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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Contador de frecuencia combinado. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición La peculiaridad del medidor de frecuencia propuesto es que, además de la función principal, le permite determinar la inductancia de varias bobinas, la frecuencia de resonancia de los circuitos y la capacitancia de los condensadores. Es por eso que el medidor de frecuencia se llama combinado. Un buen asistente para un diseñador de radioaficionados será un instrumento combinado, cuyo diagrama esquemático se muestra en la Fig. 1. Su fabricación no requiere de piezas escasas, es fácil de configurar y operar. El dispositivo puede medir la frecuencia de las señales con una amplitud de 0,1 ... 5 V de forma sinusoidal o rectangular en el rango de 50 Hz a 500 kHz, así como la inductancia de 4 μH a 1 H. Para facilitar la lectura de las lecturas, el rango operativo de valores se divide en cuatro subrangos. El primero de ellos se establece al medir frecuencias de hasta 500 Hz. La segunda es cuando se mide la frecuencia de 500 Hz a 5 kHz o la inductancia de 40 mH a 1 H. El tercero: a una frecuencia de señal de 5 a 50 kHz, valores de inductancia de 0,4 ... 40 mH. Y el cuarto subrango está en una frecuencia de señal de 50 a 500 kHz y valores de inductancia de 4 ... 400 μH. El subrango requerido se establece mediante el interruptor SA2, y el modo de medición (frecuencia o inductancia) es SA1. El error de medición de frecuencia no supera el 5%. El principio de funcionamiento del frecuencímetro se basa en convertir la señal de entrada en una secuencia de pulsos rectangulares con una duración y amplitud estables, y luego medir el valor de corriente promedio de esta secuencia con un microamperímetro. El funcionamiento simplificado del frecuencímetro se explica en los diagramas que se muestran en la Fig.3. La señal en estudio (Fig. 3, a) se alimenta a la entrada del nodo de búfer, que se realiza en el transistor VT1. El propósito del nodo es proporcionar una gran impedancia de entrada y una capacitancia de entrada mínima del medidor de frecuencia. Desde la salida del nodo, la señal pasa por la sección SA1.1 del interruptor SA1 al convertidor, realizado en los elementos DD4.1, DD4.2. Sirve para formar una secuencia de pulsos rectangulares a partir de la señal de entrada de una forma arbitraria, que desde la salida del elemento DD4.2 (Fig. 3, b) se alimentan directamente a la entrada del inversor en el transistor VT2 ( si configura el primer subrango), o a la entrada del divisor de frecuencia (con trabajo en otros subrangos), realizado en los contadores DD1 - DD3. Cada uno de los contadores divide la frecuencia de la señal de entrada por 10, por lo tanto, independientemente del subrango establecido, la frecuencia del tren de pulsos en la entrada del inversor de transistores no será superior a 500 Hz. En el inversor DD4.3 y el elemento DD4.4, se fabrica un generador que es estable en amplitud y duración de los pulsos. El voltaje de alto nivel del colector del transistor VT2 (Fig. 3, c) se alimenta a la entrada del inversor DD4.3 y al circuito integrador R8 R9 C6. En la entrada superior del elemento DD4.4 según el circuito, se establece un voltaje de bajo nivel (Fig. 3, d), y en su entrada inferior, alto (Fig. 3, e), pero con un retraso de tiempo eso depende del signo de la constante de tiempo del circuito integrador. La duración del retraso está regulada por una resistencia de sintonización R8, y su valor determina la duración de los pulsos t en la salida del elemento DD4.4 (Fig. 3, e). El valor medio de la corriente de la secuencia de estos pulsos se mide con un microamperímetro PA1. El valor actual es proporcional a la frecuencia de la señal de entrada.
¿Cómo funciona un medidor de inductancia? Para este modo, el interruptor SA1 se mueve a la posición "L". El convertidor en los elementos DD4.1, DD4.2 se convierte en un generador, cuya frecuencia está determinada por el valor de la capacitancia del capacitor C2 y la inductancia de la bobina Lx; está conectado a los enchufes X2, X3 . El valor de la frecuencia se mide con un frecuencímetro (su funcionamiento se describe anteriormente) y la inductancia se calcula mediante la fórmula: Lx \u1d 2 / f ^ XNUMX, donde Lx está en μH, af está en MHz. Para facilitar la lectura, la escala del dispositivo se puede calibrar adicionalmente en valores de inductancia o se puede hacer una escala de conversión por separado para cada subrango y las escalas se pueden pegar al cuerpo del dispositivo.
La precisión de la medición depende de la estabilidad de la amplitud del pulso en la salida del elemento de comparación DD4.4. La amplitud, a su vez, depende de la estabilidad de la tensión de alimentación. Es por eso que el dispositivo se alimenta a través de un regulador de voltaje paramétrico, hecho en transistores VT3, VT4. La unión del emisor del transistor VT4 se utiliza como diodo zener, y la batería Krona se utiliza como fuente de alimentación principal (es adecuada una batería Corundum o 7D-0,115). Las capacidades del dispositivo se pueden ampliar teniendo en cuenta la capacidad de los chips 561IE14 para operar a frecuencias de hasta 2 MHz e instalando otro divisor de frecuencia (no se muestra en la Fig. 1). Luego, el límite de medición superior del medidor de frecuencia aumentará a 1,5 ... 2 MHz y, en consecuencia, el rango de mediciones de inductancia se expandirá, hasta 1 μH. El número de subrangos aumentará a cinco. También es fácil prever la posibilidad de medir la frecuencia de resonancia de un circuito desconocido o el valor de capacitancia de un capacitor. Para hacer esto, es necesario reemplazar el interruptor SA1 por uno de tres posiciones e instalar conectores de entrada adicionales (en la Fig. 1, estas adiciones se muestran con una línea discontinua). Al conectar el circuito a los enchufes X4, X5, encuentran su frecuencia de resonancia, de acuerdo con las lecturas del frecuencímetro. De acuerdo con la inductancia conocida (o medida previamente) de la bobina, el valor de la capacitancia se calcula mediante la fórmula: Cx \u25,33d 2 / f ^ XNUMX * L, donde f está en kHz, L está en mH y Cx está en μF . Las siguientes piezas se pueden utilizar en el dispositivo. Transistores: VT1-KP303A-KP303V; VT2-VT4-KT315A-KT315I o KT312A-KT312V. Condensador C2-K73MBM (si no es posible seleccionar un condensador de tal capacidad entre los disponibles, se compone de varios condensadores de varias capacidades conectados en paralelo). Resistencia ajustada R8 - SP3-3. Conmutador SA2 - PG-2 o P2K. En ausencia de un microamperímetro, puede usar el cabezal de medición magnetoeléctrico del avómetro, por ejemplo, Ts20 o TL-4 (el modo de medición del avómetro es corriente continua). En este caso, el dispositivo en sí se puede hacer en forma de prefijo. Solo es necesario que los cables de conexión sean lo más cortos posible. Se pueden usar pinzas de cocodrilo para conectar inductores. Las partes del dispositivo están montadas (a excepción de los interruptores SA1, SA2, el condensador C2 y el nodo de entrada) en una placa de circuito impreso (Fig. 2) hecha de lámina de fibra de vidrio. Los detalles del nodo de entrada se colocan en el cuerpo de la sonda remota. Esto se hace para reducir el valor de la capacitancia que el dispositivo introduce en el circuito medido. La sonda está conectada al dispositivo con un cable blindado. Enchufes para conectar la sonda - desde el microteléfono. El condensador C2 está conectado directamente entre los terminales de los enchufes X2, X3. El ajuste del dispositivo comienza con el hecho de que el control deslizante de la resistencia R8 se coloca en la posición más baja de acuerdo con el diagrama, después de lo cual se enciende la alimentación. El voltímetro controla el voltaje a través del capacitor C5. Debe estar dentro de 5,5 ... 7 V y no cambiar con un aumento en el voltaje de suministro del dispositivo de 9 a 12 V. Luego, la sonda remota se apaga y el interruptor SA1 se cambia a la posición "F" - medida de frecuencia Si la flecha del dispositivo se desvía notablemente de la marca cero, esto indica la excitación del convertidor (elementos DD4.1, DD4.2). La razón de esto puede ser una interferencia parásita a través de cables de conexión muy próximos entre sí de los interruptores SA1, SA2. Para eliminar la excitación, separe los conductores o instale un capacitor con una capacidad de hasta 4.2 pF entre la salida del elemento DD100 y el cable común. A continuación, se conecta la sonda de medición y, habiendo cerrado sus conclusiones entre sí, se controla nuevamente el funcionamiento del convertidor. Solo después de asegurarse de que no haya excitación, comienzan a calibrar el medidor de frecuencia. El interruptor SA2 se cambia al primer subrango y se alimenta una señal sinusoidal con una amplitud de 1 ... 2 V y una frecuencia de 500 Hz a la entrada de la sonda de medición. La resistencia de corte R8 coloca el puntero del microamperímetro en la marca final de la escala. Al cambiar la amplitud de la señal de entrada de 0,2 a 5 V, estamos convencidos de la estabilidad de las lecturas del frecuencímetro. De lo contrario, la sensibilidad del nodo de entrada se iguala seleccionando la resistencia R2. Para establecer un medidor de inductancia, el interruptor SA1 se cambia a la posición "L" y SA2, al cuarto subrango. Una bobina está conectada a los enchufes X2, X3, cuya inductancia se conoce (4 ... 10 μH). De acuerdo con la primera de las fórmulas anteriores, se calcula el valor de la frecuencia y luego, al seleccionar el capacitor C2, se asegura que las lecturas del medidor de frecuencia correspondan a este valor.
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