Частотомеры
Частотомеры, сделанные на основе микросхем К561 (CD40) или микроконтроллеров обычно предназначены для измерения частоты не более 1 Мгц. А частотомеры в составе мультиметров DT9206A всего до 20 кГц. Программные частотомеры, использующие в качестве входа звуковую карту компьютера — до 40 кГц. Но .
Схема самодельного частотомера без входного узла, выполненный на микроконтроллере AT-tiny2313 и жидкокристаллическом дисплее DV-162. Схема с минимальным набором навесных элементов. Модуль предназначен для встраивания в лабораторные генераторы, а так же для построения на его основе частотомера .
Принципиальная схема простого частотомера, построенного на микросхемах HCF4026BEY, диапазон измеряемых частот от 1Гц до 10МГц. Сейчас радиолюбителям стала доступна зарубежная элементная база, а, подчас, она бывает даже доступнее отечественной. Вот пример, — искал счетчики К176ИЕ4 чтобы сделать .
Действие цифрового частотомера основано на измерении числа входных импульсов в течение образцового интервала времени в 1 секунду. Исследуемый сигнал подают на вход формирователя импульсов, который собран на транзисторе VT1 и элементе DD3.1, который вырабатывает электрические колебания прямоугольной .
Не сложная схема самодельного пятиразрядного частотомера с пределами измерений от 1Гц до 99999Гц, выполнен на микросхемах CD4001, CD4026, CD4040. Принципиальная схема пятиразрядного частотомера 1Гц до 99999Гц (CD4001, CD4026, CD4040). Это простой частотомер для измерения частоты .
Принципиальная схема самодельной приставки к мультиметру для измерения частоты в пределах 5Гц-20МГц. В некоторых цифровых мультиметрах, например, MY64, MY68, М320, M266F имеется встроенная функция измерения частоты, благодаря чему мультиметр может использоваться как цифровой частотомер .
Этот частотомер может работать и как самостоятельное устройство, так и всоставе генератора ЗЧ в качестве его цифровой шкалы. Частотомер предназначен для измерения частоты в пределах до 100 кГц. (0-99999 Гц). Схема состоит из входного усилителя на транзисторе VТ1, измерительного счетчика .
Частотомер, схема которого приведена ниже, может быть использован в качестве цифровой шкалы для какого-то устройства, к примеру для лабораторного генератора звуковой частоты (ЗЧ). Он измеряет частоту от 1 до 99999 Гц. Входное напряжение сигнала должно быть не ниже 0,5-0,6V. Но, при использовании .
Микросхема ММ74С926 (или другие аналоги 74C926 представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации из дешифратора в код для семисегментного индикатора и схемы опроса для динамической индикации. На основе этой микросхемы можно строить различные приборы, в том .
Частотомеры, построенные по «медленной» схеме популярны среди радиолюбителей потому, что их схема проще и не требует применения регистров или триггеров для запоминая данных предыдущего измерения. Но, недостаток таких частотомеров вих медленности. Многоразрядный частотомер без переключателя .
Источник
Измеритель частоты промышленной сети 50 Гц
Дата публикации: 19 декабря 2016 .
Автор статьи работает в электротехнической лаборатории электрических сетей города. Как-то нам понадобилось устройство для изменения частоты силовой сети. Поиски готового изделия в магазинах города результата не дали. Пришлось поискать в Интернет-магазинах. Но и тут возникли сложности: в продаже были или некие устройства для измерения частоты без гарантий их работоспособности в сети 50 Гц, или очень дорогие многофункциональные частотомеры, а нам достаточно иметь индикатор частоты. Дело в том, что действующие ГОСТы в плане изменения частоты силовой сети описывают этот параметр как «±2 Гц/мин». Следовательно, приобретать дорогостоящий прибор, позволяющий измерить частоту с точностью в тысячные доли Гц просто бессмысленно.
Поэтому автор решил изготовить такой прибор. В настоящей статье описан частотомер, позволяющий измерять частоту промышленной сети 50/60 Гц, который автор разработал и собрал самостоятельно.
Основой частотомера является 8-битный микроконтроллер AVR ATtiny2313 производства компании ATMEL, а индикация выполнена на распространенных 7-сегментных индикаторах с общим анодом. Схема измерителя частоты силовой сети показана на рисунке.
Работа схемы
Напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 подается на диодный мост и далее, через разделительный диод D5, — на микросхему стабилизатора напряжения U2 7805, с выхода которой напряжение 5В поступает в цепи узлов схемы.
К выходу диодного моста через делитель напряжения R14R15 подключен также транзистор Q5 (формирователь импульсов). Напомню, что на выходе диодного моста частота тока удваивается, следовательно, на коллекторе транзистора Q5 будут присутствовать импульсы с частотой 100 Гц. Диод D5 предотвращает «сглаживание» выпрямленного напряжения на базе Q5 емкостями С5 и С6. Без этого диода формирователь на Q5 не будет обеспечивать формирование импульсов.
Импульсы с частотой 100 Гц поступают на вход (вывод 11) микроконтроллера (МК). Внутри МК к этому выводу подключен счетчик, который ведет подсчет импульсов в течение 10 мс (не забываем, что в схеме удвоенная частота — 100 Гц). Полученные данные обрабатываются и отображаются на 7-сегментном индикаторе. Индикатор подключен по обычной схеме, и работает в режиме динамической индикации.
При сборке схемы обратите внимание на наличие внешнего кварцевого резонатора. Следовательно, после загрузки программы в память МК необходимо выставить значения «фузов» (Fuses): работа от внешнего резонатора, частота 4 МГц. Методы установки зависят от программы управления вашим программатором.
Как работает программа
При подаче питания МК инициализируется: настраиваются его выводы, производится настройка режимов таймера, активируется режим защиты от «зависания». Затем начинает работу основная часть программы. Из регистров счетчика вычитываются данные, производится их обработка и отображение на индикаторе. Если полученные данные (частота) выше 99,99 Гц, то на индикаторе отображается значок «превышение» и полученные данные игнорируются. Данные на индикаторе обновляются примерно 5 раз в секунду. Как показала практика, это оптимальное время, так как более частое отображение данных раздражает и затрудняет их считывание. В программе есть константы, позволяющие задать частоту обновления и немного регулировать яркость свечения сегментов индикатора. По умолчанию они выставлены на оптимальное значение.
Сборка и наладка
Печатная плата для изделия не разрабатывалась. Весь монтаж выполнен на макетной плате обычным монтажным проводом. Устройство смонтировано в корпусе подходящих размеров. В устройстве использован внешний сетевой адаптер от какого-то телефонного аппарата, а на корпусе частотомера расположен разъем для его подключения.
Схема не критична практически ко всем деталям. Транзисторы можно применить те, какие есть под рукой, например КТ3102 или КТ315. Не советую изменять только сопротивления резисторов R14 и R15, т.к. они задают режим работы транзистора Q5. Уменьшать сопротивление токоограничивающих резисторов в цепи индикатора ниже 200 Ом нельзя — это может привести к повреждению МК.
Если вам необходимо измерять частоту более точно, то методика подстройки типовая для всех устройств с кварцем — подбор емкостей в цепи кварцевого резонатора. Эта методика расписана многократно, поэтому достаточно открыть любую статью с описанием часов или таймеров.
Устройство работает круглосуточно с ноября 2011 года, претензий и нареканий к его работе у персонала диспетчерской службы электрических сетей города нет.
Источник
Простой измеритель частоты (частотомер) на PIC микроконтроллере (250Гц-50МГц)
Этот прибор предназначен для измерения частоты логических сигналов, а также периодических сигналов непрямоугольнойформы положительной полярности.
Он предельно прост по схеме и в работе (пределы измерений переключаются автоматически) и может найти применение в тех случаях, когда отсчета частоты с точностью до третьего знака достаточно.
Частотомер, принципиальная схема которого изображена на рисунке, позволяет измерять частоту периодических сигналов в диапазоне 250 Гц. 50 МГц.
Погрешности измерений и отсчета для каждого интервала частот приведены в табл. 1. Входное сопротивление прибора — не менее 2 кОм. Уровень лог. 0 входного напряжения должен быть не более 0,2, а лог 1 — не менее 0,8Uпит , где Uпит — напряжение питания, которое может быть любым в пределах 3. 6 В. Потребляемый ток не превышает 100 мА.
Как видно из схемы, основной элемент частотомера — микроконтроллер PIC16F84, осуществляющий счет импульсов внешнего сигнала, поступающего на вход прибора, обработку полученных значений и вывод результатов измерения на табло.
Рис. 1. Принципиаьная схема частотомера на микроконтроллере.
Частота (в герцах) отображается индикаторами HG1 HG4 в формате X,YZ*10^E Гц, где X,YZ — десятичное значение частоты сигнала, а Е — порядок (например, показание 2,25 3 соответствует частоте 2,25*10^3 = 2250 Гц; 4,32 5 — 4,32*10^5 = 432 000 Гц = 432 кГц и т. д.).
Интервал частот кГц (МГц)
Времію измере-ния мс
Погрешность Гц (кГц)
Микроконтроллер PIC16F84 имеет в своем составе восьмиразрядный модуль таймера (TMR0), который может использоваться с восьмиразрядным предделителем. Последний функционирует асинхронно, поэтому таймер способен считать частоту сигналов значительно выше частоты генератора микроконтроллера, которая в данном случае равна 4 МГц.
Минимальное время высокого и низкого уровней входного сигнала — 10 нс, что позволяет модулю TMR0 функционировать от внешнего сигнала частотой до 50 МГц (а практически и выше). Предделитель задействован для повышения точности измерений. Так как его предельный коэффициент деления равен 256, максимальная разрешающая способность счетчика составляет 16 двоичных разрядов.
Однако содержимое предделителя невозможно считать программно, подобно регистру.
На примере описываемого частотомера показан метод, позволяющий «извлекать” восьмиразрядное значение предделителя. Это обеспечивает разрешающую способность измерения 16 разрядов: восемь старших разрядов считываются из TMR0, а восемь младших -из предделителя.
Измеряемый сигнал через резистор R2 поступает на вывод RA4 DD1, являющийся входом внешнего сигнала (Т0СК1) таймера TMR0 Этот вывод соединен с RB0, переключением которого осуществляется управление режимом счета. Перед измерением производится сброс TMR0 (при этом сбрасывается и предделитель).
Для измерения частоты вывод RB0 конфигурируется как вход на точные интервалы времени, что позволяет внешнему сигналу поступать на вход таймера. Отсчет длительности интервалов осуществляется “зашитой» в микроконтроллер программой и выполняется как точная временная задержка.
По истечении ее вывод RB0 конфигурируется как выход, TMR0 прекращает работу, поскольку на RA4 устанавливается низкий уровень, и внешний сигнал перестает поступать на его вход.
Затем считывается накопленное 16-разрядное значение числа периодов входного сигнала, в старшие восемь разрядов записывается содержимое TMR0, а в младшие — предделителя. Для получения значения предделителя выполняется дополнительная подпрограмма (с этой целью на выводе RA4 командами BSF и BCF переключается выходной уровень, т е. программно формируется последовательность коротких импульсов).
Каждый импульс инкрементирует предделитель и счетчик им пульсов N. после чего проверяется содержимое TMR0, чтобы определить, увеличилось ли оно Если оно возросло на 1, восьмиразрядное значение предделителя определяется по содержимому счетчика импульсов N как 256 — N.
Далее 16-разрядное двоичное значение частоты преобразуется в шести разрядное десятичное, которое округляется до трехзначного, а затем формируется указанный выше экспоненциальный формат для вывода на табло в динамическом режиме. Сканирование индикаторов происходит с частотой примерно 80 Гц. Высокая нагрузочная способность микроконтроллера позволила подключить индикаторы непосредственно к его выводам.
Измерение частоты производится едва этапа. Сначала формируется интервал времени (программная задержка) длительностью 1 мс, что соответствует области высоких частот. Если полученное значение частоты более 127 (старший байт — значение TMR0 -и старший разряд младшего байта — значения предделителя — не равны 0), оно преобразуется, и результат выводится на индикаторы. После этого цикл повторяется.
Если же значение частоты менее 127, выполняется второе измерение (для низких частот), при котором формируется интервал времени длительностью 0,5 с. Для оптимизации работы микро контроллера он объединен с циклом вывода результата предыдущего измерения на индикаторы. Значение частоты более 127 преобразуется для индикации, при меньшем показания индикаторов обнуляются (частота входного сигнала — вне диапазона измерений или отсутствует вообще). После этого в обоих случаях полный цикл измерения повторяется.
Коды “прошивки” ПЗУ микроконтроллера в формате MicroChip.hex приведены в табл. 2 Исходный текст программы желающие найдут на ftp-сервере редакции в Интернете (ftp.radio.ru/pub/). Скачать: r2001_01_fmeter.zip (5 Кб)
Частотомер можно значительно удешевить если выполнить его на базе PIC-контроллера с однократно программируемым ПЗУ, например, РІС16С54С стоимость которого вдвое меньше (при этом потребуется незначительная доработка программы). Применение ЖК индикатора с устройством управления, например, НТ1621, позволит снизить потребляемый ток примерно до 5 мА.
Увеличить входное сопротивление примерно до 1 МОм позволит применение буфера на одном транзисторе (см заметку М. Васильева “Повышение входного сопротивления частотомера в Радио”, 1987, № 4 с. 57). Чтобы уменьшить погрешность прибора в области средних частот, в программу достаточно ввести еще одно измерение длительностью 10 мс, в результате погрешность в диапазоне 100. 999 кГц снизится до 100 Гц. А это, в свою очередь, позволит добавить разряд на индикаторе и повысить его разрешение.
Для измерения частоты синусоидальных сигналов, изменяющихся относительно 0, на входе прибора желательно установить разделительный конденсатор емкостью не менее 5 мкФ
Чтобы расширить диапазон измерений в сторону низких частот, нужно добавить в программу еще одно измерение, во время которого в течение 0,5 с в цикле программного опроса без участия таймера считается число импульсов на входе. Полученное значение преобразуется для индикации по предложенной программе. Однако в этом случае общее время изме рения превысит 1 с и станет заметным
Можно поступить иначе — сместить диапазон измерений в сторону низких частот, заменив ZQ1 на 4 МГц кварцевым резонатором на частоту 400 кГц. Диапазон частот после такой замены — 25 Гц. 500 кГц.
Время измерения возрастет до 5 с, и станет заметно мерцание индикаторов.
Д. Яблоков, В. Ульрих, г. Санкт-Петербург. Р2001, 1.
Источник