fon2

Аналоговый частотомер своими руками.

Обычно частотомер - это цифровой прибор, показывающий числа периодов контролируемого сигнала, укладывающихся в нормированный промежуток времени, который формирует внутренний генератор прибора. Точность измерения частотомера обычно связана со сложностью и высокой стоимостью прибора, поэтому частотомер часто отсутствует в лаборатории радиолюбителя. Если не замахиваться на высокую точность измерений, то можно изготовить предлагаемый аналоговый частотомер, который представляет собой преобразователь "частота - напряжение".
Функция преобразования - линейная, поэтому не нужен градуировочный график или новая шкала стрелочного прибора (вольтметра), который применяется в качестве индикатора.
Частотомер позволяет измерять частоту периодического сигнала амплитудой 0,05...15 В в диапазонах 0...1 кГц, 0...10 кГц и 0...100 кГц.

.

Принцип действия.

На входе аналогового частотомера стоит регулятор уровня измеряемого сигнала R1 и усилитель на транзисторе VТ1. С нагрузки усилителя R5 сигнал поступает на вход запуска одновибратора (ждущего мультивибратора) DD1, с выхода которого сформированные прямоугольные однополярные импульсы фиксированной длительности поступают через интегрирующую цепочку R7-С8 на вольтметр Р1, который в силу инерционности подвижной системы преобразует эти импульсы в постоянное напряжение. Шкала аналогового частотомера - линейная, ноль соответствует нулевой, а максимум - предельной частоте выбранного диапазона. Показание вольтметра соответствует формуле:
chastotomer Up = K·U1·T·F/2
откуда
F = 2·Up/K·U1·T
где:
Up - показание вольтметра, В;
К - коэффициент деления потeнциометра R7 (с учетом нагрузки вольтметром);
U1 - напряжение логической "1" на выходе DD1, В;
Т - длительность выходного импульса DD1, с;
F - частота измеряемого сигнала. Гц.
Питается частотомер от батареи GB1 "Крона" напряжением 9 В, которое стабилизируется интегральным стабилизатором DA1 на уровне 5 В.

Детали.

Конденсаторы С4, С5, С6 желательно применить термостабипьные с группой по ТКЕ МПО, или ПЗЗ, МЗЗ с любым технологическим разбросом; например, К22-5, К10-47а, МО. Остальные конденсаторы -любого типа.
Резистор R1 - не проволочный;
R7 - подстроечный, любого типа (не проволочный), например, СПЗ-1, СПЗ-6, СПЗ-24.
Резистор R6 - С2-13 или другой термостабильный.
Остальные резисторы - МЛТ любой мощности с разбросом сопротивления ±10%.
Выключатель SA1 - П2Т-11 или аналогичный;
переключатель SA2 - любого типа.
Вольтметр Р1 - микроамперметр магнитоэлектрический системы с током полного отклонения 50...100 мкА и последовательно включенным резистором сопротивлением около 20 кОм (резистор на схеме не показан), или вольтметр с напряжением полного отклонения 1 В и входным сопротивлением 10...20 кОм/В. Можно использовать внешний прибор (мультиметр) с таким же входным сопротивлением. Желательно, чтобы максимум шкалы вольтметра был кратен 10. Это упростит отсчет показаний по шкале.
С целью упрощения монтажа частотамера вместо микросхемы 564АГ1 можно применить 155АГ1, но тогда потребляемый от батареи GВ1 ток увеличится с 0,З до 25 мА. Для микросхемы 155АГ1 можно поставить на плате контактную панельку. При замене микросхемы следует учесть изменение цоколевки.

Настройка.

Настройка частотомера выполняется с помощью НЧ-генератора с частотой до 100 кГц и осциллографа в несколько шагов.
1. Подбором сопротивления R4 выставить напряжение в точке "а" примерно на 0,5 В меньше напряжения питания.
2. Подключить генератор к входу частотомера. Установить движки потенциометров R1 и R7 в верхнее по схеме положение, переключатель диапазонов SA2 - в положение "х100".
Открытый вход "Y" осциллографа подключить к выходу DD1. Установить на выходе генератора f = 100 кГц и напряжение примерно 0,1 В.
3. Проконтролировать наличие положительных прямоугольных импульсов длительностью 8 мкс (при необходимости корректируется подбором емкости С6).
4. В диапазонах "х1" и "х10" длительность импульсов установить равной 800 и 80 мкс подбором емкостей С4 и С5 при частоте генератора 1 и 10 кГц соответственно.
5. Регулировкой резистора R7 установить стрелку прибора Р1 на максимальное деление шкалы (на любом диапазоне частотомера при максимальной частоте 1, 10 или 100 кГц).

Измерение частотомером.

Перед измерением выставить ручку R7 ("Уровень") в положение минимума, переключатель диапазонов SА2 ("кГц') - в положение, соответствующее ожидаемой частоте измеряемого сигнала.
Подать измеряемый сигнал на клеммы ХТ1, ХТ2 частотомера и включить питание. Вращать ручку "Уровень" до скачкообразного (скачок означает"захват" частоты) изменения показаний вольтметра Р1. Определить измеряемую частоту по делениям шкалы.
При дальнейшем вращении ручки частотомера может возникнуть второй скачок. Это - гармоники измеряемого сигнала, и нужно вернуться к началу измерений.
Частота равна значению по шкале, умноженному на предел установленного диапазона. Например, при измерении в диапазоне 100 кГц прибор Р1 показал значение 0,15 В при максимуме шкалы вольтметра 1,0 В. Этому сoответствует частота 0,15х100=15 кГц.
Если используется внешний вольтметр, то измерения необходимо выполнять с тем прибором, с которым настраивался частотомер.
Верхний предел измерений частотомера может быть увеличен до 1 МГц, а возможно, и выше. Для этого в разрыв точки "а" нужно включить частотный делитель, например, на микросхеме К561ИЕ8, и немного подкорректировать входные цепи по ВЧ. Следует иметь в виду, что относительная погрешность измерений постоянна на всех диапазoнах, и, следовательно, абсолютная погрешность увеличивается с увеличением верхней частоты выбранного диапазона. Точность измерения частотомера можно повысить, включив на выходе мультивибратора управляемый ключ на МДП-транзисторе, т.к. тогда в формулу можно подставить вполне определенную величину U1 = 5 В.

В.Гусаров

Радиомир 2007/09

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet