧ генератора плавного диапазона (ГПД) для радиолюбительского трансивера;
электронных часов.

Основные характеристики цифрового частотомера

Диапазон измеряемых частот — 0–50 МГц.
Диапазон программируемых значений ПЧ — 0–16 МГц.
Минимальный уровень входного сигнала — 200 мВ.
Время измерения частоты — 1 с.
Погрешность измерения — ±1 Гц.
Напряжение питания — 5±0,5 В.
Ток потребления устройства — не более 30 мА.

Цифровой частотомер — схема и её описание, необходимые комплектующие

Список необходимых радиоэлементов:

Печатная плата частотомера:

Смотрите также видео, как собрать частотомер своими руками:

Простой частотомер на микросхеме своими руками — характеристики и схема

Параметры предлагаемого частотомера приведены в следующей таблице:

Режим работы	Частотомер	Частотомер	Цифровая шкала
Диапазон измерений	1 Гц…20 МГц	1–200 МГц	1–200 МГц
Дискретность	1 Гц	10 Гц	100 Гц
Чувствительность	40 мВ	100 мВ	100 мВ

Данный частотомер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с предшествующими:

современная дешевая и легко доступная элементная база;
максимальная измеряемая частота — 200 МГц;
совмещение в одном приборе частотомера и цифровой шкалы;
возможность увеличения максимальной измеряемой частоты до 1,2 ГГц при незначительной доработке входной части прибора;
возможность коммутации во время работы до 4 ПЧ.

Ввиду того что в используемом микроконтроллере К1816ВЕ31 максимальная частота счетного входа Т1 f=Fкв/24, где Fкв — частота используемого кварца, а в частотомере Fкв=8,8672 МГц, сигнал с высокочастотного делителя поступает на дополнительный делитель частоты, представляющий собой десятичный счетчик DD3. Процесс измерения частоты начинается с обнуления делителя DD3, сигнал сброса которого поступает с вывода 12 микроконтроллера DD4. Сигнал разрешения прохождения измеряемого сигнала на десятичный делитель поступает с вывода 13 DD4 через инвертор DD1.1 на вывод 12 DD1.3.

По окончанию фиксированного интервала времени измерения на выводе 13 DD4 появляется высокий уровень, который через инвертор DD1.1 запрещает прохождение измеряемого сигнала на делитель DD3, и начинается процесс преобразования накопленных импульсов времени в частоту, а также подготовка данных для вывода на индикацию.

Принципиальная схема частотомера и необходимые детали

Список необходимых радиоэлементов:

6 микросхем — DD1 (К555ЛА3); DD2 (К193ИЕ3); DD4 (КР1816ВЕ31); DD5, DD7 (2хК555ИР22); DD6 (К555ИД7); DD8 (К573РФ2).
Логическая ИС (DD3) — К555ИЕ19.
17 биполярных транзисторов (VT1, VT2–VT17) — КТ368А и 16хКТ361В
Стабилитрон (VD1) — КС113А.
7 конденсаторов — С1 (0.01 мкФ); С2, С8 (2х0.1 мкФ); С3 (56 пФ); С4 (1000 пФ); С5 (22 пФ); С6 (12 пФ).
Подстроечный конденсатор (С7) — 5-20 пФ.
Электролитический конденсатор (С9) — 3.3 мкФ.
41 резистор — R1 (51 Ом); R2, R25–R40 (17х68 кОм, R2 по ошибке в схеме указана как R3); R3 (10 кОм); R4, R6 (2х560 Ом); R5 (33 Ом); R6, R7 (2х1 кОм, в схеме по ошибке два резистора R6); R8–R23 (16х20 кОм); R24 (2 кОм).
Кварцевый резонатор (ZQ1) — 8.86 МГц.
Вакуумно люминисцентный индикатор (HL1) — ИВ-18.
Переключатель (S1)
Блок переключателей (S2)

Программа работы микроконтроллера находится в ПЗУ DD8, микросхема DD5 используется для мультиплексирования адресов микроконтроллера. Прошивка ПЗУ для работы прибора в качестве частотомера приведена в таблице:

Для получения максимальной эффективности использования микроконтроллера в приборе применена динамическая индикация.

Печатная плата частотомера и рекомендации по монтажу своими руками

Печатная плата частотомера:

Печатная плата изготовлена из двухстороннего стеклотекстолита размерами 100х130 мм. Индикатор крепится непосредственно на печатной плате двумя хомутами из обычного монтажного провода. Для установки микросхемы DD8 предусмотрена панелька. При разводке платы предусматривалась необходимость размещения транзистора VT1 в максимальной близости к DD2.

Вокруг VT1 и DD2 оставлено возможно большее количество фольги с обеих сторон с целью экранирования высокочастотных цепей. В конструкции в качестве индикатора HL1 применен ИВ-18 как наиболее популярный в радиолюбительских конструкциях. В случае необходимости миниатюризации конструкции индикатор ИВ-18 может быть заменен на ИВ-21, который имеет значительно меньшие габаритные размеры. В этом случае необходимо уменьшить напряжение накала и отрицательное напряжение на катоде согласно паспортным данным. Микросхему DD1 желательно применять серии 1533 как более высокочастотную.

Для питания частотомера используется блок питания с напряжением от -20 В до -30 В и напряжением накала — до 4,8 В при использовании индикатора ИВ-18. В указанной схеме блока питания желательно диод КД503 заменить на стабилитрон КС133, что исключает ложную подсветку сегментов индикатора.

Наладку частотомера следует начинать с проверки на обрыв всех без исключения соединительных проводников печатной платы, затем проверить на отсутствие замыкания соседних на печатной плате соединительных проводников. Сразу же после подачи питания на частотомер проконтролируйте ток потребления по напряжению +5 В. Он не должен превышать 250 мА.

Затем измерьте напряжение на коллекторе VT1, оно должно находиться в пределах 2,0–3,0 В. Установка указанного напряжения осуществляется подбором резистора R3. При безошибочном монтаже, исправных деталях и отсутствии ошибок в программе окончательное налаживание прибора заключается в точной установке частот задающего генератора микроконтроллера с помощью конденсатора С7 в соответствии с показаниями образцового частотомера.

Благодаря программно-управляемому процессу измерения можно путем незначительного изменения программы микроконтроллера применять недесятичные высокочастотные делители. Были опробованы в данном приборе микросхемы 193ПП1 (коэффициент деления — 704), 193ИЕ6 (коэффициент деления — 256). Испытания показали, что максимальная частота измеряемого сигнала достигает значения 1 ГГц. Наиболее предпочтительной оказалась микросхема 193ПЦ1, поскольку она имеет входной усилитель. Микроконтроллер К181ВЕ51 можно заменить на К1816ВЕ31, К1830ВЕ31, К1830ВЕ51 или их зарубежные аналоги — 8031, 80С31. При отсутствии микросхемы 193ИЕЗ можно заменить ее К500ИЕ137, включив ее по типовой схеме.

Видео, как собрать частотомер на одной микросхеме:

Увы увеличение быстродействия счётчиков в этой конструкции нечего не даст.. Нужно переделывать и всю схему управления и его входную часть. Другими словами Вам придётся разрабатывать совершенно другую схему частотомера.
Делайте прибор по блок схеме "Скрыпника" без разницы на новой или или старой логике и не заморачивайтесь..

КР1564ИЕ6 или 74HC192, но схему надо всю перелопачивать, тм2 и ИЕ10 и дешифраторы надо будет стыковать через преобразователи уровней

Согласовывать уровни приходилось, не проблема. Да и плата позволяет размерами. Но эти микросхемы вроде как быстродействующие КМОП, если я ничего не напутал? Может они и так будут корректно работать? Чтобы поднять верхний предел измерений, мне хватит и одного быстродействующего счетчика. Не подскажете, как правильно его подключить в моем случае?

не хватит, стробируемый элемент DD1.1 не потянет выше, погрешность измерения из-за заваливания фронтов импульса измерительного интервала будет значительной, и что еще хуже непостоянной

Проще и доступней по применяемым микросхемам для себя частотомера не встречал . Блок управления у меня выполнен на К155 . Блок индикации на 155ИЕ2 155ИД1 . Индикаторы любые из серии ИН . В качестве опорного кварца применен 1 мгц , при этом линейка делителя увеличилась на одну микросхему 155ИЕ1 . Возможно применение кварцев кратной частоте 1000 кгц т.е. 2000кгц ,4000кгц , 5000 кгц , 6000кгц. при помощи той же самой 155ИЕ2 поделенной до частоты 1000кгц. Описание блока управления в Помощь радиолюбителю №61. Обращаю внимание для тех ,кто будет повторять --в оригинале присутствует опечатка , на выложенном снимке она подкорректированна .

Миниатюры

Читайте также: