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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de frecuencia - escala digital con pantalla LCD. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El establecimiento de estructuras de radioaficionados es imposible sin equipos de medición. Se puede ensamblar un contador de frecuencia digital simple usando un controlador PIC. La versión del dispositivo propuesta en este artículo permite utilizarlo como balanza digital en receptores y transceptores. El dispositivo fue desarrollado sobre la base del diseño anterior del autor, publicado en la edición de enero de 2002 de la revista Radio. El uso de un indicador LCD en la nueva versión del dispositivo permitió reducir el consumo de corriente, reducir el nivel de interferencia radiada, reducir las dimensiones y también simplificar el circuito y el diseño del dispositivo. Además de mejorar los parámetros puramente eléctricos en este diseño, también se han mejorado los técnicos. Al liberar al controlador PIC del trabajo rutinario de escanear el indicador, fue posible ampliar el rango de frecuencias permisibles del oscilador de cristal de referencia y simplificar significativamente el proceso de calibración. Los parámetros principales del medidor de frecuencia, en comparación con el diseño del indicador LED, se dan en la Tabla. 1.
Las frecuencias superiores a 40 MHz se pueden medir utilizando un divisor de microondas externo con cualquier relación de división (en el rango de 2...255). Al utilizar el dispositivo como una báscula digital, se pueden registrar en su memoria no volátil hasta 15 frecuencias intermedias en el rango de 0 a 800 MHz. Sus valores se ingresan con una precisión de hasta 100 Hz y el usuario puede cambiarlos en cualquier momento usando tres botones ubicados en el panel frontal del dispositivo. En este caso, las lecturas del indicador estarán determinadas por la fórmula Aleta Kd ±Fp donde Fin - frecuencia de entrada; Kd - factor de división del divisor externo; Fp - frecuencia intermedia. Cuando se utiliza el dispositivo como una balanza digital, el tiempo de medición puede ser de 0,1 o 1 s. El límite de 10 s es para mediciones precisas de frecuencias relativamente bajas. Para una báscula digital, tal precisión no es necesaria, por lo tanto, las lecturas en el límite de 10 s están determinadas por la fórmula [Fin·Kd]. El frecuencímetro ofrece la posibilidad de calibración por software, lo que permite el uso de cualquier resonador de cuarzo en el rango de 1 ... 20 MHz. El usuario puede cambiar los valores de todas las frecuencias intermedias, el factor de división del divisor externo utilizado, así como las constantes de calibración sin el uso de ningún dispositivo adicional. Se almacenan en la memoria no volátil del controlador. El principio de funcionamiento del frecuencímetro es clásico: medir el número de pulsos de la señal de entrada durante un cierto intervalo de tiempo. El diagrama esquemático del dispositivo se muestra en la fig. 1. El modelador de entrada tiene un ancho de banda de 10 Hz ... 100 MHz. Sin embargo, la velocidad del divisor integrado en el controlador DD2 limita el límite superior de las frecuencias medidas a 40...50 MHz. El límite inferior para una señal sinusoidal está determinado por la capacitancia de los capacitores C1 y C5. Los diodos VD1, VD2 protegen el transistor de efecto de campo contra fallas cuando ingresa alto voltaje a la entrada. Se obtuvieron altos parámetros del controlador de entrada con un circuito relativamente simple y fuente de alimentación de una sola fuente de 5 V gracias al uso del disparador Schmitt DD1.1. Desde su salida, los pulsos generados son enviados al controlador PIC16CE625.
El dispositivo se controla mediante tres botones que se muestran en el panel frontal y cinco interruptores. Los botones SB1 - SB3 se utilizan para cambiar el tiempo de medición. Cuando presiona SB1, el límite es 0,1 s, y cuando presiona SB2 o SB3 - 1 o 10 s, respectivamente. El nuevo valor aparecerá en el indicador después de 0,1; 1 o 10 s después de soltar SB1, SB2 o SB3. Si mantiene presionado uno de estos botones, el valor de frecuencia actual se fijará en el indicador. El frecuencímetro utiliza un indicador LCD del tipo KO-4V del teléfono PANA-PHONE. Está hecho sobre la base del controlador NT1613 "Holtek" y es producido por la empresa Zelenograd "Telesystems". Junto con sus ventajas (10 dígitos, eficiencia, facilidad de administración), también tiene importantes inconvenientes: puede mostrar solo 16 caracteres y no tiene puntos decimales. Por lo tanto, para facilitar la percepción de la información mostrada, los cientos de hercios del indicador están separados de las unidades de kilohercios por una familiaridad vacía. Tres LED HL1 - HL3 indican el límite de medición incluido, y el LED HL4 se utiliza como un diodo zener de 1,5 V. El estado cerrado del interruptor SA5 corresponde al funcionamiento del dispositivo con un divisor de microondas externo y el estado abierto, sin él. Cuando se usa un divisor, el precio del dígito menos significativo cambia de acuerdo con la Tabla. 2.
Los interruptores SA1 - SA4 se utilizan para seleccionar uno de los 15 valores de IF preprogramados. El número IF correspondiente se marca en el código 1-2-4-8. Si los interruptores SA1 - SA4 están abiertos, el IF es 0 (modo de contador de frecuencia). Los cables SA5 se conectan a los contactos libres del conector, que incluye un divisor de microondas. Se instala un puente en la parte de acoplamiento del conector entre estos contactos. Por lo tanto, la conexión del divisor se determina automáticamente. Si es necesario, se pueden instalar interruptores DIP en la placa para seleccionar el inversor y el divisor. Transistor VT1: efecto de campo con una puerta aislada, un canal de tipo n y un voltaje de fuente de puerta de 0.. .2 V a una corriente de drenaje de 5 mA - KP305A - V; KP31 ZA.B; VT2, VT3 - KT316, KT368, etc. con una frecuencia de corte de al menos 600 MHz. DD1 - 74AC14 se puede reemplazar por KR1554TL2 o TLZ. En este último caso, deberá corregir el dibujo de la placa de circuito impreso. Las entradas no utilizadas de todos los elementos DD1 deben conectarse al bus de +5 V. El uso de análogos TTL en este circuito no es deseable, ya que reduce drásticamente el límite superior de las frecuencias operativas (hasta 10 ... 15 MHz). Un dibujo de la placa de circuito impreso del medidor de frecuencia se muestra en la fig. 2. El indicador HG1, los botones SB1 - SB3 y los LED de indicación de límite HL1 - HL3 están ubicados en el costado de los conductores. Los interruptores SA1 - SA5 se pueden instalar tanto en el lado de las piezas como en el lado de los conductores. A pesar del bajo nivel de interferencia emitido por el dispositivo, aún es deseable protegerlo, especialmente si se utilizará como una báscula digital junto con el receptor. Como fuente de alimentación, puede utilizar cualquier fuente no estabilizada con un voltaje de 7,5 ... 14 V y una corriente de hasta 50 mA. No se recomienda la fuente de alimentación conmutada o sin transformador.
Establecer un medidor de frecuencia consiste en configurar la corriente de los transistores VT1, VT2 en aproximadamente 5 mA. Se establece seleccionando la resistencia R2. El voltaje en el colector VT2 debe ser de aproximadamente 3,6 V. Luego, con una resistencia sintonizada R7, se logra la máxima sensibilidad del dispositivo a altas frecuencias. El voltaje en el colector VT3 debe ser de aproximadamente 2,5 V. Después de fabricar y verificar el rendimiento del medidor de frecuencia, es necesario configurar todos los valores necesarios de sus parámetros. Se configuran en el modo de servicio con los botones SB1 - SB3. Para ingresar a este modo, presione estos tres botones al mismo tiempo. En este caso, el indicador mostrará el valor del tiempo de medición, que se seleccionará de forma predeterminada cuando se encienda el dispositivo. Al presionar el botón SB1 o SB2, puede seleccionar uno de los tres valores: 0,1; 1 o 10 s. Después de eso, presione SB3. En este caso, el valor seleccionado se ingresa en la memoria no volátil y el indicador muestra el valor del factor de división del divisor de microondas, que se utilizará con el dispositivo. Puede cambiar su valor presionando SB1 o SB2, y luego confirmar la selección presionando SB3. Si uno o más de los interruptores SA1 - SA4 están cerrados, en el indicador aparece el número del inversor habilitado y su signo (estilizado + o -). La elección del signo se realiza mediante SB1 o SB2, al presionar SB3 se confirma la elección, y en el indicador se visualiza el valor de IF, que puede modificarse presionando nuevamente SB1 o SB2. La tasa de cambio aumentará con el tiempo que se presione el botón, es decir, cuanto más tiempo se mantenga presionado el botón, más rápido cambiará la lectura. El precio del bit menos significativo es de 100 Hz. La confirmación de la elección es similar a los modos anteriores: presionando SB3. Después de eso, los símbolos "------" aparecen en el indicador. Si no presiona ninguno de los botones, después de unos 3 segundos, el dispositivo cambiará al modo de medición con los parámetros recién seleccionados. Para ingresar al modo de calibración, presione el botón SB3 dentro de estos tres segundos. El proceso de calibración en este diseño está extremadamente simplificado. Para hacer esto, simplemente ingrese la frecuencia verdadera de la generación de cuarzo presionando los botones SB1 o SB2 de la misma manera que ingresa los valores de frecuencia intermedia descritos anteriormente. Solo el precio del dígito menos significativo del indicador en este modo es de 1 Hz. Habiendo establecido el valor deseado, debe presionar el botón SB3. El frecuencímetro puede funcionar con casi cualquier resonador de cuarzo, sin embargo, un valor de unos 4 MHz es óptimo. A menor frecuencia disminuye el rendimiento del controlador PIC, y aumentando la frecuencia de reloj aumenta el consumo de corriente, sin dar mucha ventaja. Hay que tener en cuenta que en este circuito el cuarzo se excita a una frecuencia de resonancia en paralelo, y en los resonadores domésticos se suele indicar una frecuencia de resonancia en serie, que puede diferir en varios kilohercios. Puede determinar la frecuencia de generación real de un resonador de cuarzo conectando un medidor de frecuencia de ejemplo al punto XN1. En este caso, el condensador C8 debe estar en la posición media. El valor medido se redondea al múltiplo más cercano de 40 Hz, por ejemplo, 4 000 000, 4 000 040, 4 000 080, etc. Después de la calibración, este dispositivo y un medidor de frecuencia de referencia deben conectarse a un generador de señales con una frecuencia de 20 ... 40 MHz y una amplitud de 0,2 ... 0,5 V. La correspondencia exacta de las lecturas de frecuencia finalmente se logra ajustando el capacitor C8. Si el rango de su cambio no es suficiente, entonces la frecuencia del cuarzo se ingresó incorrectamente y debe cambiarse como se describe anteriormente. Autor: Nikolai Khlyupin (RA4NAL), Kirov
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