КАК СДЕЛАТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Частотомер 1 Гц – 10 МГц на микроконтроллере AVR

В статье мы рассмотрим конструкцию простого частотомера на микроконтроллере Atmel AVR, имеющего диапазон измерений от 1 Гц до 10 МГц с разрешением 1 Гц (Рисунок 1).

Он может использоваться либо как автономный прибор в радиолюбительской лаборатории, либо в качестве встраиваемого модуля, например, для функционального генератора.

В схеме прибора используются довольно распространенные компоненты.

Конструктивно прибор состоит из дисплея, образованного семью 7-сегментными светодиодными индикаторами, микроконтроллера ATtiny2313 и нескольких транзисторов и резисторов. Микроконтроллер выполняет все необходимые функции, поэтому применение каких-либо дополнительных микросхем не требуется.

Принципиальная схема прибора достаточно проста и изображена на Рисунке 2. Проект в формате Eagle (принципиальная схема и печатная плата) доступен для скачивания в секции загрузок.

Выполняемые микроконтроллером задачи просты и очевидны: подсчет количества импульсов на входе за 1 секунду и отображение результата на 7-разрядном индикаторе.

Самый важный момент здесь – это точность задающего генератора (временная база), которая обеспечивается встроенным 16-разрядным таймером Timer1 в режиме очистки по совпадению (CTC mode). Второй, 8-разрядный, таймер-счетчик работает в режиме подсчета количества импульсов на своем входе T0.

Каждые 256 импульсов вызывают прерывание, обработчик которого инкрементирует значение коэффициента. Когда с помощью 16-разрядного таймера достигается длительность 1 с, происходит прерывание, но в этом случае в обработчике прерывания коэффициент умножается на 256 (сдвиг влево на 8 бит).

После этого, непосредственно перед выходом из обработчика прерывания, оба счетчика одновременно сбрасываются и цикл измерения повторяется. В «свободное время» микроконтроллер занимается выводом информации на индикатор методом мультиплексирования. В исходном коде программы микроконтроллера автор дал дополнительные комментарии, которые помогут детально разобраться в алгоритме работы микроконтроллера.

Разрешение и точность измерений

Точность измерений зависит от источника тактовой частоты для микроконтроллера. Сам по себе программный код может вносить погрешность (добавление одного импульса) на высоких частотах, но это практически не влияет на результат измерений. Кварцевый резонатор, который используется в приборе, должен быть хорошего качества и иметь минимальную погрешность.

Наилучшим выбором будет резонатор, частота которого делится на 1024, например 16 МГц или 22.1184 МГц. Чтобы получить диапазон измерения до 10 МГц необходимо использовать кварцевый резонатор на частоту 21 МГц и выше (для 16 МГц, как на схеме, диапазон измерений становится немного ниже 8 МГц). Кварцевый резонатор на частоту 22.

1184 МГц идеально подходит для нашего прибора, однако приобретение именно такого с минимальной погрешностью для многих радиолюбителей будет сложной задачей.

В таком случае можно использовать кварцевый резонатор на другую частоту (например, 25 МГц), но необходимо выполнить процедуру  калибровки задающего генератора с помощью осциллографа с поддержкой аппаратных измерений и подстроечного конденсатора в цепи кварцевого резонатора (Рисунок 3, 4).

В секции загрузок доступны для скачивания несколько вариантов прошивок для различных кварцевых резонаторов, но пользователи могут скомпилировать прошивку под имеющийся кварцевый резонатор самостоятельно (см. комментарии в исходном коде).

Входной сигнал

В общем случае на вход прибора может подаваться сигнал любой формы с амплитудой 0 … 5 В, а не только прямоугольные импульсы. Можно подавать синусоидальный или треугольный сигнал; импульс определяется по спадающему фронту на уровне 0.8 В.

Обратите внимание: вход частотомера не защищен от высокого напряжения и не подтянут к питанию, это вход с высоким сопротивлением, не нагружающим исследуемую цепь.

Диапазон измерений может быть расширен до 100 МГц с разрешением 10 Гц, если применить на входе соответствующий высокоскоростной делитель частоты.

Дисплей

В приборе в качестве дисплея используются семь светодиодных 7-сегментных индикаторов с общим анодом. Если яркость свечения индикаторов будет недостаточной, можно изменить номинал резисторов, ограничивающих ток через сегменты.

 Однако не забывайте, что величина импульсного тока для каждого вывода микроконтроллера не должна превышать 40 мА (индикаторы тоже имеют свой рабочий ток, о его величине не стоит забывать). На схеме автор указал номинал этих резисторов 100 Ом.

Незначимые нули при отображении результата измерения гасятся, что делает считывание показаний более комфортным.

Печатная плата

Двухсторонняя печатная плата имеет размеры 109 × 23 мм. В бесплатной версии среды проектирования печатных плат Eagle в библиотеке компонентов отсутствуют семисегментные светодиодные индикаторы, поэтому они были нарисованы автором вручную.

Как видно на фотографиях (Рисунки 5, 6, 7) авторского варианта печатной платы, дополнительно необходимо выполнить несколько соединений монтажным проводом. Одно соединение на лицевой стороне платы – питание на вывод Vcc микроконтроллера (через отверстие в плате).

Еще два соединения на нижней стороне платы, которые используются для подключения выводов сегмента десятичной точки индикаторов в 4 и 7 разряде через резисторы 330 Ом на «землю».

Для внутрисхемного программирования микроконтроллера автор использовал 6-выводный разъем (на схеме это разъем изображен в виде составного JP3 и JP4), расположенный в верхней части печатной платы. Этот разъем не обязательно припаивать к плате, микроконтроллер можно запрограммировать любым доступным способом.

Загрузки

Принципиальная схема и рисунок печтаной платы, исходный код и прошивки микроконтроллера – скачать

Материалы по теме

1. Datasheet Atmel ATtiny2313

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=148352

Частотомер на PIC16F628 своими руками | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Одним из приборов-помощников радиолюбителя должен быть частотомер. С его помощью легко обнаружить неисправность генератора, измерить и подстроить частоту. Генераторы очень часто встречаются в схемах. Это приемники и передатчики, часы и частотомеры, металлоискатели и различные автоматы световых эффектов…

Особенно удобно пользоваться частотомером для подстройки частоты, например при перестройки радиостанций, приёмников или настройки металлоискателя.

Один из таких несложных наборов я недорого приобрёл на сайте китайского магазина здесь: GEARBEST.com

Набор содержит:

•  1 x PCB board (печатная плата);
•  1 x микроконтроллер PIC16F628A;
•  9 x 1 кОм резистор;
•  2 x 10 кОм резистор;
•  1 x 100 кОм резистор;
•  4 x диоды;
•  3 x транзисторы S9014, 7550, S9018;
•  4 x конденсаторы;
•  1 x переменный конденсатор;
•  1 x кнопка;
•  1 x DC разъём;
•  1 x 20МГц кварц;
•  5 x цифровые индикаторы.

Описание частотомера

• Диапазон измеряемых частот: от 1 Гц до 50 МГц;
• Позволяет измерять частоты кварцевых резонаторов;
• Точность разрешение 5 (например 0,0050 кГц; 4,5765 МГц; 11,059 МГц);
• Автоматическое переключение диапазонов измерения частоты;
• Режим энергосбережения (если нет изменения показаний частоты — автоматически выключается дисплей и на короткое время включается;
• Для питания Вы можете использовать интерфейс USB или внешний источник питания от 5 до 9 В;
• Потребляемый ток в режиме ожидания — 11 мА

Схема содержит небольшое количество элементов. Установка проста — все компоненты впаиваются согласно надписям на печатной плате.

Мелкие радиодетали, разъемы и т.п. упакованы в небольшие пакетики с защелкой. Индикаторы, микросхема и её панелька для исключения повреждений ножек вставлены в пенопласт.

Напряжение на выводах микроконтроллера

(измерения мультиметром)

1. 4,0
2. 4,0
3. 0,3
4. 5,0
5. 0
6. 0,98
7. 0
8. 0,98
9. 0,98
10. 0,98
11. 0
12. 0,98
13. 0,98
14. 5
15. 1,26
16. 2,13
17. 4
18. 4,12

Приступаем к сборке

Высыпаем на стол содержимое пакета. Внутри находятся печатная плата, сопротивления, конденсаторы, диоды, транзисторы, разъемы, микросхема с панелькой и индикаторы.

Ну и вид на весь набор в полностью разложенном виде.

Теперь можно перейти к собственно сборке данного конструктора, а заодно попробовать разобраться, на сколько это сложно.

Я начинал сборку с установки пассивных элементов: резисторов, конденсаторов и разъёмов. При монтаже резисторов следует немного узнать об их цветовой маркировке из предыдущей статьи.

Конденсаторы маркируются также как и резисторы.Первые две цифры — число, третья цифра — количество нулей после числа.Получившийся результат равен емкости в пикофарадах.Но на этой плате есть конденсаторы, не попадающие под эту маркировку, это номиналы 1, 3 и 22 пФ.

Они маркируются просто указанием емкости так как емкость меньше 100 пФ, т.е. меньше трехзначного числа.

Резисторы и керамические конденсаторы можно впаивать любой стороной — здесь полярности нет.

Выводы резисторов и конденсаторов я загибал, чтобы компонент не выпал, лишнее откусывал, а затем опаивал паяльником.

Немного рассмотрим такой компонент, как —  подстроечный конденсатор. Это конденсатор, ёмкость которого можно изменять в небольших пределах (обычно 10-50пФ). Это элемент тоже неполярный, но иногда имеет значение как его впаивать.

 Конденсатор содержит шлиц под отвертку (типа головки маленького винтика), который имеет электрическое соединение с одним из выводов.

Чтобы было меньше влияния отвертки на параметры цепи, надо впаивать его так, чтобы вывод соединенный со шлицом, соединялся с общей шиной платы.

Разъемы — сложная часть в плане пайки. Сложная не точностью или малогабаритностью компонента, а наоборот, иногда место пайки тяжело прогреть, плохо облуживается. Потому нужно ножки разъёмов дополнительно почистить и облудить.

Далее впаиваем транзисторы, диоды и индикаторы. В отличии от резисторов и конденсаторов здесь нужно впаивать правильно, согласно рисунку и надписям на плате.

Длительность пайки каждой ножки не должна превышать 2 сек! Между пайками ножек должно пройти не менее 3 сек на остывание.

Ну вот собственно и всё!

Теперь осталось смыть остатки канифоли щёткой со спиртом.

Теперь красивее

Источник: http://www.MasterVintik.ru/chastotomer-na-pic16f628-svoimi-rukami/

Радиолюбительские измерения: когда нет частотомера

В радиолюбительской практике, в силу ограниченности бюджета, часто возникает ситуация, когда тот или иной нужный для работы прибор недоступен. В такой ситуации приходится вычислять нужный параметр по результатам косвенных измерений, т.е. «сверлить пилой и пилить буравчиком».

В процессе отладки разрабатываемого мной устройства возникла необходимость провести калибровку цифрового синтезатора частоты в составе этого устройства. Задача является тривиальной при наличии частотомера электронно-счётного (ЭСЧ).

Проблема же заключалась в том, что «взять взаймы» частотомер мне не удалось.

Если описать работу применённого в устройстве синтезатора частоты совсем просто, он образует на выходе сигнал с частотой Fs путём обработки входного сигнала от опорного генератора с частотой Fxo: В качестве частотозадающего элемента опорного генератора был использован недорогой кварцевый резонатор с маркировкой на корпусе «TXC 25.0F6QF». Точное значение частоты сигнала опорного генератора известно не было. В настройках синтезатора опорная частота была указана константой 25000000 Hz. Сам синтезатор частоты был запрограммирован на вывод сигнала частотой 9996 kHz.

Проверка работоспособности схемы

Для проверки работоспособности синтезатора был использован цифровой осциллограф Rigol DS1102E. В настройках канала было включено измерение частоты. Осциллограф на выводах кварцевого резонатора показал измеренное значение 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz. В принципе, это уже было неплохо: схема работала.

Метод биений частоты

Аналогом калибровки частотозадающих цепей методом биений является методика настройки музыкальных инструментов по камертону. Звук, извлекаемый из инструмента, накладывается на звук камертона.

Если тоны не совпадают, возникают хорошо заметные на слух «биения» частоты. Подстройка тона музыкального инструмента производится до появления «нулевых биений», т.е.

состояния, когда частоты совпадают.

Применение радиоприёмника с панорамным индикатором

Проще всего калибровку синтезатора частоты методом биений было провести с использованием радиоприёмника с панорамным индикатором и сигнала радиостанции RWM в качестве контрольного сигнала.

В качестве контрольного приёмника использовался SoftRock RX Ensemble II с программой HDSDR. Шкала приёмника была ранее откалибрована по сигналам радиостанции RWM на всех трёх частотах: 4996000, 9996000 и 14996000 Hz.

В качестве контрольного сигнала использовался сигнал радиостанции RWM на частоте 9996000 Hz.

На скриншоте виден приём секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz и приём выходного сигнала синтезатора на частоте, примерно, 9997970 Hz. При задании частоты синтезатора использовалась константа 25000000 Hz (номинальная частота кварцевого резонатора).

При проведении калибровки эта константа была умножена на отношение частот 9997970 Hz и 9996000 Hz. В результате было получено значение реальной частоты запуска кварцевого резонатора 25004927 Hz. Это значение было занесено константой в прошивку устройства.

На скриншоте показан результат проведения калибровки:

Частота выходного сигнала синтезатора 9996 kHz точно соответствует частоте приёма секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz.

После проведения калибровки осциллограф показал на выводах кварцевого резонатора – 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz, т.е. те же самые значения, что и до калибровки.

Использование сигналов вещательных радиостанций

В Перми в светлое время суток стабильно принимается сигнал RWM на частоте 9996 kHz, а в тёмное время суток – на частоте 4996 kHz. Если прохождение радиоволн нестабильно, и сигналы RWM не принимаются, на сайте hfcc.

org можно найти частоты и расписание работы вещательных радиостанций.

Несущие сигналы вещательных станций тоже можно, при необходимости, использовать в качестве контрольных, т.к.

они обычно имеют отклонение частоты не более 10 Hz от частоты вещания.

Краткие выводы

Наиболее простой и точный способ измерения частоты сигнала в радиодиапазоне — измерение частоты электронно-счётным частотомером.

Получить приблизительное значение частоты сигнала можно, приняв его на контрольный приёмник с калиброванной шкалой.

Получить при использовании контрольного приёмника точное значение частоты сигнала можно по «нулевым биениям» измеряемого сигнала с контрольным сигналом, полученным от эталонного источника.

Необходимые дополнения:

Калибровку синтезатора можно было бы провести:

1. Конечно же, с помощью ЭСЧ.
2. Методом биений с помощью профессионального приёмника без панорамного индикатора, например, Р-326, Р-326М, Р-250М2 и т.п. и сигналов RWM «на слух».

   Это было бы не так наглядно, как с панорамным индикатором, и заняло бы больше времени.

3. С помощью калиброванного генератора и осциллографа по фигурам Лиссажу. Выглядит очень эффектно, но требует дополнительного недешёвого оборудования.

И ещё, область применения радиолюбителями радиоприёмников, упомянутых выше, очень широка. Они применяются для наблюдения за эфиром, для контроля прохождения радиоволн, для контрольного прослушивания сигналов при настройке радиостанций и т.п.

• diy или сделай сам
• измерение частоты

Источник: https://habr.com/post/439108/

Как измерить частоту мультиметром

Все сложные манипуляции, касающиеся электричества и домашней проводки, многие оставляют для профессионалов.

Иногда проверить силу сопротивления, постоянное или переменное напряжение, а также количество полных циклов изменения тока нужно, а вызывать электрика нет возможности. В таком случае на помощь придет полезное приспособление – мультиметр.

Не смотря на то, что данная функция не является основной, многие интересуются тем, как измерить частоту мультиметром.

Зачастую мультиметр-частотомер необходим для измерений в отдельных приборах, таких как генератор импульсного блока питания. Измерение сетевого значения лишь подтвердит наличие показателя в 50 Гц.

Мультиметр, частота которого в большинстве моделей имеет диапазон до 30 Гц, применяется лишь в быту, для производственных целей используются более сложные приспособления, такие как высокочастотный искровой тестер.

Необходимо детально ознакомиться не только с конструкцией измерительного аппарат, но и с особенностями измеряемого прибора, для того чтобы понять, как измерить частоту тока мультиметром.

Конструкция мультиметра

Тестер со встроенным частотомером — отличное приспособление для измерений, но существует ряд альтернативных методов, изучить которые можно ознакомившись со строением прибора.

Основной состав данного аппарата включает в себя функции амперметра, омметра и вольтметра. Используют такое приспособление при замерах постоянного и переменного напряжения, а также сопротивления.

Наиболее распространенной моделью данного прибора является цифровая, поскольку она, в отличии от аналоговой, позволяет произвести более точные замеры. Классическая конструкция включает в себя:

• Индикатор. Он расположен в верхней части аппарата и служит экраном, на котором отображаются данные проверки.
• Переключатель. Позволяет выбирать пределы показателей и величины. Вокруг переключателя нанесена шкала, которая в большинстве современных аппаратов имеет пять диапазонов. Первое значение указывает на 200 Ом. Если установить переключатель на эту шкалу, то измерить сопротивление больше данного показателя не будет возможности. Также шкала включает в себя показатели переключения между постоянным и переменным током, и значок прозвонки.
• Гнезда для щупов. Позволяют подключить к тестеру измеряемый прибор. В большинстве моделей в нижней части размещено три разъема.Для тех же, кто интересуется тем, как замерить частоту мультиметром, необходимо обратить внимание на модели со специальными функциями. Помимо данного показателя, померить тестером можно индуктивность, температуру, электрическую емкость. Наличие дополнительных функций существенно влияет на стоимость, потому не каждый может позволить себе приобрести для применения в быту такое приспособление. Отличным решением может стать приставка к мультиметру. Она позволяет при помощи аппарата со стандартным набором функций измерить нужный показатель.

Измерение частоты

Стоит напомнить, что интересуясь тем, как померить частоту мультиметром, предварительно важно ознакомиться с особенностями аппарата, который предстоит проверить. Только так можно достичь желаемого результата с максимально точными показателями.

Измерение частоты мультиметром со специальной функцией является наиболее удобным, поскольку в данном случае нет необходимости в использовании специальных приставок.

Происходят такие замеры в несколько этапов:

• В первую очередь необходимо проверить измеритель на точность. Известно, что в сети частота имеет значение 50 Гц. Чтобы определить погрешность в работе тестера, необходимо подсоединить его к розетке. Показатель, отличающийся от 50 Гц, и будет погрешностью измерительного аппарата.
• Далее, при помощи измерительных щупов необходимо подсоединить тестер к измеряемому прибору. Предварительно ознакомившись с инструкцией использования тестера, можно узнать необходимое для точности проверки напряжение. Установив показатель напряжения на нужное значение, можно приступать непосредственно к определению полных циклов изменения тока.
• После этого измерение частоты тестером будет зависеть только от того, как изменяется период переменного тока.

Многих также интересует, как проверить частоту мультиметром при помощи специальных приставок. Частотомер — приставка к мультиметру является отличной альтернативой дорогим измерителям с множеством функций.

Многие тестеры с функцией определения циклов изменения тока имеют низкую чувствительность, потому дают неточные показатели. Приставка является дополняющим средством к измерителю. Она позволяет преобразовать полученные данные в напряжение.

Чтобы измерение частоты тока мультиметром имело минимальную погрешность, необходимо правильно подсоединить частотомер. Переключатель рода работ в измерительном приборе необходимо настроить так, чтобы переключатель указывал на постоянное напряжение. В таком случае нет необходимости перестраивать приставку при подключении к аппарату с входным сопротивлением, превышающим 1 мОм.

Измерение частоты тестером может давать разные результаты, зависящие в первую очередь от точности работы аппарата.

Потому при выборе способа проверки необходимо решить, насколько серьезно влияет на показатели погрешность прибора и/или приставки.

Предыдущая новость Следующая новость

Источник: https://EvoSnab.ru/instrument/avo/izmerenie-chastoty-multimetrom

:: СХЕМА ЧАСТОТОМЕРА ::

СХЕМА ЧАСТОТОМЕРА

   Частоту звукового сигнала можно определить с помощью электронного частотомера. Работа частотомера. Звуковой сигнал, преобразованный в электрический, подаётся на вход усилителя на транзисторе VT1. Транзистор почти полностью открыт, он ограничивает только полупериоды отрицательной, и усиливают только полупериоды положительной полярности.

   К резистору нагрузки R3 подключена схема на транзисторах VT2 и VT3, которую называют триггер Шмидта. Эта схема при входном сигнале определённой амплитуды и полярности формирует прямоугольные импульсы с частотой повторения, равной частоте входного сигнала.

     Формируемые импульсы, амплитуда которых не зависит от формы запускающего сигнала, подаются через переключатель SA1 в измерительную цепь. Она состоит из конденсаторов C4 – C6, диодов VD1, VD2 и цифрового микроамперметра, с пределами измерения 200 мА, зашунтированного подстроечными резисторами.

   В зависимости от положения переключателя, один из конденсаторов C4 – C6 будет через резистор R8, диод VD3 и микроамперметр заряжаться прямоугольными импульсами и разряжаться через транзистор VT3, резистор R5 и диод VD2 с частотой следования импульсов.

Так как частота следования импульсов равна частоте входящего сигнала, средний ток, протекающий через микроамперметр, будет пропорционален частоте сигнала.    Пределы измерения, в зависимости от положения переключателя, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц. Переменными резисторами R10.1 – 10.

3 осуществляется подстройка микроамперметра под выбранный диапазон, на микроамперметре установлен предел измерения 200 мА, используются цифровые значения от 0 до 100, соответственно умножаемые на 10 – на пределе “1 кГц” – и на 100 – на пределе ” 10 кГц”.    Частотомер питается от сети переменного тока 220 В.

     Для усиления и преобразования сигнала неправильной формы с гитары в прямоугольные импульсы с частотой следования равной частоте колебания струны мы использовали схему усилителя напряжения, собранного на двух транзисторах с общим эмиттером.  

   Частотомер выполнен в коробке, на передней, панели которой находится принципиальная схема с контрольными гнёздами для подключения осциллографа и микроамперметра. Монтаж выполнен на печатной плате. Дополнительно опытным путём мы установили, как преобразовать сигнал с гитары в сигнал, частоту которого может измерить наш частотомер.

Поделитесь полезными схемами

Этот счетчик Гейгера был изначально собран с датчиком СБМ-20, который был внутри коробки, но позже, переместили его внутрь выносной 30 мм пластиковой трубки, для большего удобства. Детектор подключен через кабель XLR3. Счетчик Гейгера СБМ-20 внутри пластиковой трубки.

Схема дозиметра на СБМ-20

Этот счетчик состоит из самого датчика, микроконтроллера PIC18F2550 и LCD дисплея AFF1. СБМ-20 – это один из самых удачных счётчиков Гейгера российского производства. Он заметно более чувствительный к бета и гамма лучам, чем большинство аналогичных.

На транзисторе IRF520 (наверное самый распространённый МОСФЕТ), собран умножитель напряжения для создания потенциала приблизительно 300 В.

Питание счётчика гейгера, точнее самих микросхем и умножителя, всего 5 В 0,2 А. Но для повышения стабильности установлен стабилизатор 7805, на вход которого можно подавать 7-20 вольт.

Под дозиметр удачно нашёлся неплохой корпус. Сеточкой по центру закрывается маленький динамик. Что касается линии XLR3 связи, её коннектор, приклеен на крышку прибора эпоксидным клеем. Тут можно скачать прошивку МК.

Поделитесь полезными схемами

Источник: http://samodelnie.ru/publ/samodelnye_pribory/skhema_chastotomera/5-1-0-15