|
Описание
С този набор "НЕОМОНТАНА ЕЛЕКТРОНИКС" предлага на любителите на електрониката да реализират един задължителен прибор за домашната лаборатория - честотомер. Предлаганото схемно решение се характеризира с високи технически параметри и не отстъпва на много фабрични изделия:
- обхват на измерваната честота: oт 1Hz до 50МHz;
- формат на показанието: XX.XXXXXX МHz, XXX.XXX kHz, XXX Hz;
- чувствителност: 50mVpp (oт връх до връх) =18mVeff за 50Hz÷40МHz; 100mVpp за 50MHz; 200mVpp за 10Hz;
- входно съпротивление: 4MΩ;
- възможност за добавяне/изваждане на фиксирана междинна честота. Стандартно честотомерите се предлагат МЧ 9.0МHz. По заявка може да се програмира и друга МЧ. Също така за при използване на честотомера като скала за радиоапаратура е удобно опресняването на показанието да става на 0.1s, което също може да се реализира по заявка.
Схемата се състои от няколко функционални блока: високоомно входно стъпало с ограничител, широколентов усилвател и формировател, брояч на импулси, управление на LCD.
Измерваният сигнал се подава през C2 и R2 към ограничителната схема с диодите VD1÷VD4. Тяхното предназначение е да защитят входа на честотомера от подаване на напрежения по-високи от 2,5Vpp. R2 ограничава тока през диодите, когато те са в режим на ограничение и ще определя входното съпротивление в този случай. При измерване на високи входни напрежения, трябва да се постави външен делител (например 1:10, 1:50), който може и да не е високоомен.
След ограничителя, сигналът постъпва на гейта на полевия транзистор VT1. Той, заедно с VT2, формират широколентово стъпало, което има коефициент на предаване около 1 и голямо входно съпротивление. Обратните връзки с C5 и C4 имат за цел да намалят входният динамичен капацитет на VT1 и с това подобряват работата при високи честоти.
Добрата чувствителност на цялата схема се дължи на използването на интегралната схема U2, която представлява широколентов видео усилвател с работен честотен обхват до 100МHz. За нея е необходимо двуполярно напрежение ±6V. Тъй-като честотомерът се захранва с еднополярно напрежение 12V, за това се създава изкуствена средна точка за U2, посредством делител R8/R7. За товар в изхода на този видео усилвател се използва веригата L1, R9. При ниски честоти дроселът L1 не участва и като товар остава само R9. С увеличаване на честотата, L1 и товарният капацитет на схемата влияят все по-силно, като формират напрежителен резонанс. С това се повдига АЧХ в края на работния честотен обхват.
Усиленият входен сигнал се подава на вход 12 на интегралната схема U3, която представлява четири CMOS елемента И-НЕ с тригери на Шмит във входовете. Това я прави особено удачна за формиране на правоъгълни импулси от входната честота. С делителя R11/R10 се задава ниво малко под долния прага на хистерезиса на тригера.
Същинската част на честотомера е броячът на импулси, реализиран с микроконтролер на фирмата Microchip. Измерването на брой импулси става във “врата” с дължина 1sec. По този начин броят на импулсите, получени на входа на U1 - извод 3, всъщност е честотата на измервания сигнал. За реализирането на “вратата” се използва и U3. Измерената честота се извежда на LCD дисплея на всяка една секунда. Алгоритъмът на работа на микроконтролера позволява автоматично преместване на десетичната точка в показанието и улеснява отчитането на резултата. Така честота 20МHz ще се изпише като: 20.000000MHz, а 1.5кHz - 1.500кHz. Точността на брояча е ±1Hz, за това измерването на честоти под 10Hz не е с голяма точност (по принцип при такива честоти не се търси голяма точност). Точността и стабилността на “вратата”, а от там и на целия честотомер, зависи единствено от параметрите на кварца Q1-4.000MHz. Тримерът C13 служи за фина настройка на честотата на кварца, с което се калибрира честотомера. За целта трябва да се подаде честота над 10MHz с голяма точност (напр. от кварцов генератор) и с C13 да се настрои показанието.
Параметрите на честотомера позволяват да се използва за цифрова скала на УКВ и КВ приемници. За хетеродинни приемници е предвидена възможност, чрез поставяне на джъмпера S1 или S2 към показанието на честотомера, да се извади или прибави масово използваната междинна честота от 10.7МHz. При изваждането на 10.7MHz, входната честота трябва да е >10.7MHz (в противен случай показанието е фалшиво).
При варианта на честотомера без дисплей, за индициране на измерената честота се използва персонален компютър, снабден със стандартен RS-232 сериен порт и операционна система Windows95/98/NT/2000. На схемата е означена номерацията на изводите на 9pin RS-232 куплунг, към който трябва да се свържат изходите GND и RxD. Връзката трябва да стане с двужилен кабел с дължина до 2m. Моделът с LCD дисплей също може да се свърже към PC. Да не се включва/изключва модулът към PC, когато са под напрежение!
Целият модул се захранва с 12-14VDC/30mА. Източникът на напрежение е най-добре да бъде батерия или акумулатор. При мрежово захранване е необходимо да се използва схема с добро филтриране и стабилизиране, и задължително зануляване на минусовия проводник. Директното използване на нестабилизиран адаптор не се препоръчва!
При вграждане на готовия модул в кутия с мрежово захранване да се вземат конструктивни мерки против електромагнитното излъчване от трансформатора (да не е с вити ламели) и влиянията от близки до входа на честотомера проводници с 50Hz.
Поради високоомният си вход, усилвателят е чувствителен към електромагнитни влияния (смущения). Те могат да проникнат през отворен вход (ширмован проводник-коаксиален кабел) при близост до електрически съоръжения, апарати и проводници, особено при захранващ източник с по-големи пулсации. За избягване на въздействието върху печатната платка, най-добре да се използва пълното електромагнитно екраниране на целия честотомер в метална кутия. Задоволителни резултати се постигат и при едностранно или двустранно електростатично екраниране. Екраните винаги се свързват електрически с минусовия проводник.
Преди монтажа на цоклите на интегралните схеми да се поставят мостчетата М1÷М3. Кварцът Q1 се монтира от страната на пистите и тялото му се запоява към маса. Рейката за джъмперите също може да се монтира от страната на пистите (ако ще се налага често поставяне на джъмперите) или пък да се заменят с външни ключове. Удачно е C13 да се запои от към пистите, защото при LCD дисплей се затруднява достъпа до него. С9 се запоява между изводи 4 и 5 на U1 от към спойките.
LCD дисплея се свързва към платката посредством съединителя X2, който се състои от една 4 и една 6 пинова секция - запояват се на 1мм над платката. Същото важи и за мъжкият съединител, който се поставя на платката на дисплея.
Последователността на окончателното сглобяване е следната: към дисплея се поставят винтовете и се стягат с по една гайка, подложна и пружинна шайби; поставя се екрана, дистанционните втулки и платката на честотомера (куплунга X2 се съединява), която се притяга с другите гайки.
Резисторите R12/R13 формират делител, чието напрежение се подава на краче 3 на дисплея и определя контраста на му. Поставянето само на R13 води до номинален контраст. Ако е необходима промяна, може да се използва и външен потенциометър на мястото на R12/R13.
Резисторите R15, R16 се поставят само при използване на микроконтролер 16C54.
ДОПЪЛНЕНИЕ: Посочените технически параметри на честотомера са при използване на инт. схема HEF74HCT132 (Philips). Чуствителността може да бъде повишена чрез промяна в делителя R10/R11 (задаване на изходно ниво в средата на хистерезиса на тригера на Шмит) - R11=1.5MΩ.
При използване на 74HCT132 на Тhomson, честотомерът работи до максимална честота 37Мhz.
Използването на 74HC132 (които имат по-голям хистерезис) изисква промяна на R11: 2.7÷3.3МΩ.
Различни възможности има при задаване на R3. Стойността от 4.7МΩ е за работа при по-специфични случаи и е тогава е необходима сериозна екранировка за избягване на смущенията. За масовите приложения е може да се използва R3=1МΩ (в този случай е достатъчен приложения електростатичен екран, задължително замасен). При по-ниски честоти входното съпротивление на честотомера ще се определя по формулата: Rвх = R3(1+R5/R4).
Поради конструктивните особености на дисплея JM161A, от страната на рейките трябва да се поставят изолационни втулки (3мм), а не предвидените гайка, шайба и шайба пружинна.
|
Български 
English
Македонски
Srpski
