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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dos contadores de frecuencia analógicos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición En el generador LF [1], la frecuencia de la señal de salida se establece utilizando las lecturas de un medidor de frecuencia simple con un indicador de cuadrante. La experiencia con dicho generador ha confirmado que es posible obtener suficiente precisión al establecer la frecuencia. Sin embargo, en algunos casos, a través de conexiones espurias, el propio medidor de frecuencia puede introducir una interferencia significativa en la señal del generador. Después de todo, puede reconocerse como "analógico" solo con algunas suposiciones, ya que los armónicos de alto orden ya aparecen en el moldeador de entrada del "meandro" y se agrega la interferencia de un solo vibrador. Por lo tanto, la mayoría de los medidores de frecuencia analógicos y las combinaciones de "medidor de frecuencia analógico con lectura digital" o "instrumento digital con puntero" difícilmente pueden considerarse puramente analógicos.
En un dispositivo analógico con mayor sensibilidad, es deseable evitar por completo las señales de pulso. Una de las soluciones más simples es medir la señal aplicada a través del divisor RC con un voltímetro de CA. El circuito del medidor de frecuencia analógico es muy simple (Fig. 1). La capacitancia Xc del capacitor disminuye al aumentar la frecuencia de la señal: Xc = 1/ωС (ω= 2πF), y el voltaje en la entrada del voltímetro depende solo de la frecuencia y el voltaje de la señal Uc. Para una señal con una amplitud constante, la lectura del voltímetro cambiará en proporción al cambio en su frecuencia. Por lo general, siempre se toman medidas en el generador para estabilizar la amplitud de la señal de salida y no hay dificultades para determinar su frecuencia.
En la fig. La Figura 2 muestra un diagrama de un medidor de frecuencia puramente analógico simple que no agrega ninguna interferencia (armónicos) a la señal del generador [1]. Su característica, que no siempre es una desventaja, es la impedancia de entrada dependiente de la frecuencia, que disminuye en el subrango de alta frecuencia de 20 kΩ a 10 kHz a 2 kΩ a 100 kHz. El voltímetro está hecho en el chip de un detector/rectificador de dos canales K157DA1. El segundo canal se utiliza como voltímetro de señal de salida en el generador. El chip DA1 proporciona un voltaje de salida de al menos 10 V y la elección de los microamperímetros no es difícil. Por lo tanto, el diagrama muestra diferentes tipos, los que estaban a la venta. La resistencia variable R1 y el chip DA2.1 con el circuito OOS corresponden a R19 y DA5.1 de la etapa de salida del generador que se muestra en el diagrama de la fig. 2 [1]. Su alimentación es a partir de una fuente de tensión bipolar +/-17,5 V. En los casos más sencillos o de pequeñas dimensiones del generador, se puede prescindir de un microamperímetro conectándolo con un interruptor a la salida deseada para fijar la frecuencia o medir la tensión de salida del generador. Los circuitos del voltímetro son los mismos. Las resistencias de corte R12 y R13 se utilizan para compensar el voltaje inicial en la salida del microcircuito y para linealizar la sección inicial de la escala del instrumento. En el microamperímetro, se debe reemplazar la escala, para lo cual es necesario abrir con cuidado su caja. La escala en sí se puede dibujar muy rápidamente usando FrontDesigner 3.0. Este programa rusificado se utiliza en el diseño de los paneles de instrumentos delanteros. Pertenece a la misma serie que los populares Layout (para diseño de PCB) y SPIan (para dibujar circuitos). Para uso no comercial, se distribuye de forma gratuita y es fácil de encontrar en Internet. Por supuesto, en términos de sus capacidades, es inferior al programa CorelDRAW, pero es incomparablemente más fácil y rápido de dominar y trabajar con él.
Resultó más conveniente que el frecuencímetro tuviera una escala no de 100 divisiones, sino de 110, lo que facilita mucho la sintonización fina del generador a una frecuencia de 1 kHz al momento de medir el coeficiente armónico usando un milivoltímetro [2] . Para un ejemplo en la fig. 3 muestra un esquema del panel frontal con una escala de medidor de frecuencia analógica con selección automática del límite de medición. Pero si necesita usar un medidor de frecuencia analógico como un dispositivo independiente o construirlo, por ejemplo, en un voltímetro, entonces no podrá usar el interruptor para seleccionar el rango de frecuencia del generador. Y dado que no siempre se sabe algo de antemano sobre la señal medida, es deseable tener una selección automática del límite de medición. En esta ocasión solo se encontró un artículo [3]. El medidor de frecuencia propuesto allí no solo tiene un diseño complejo, sino que también puede crear una interferencia notable de las señales pulsadas.
Si se usa un divisor RC en el cambio de rango automático, aquí también es posible lograr una simplificación significativa y eliminar el nodo con una señal de pulso. El esquema de dicho medidor de frecuencia se muestra en la Fig. 4. Aquí, el circuito RC debe diseñarse para operar en un rango de frecuencia más amplio para establecer con confianza los límites de conmutación: "100 Hz", "1 kHz" y "10 kHz". Desde la salida del circuito RC, la señal se alimenta a través de un rectificador en el chip K157DA1 (DA1) a los comparadores del chip DA3 (LM324N). Los umbrales del comparador se configuran con los trimmers R30 (subrango hasta 100 kHz), R32 (hasta 10 kHz) y R33 (hasta 1 kHz). A frecuencias muy bajas o niveles de señal bajos, todos los comparadores están apagados y los LED no se encienden. Con una señal con una frecuencia inferior a 100 Hz y con una tensión superior a 50 ... 70 mV, se enciende el LED rojo HL4 ("100 Hz"). Tensión de alimentación - +/-15 V.
En la fig. La figura 5 muestra el dibujo de una placa de circuito impreso para un medidor de frecuencia automático analógico. Al cablear los conductores de la PCB, se utilizó el programa Sprint Layout 3.0; muchos fabricantes de PCB aceptan dibujos electrónicos en este formato.
La apariencia del conjunto del medidor de frecuencia analógico se muestra en la foto fig. 6. El dispositivo fabricado se configura de la siguiente manera. Antes de sintonizar, es mejor desoldar uno de los cables del microamperímetro PA1 para no desactivarlo accidentalmente. La resistencia de ajuste R28 debe configurarse en la posición de resistencia máxima. Al ajustar, se usa una señal de un generador con un voltaje de 1 V. A una frecuencia de 100 kHz, una resistencia de corte R12 establece un voltaje de 8 V en la salida 10 del detector DA2. Luego, a una frecuencia de 10 kHz, el umbral de funcionamiento del comparador DA3.1 se establece con precisión mediante la resistencia R30, de modo que el LED HL2 se apaga y se enciende HL1 ("100 kHz"). El tipo de LED no importa. Es recomendable poner el LED HL100 en el rango de frecuencia más bajo ("4 Hz") en rojo, a una frecuencia de hasta 1 kHz (HL3) - amarillo, a una frecuencia de hasta 10 kHz (HL2) - verde. Para el subrango de las frecuencias más altas (hasta 100 kHz), puede configurar el LED HL1 en azul. Desde la salida del comparador DA3.1, la señal de control se alimenta a la llave electrónica VT3, que conecta las resistencias correspondientes al subrango en el divisor RC (C11R13R14). Luego, a frecuencias de 1 kHz y 100 Hz, se establecen los umbrales de operación de los comparadores DA3.2 (resistencia R32) y DA3.3 (R33). El comparador DA3.4 apaga el LED HL4 a niveles de señal de entrada muy bajos, como se hace en el INI industrial C6-11. El umbral para su funcionamiento se puede configurar seleccionando la resistencia R34. KT3102G funciona bastante bien como llave electrónica, pero también se pueden usar otros transistores de silicio. En el subrango de frecuencia más bajo, cuando todos los interruptores electrónicos están abiertos, la resistencia en el divisor RC está determinada por las resistencias R22, R23. A una frecuencia de 90 Hz, la resistencia de corte R23 establece el voltaje en el pin 12 del chip DA2 a 2,5 V. Cuando se activa el comparador DA3.3, la llave electrónica VT5 conecta un circuito adicional de R22, R23 en paralelo con resistencias R20, R21. Luego, a una frecuencia de 900 Hz, se ajusta el mismo voltaje que a 90 Hz, con una resistencia de sintonización R21. En el subrango siguiente (hasta 10 kHz), la resistencia de corte R17 alcanza la misma tensión a una frecuencia de 9 kHz y, finalmente, se realiza el mismo ajuste con una resistencia R14 a una frecuencia de 90 kHz. Las frecuencias de control se eligen por debajo del máximo para que no se produzca el cambio de rango automático. Luego se conecta el cabezal de medición y, con una señal con una frecuencia de 500 Hz, las lecturas del dispositivo se ajustan con precisión con una resistencia de sintonización R28. Su cumplimiento se verifica a una frecuencia de 200 Hz y, si es necesario, se realiza una corrección con una resistencia de sintonización R18. A continuación, debe verificar la precisión de la escala en todos los rangos. Se debe aplicar una señal con un voltaje constante a la entrada del frecuencímetro "A" (a los condensadores C10 y C11), ya que un cambio de voltaje en la entrada del frecuencímetro introduce un error proporcional en sus lecturas. Sin control automático de ganancia, no será posible hacerlo aquí. El voltímetro [2] ya cuenta con un muy buen autorregulador (ARUR) para la calibración automática del medidor de distorsión no lineal, en otros casos es necesario instalar un ARUR inercial en la entrada. No es necesario lograr distorsiones muy bajas introducidas por el autorregulador, o ciertas características dinámicas [4], pero la característica de estabilización de nivel debe ser horizontal en todo el rango de voltajes medidos. En el que se muestra en la Fig. 4 del circuito del medidor de frecuencia de baja frecuencia (hasta 100 kHz), un simple autorregulador en la entrada proporciona suficiente precisión para la práctica de radioaficionados cuando el voltaje de la señal está en el rango de 0,1 ... 10 V.
Es muy conveniente configurar dichos dispositivos utilizando osciloscopios digitales, cuyas ventajas son conocidas. Anteriormente, los radioaficionados se asustaban por los altos precios, pero ahora han aparecido a la venta osciloscopios de almacenamiento digital relativamente económicos. Así, un osciloscopio de dos canales PDS 5022S (hasta 20 MHz) de Owon con una gran pantalla a color (7,8 pulgadas) o un osciloscopio similar ASK-2525 son más baratos que el conocido monocanal S1-94. Por supuesto, estos dispositivos mencionados no están disponibles para todos, pero con la ayuda de un osciloscopio de este tipo, configurar algunos dispositivos, como un contador de frecuencia, se convierte en un placer, especialmente porque puede ver inmediatamente la lectura tanto de la frecuencia como de la frecuencia. amplitud de la señal. Se pueden guardar y recuperar cuatro formas de onda, si es necesario, en un monitor o grabar en una computadora. Literatura 1. Kuznetsov E. Generador de medición de baja frecuencia con un medidor de frecuencia analógico. - Radio, 2008, N° 1, pág. 19-21.
Autor: E. Kuznetsov, Moscú; Publicación: radioradar.net
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