Цифровой индикатор частоты генератора

ШИМ генератор с ЖК-индикатором

ШИМ генератор с магазин ICstation

Что может этот генератор? Взглянем на параметры.

Рабочее напряжение: 3.3 — 30V;
Частота генерации: 1Hz — 150KHz;
Точность генерации частоты: 2%;
Мощность нагрузки: 5…30mА;
Амплитуда выходного сигнала равна напряжению питания;
Температура окружающей среды: -20 … +70 °С.

На дисплей можно вывести только 2 числа по 3 цифры в каждом. В нижней строке отображается скважность ШИМ в процентах, а в верхней – частота. Частота выводится на дисплей по следующим правилам:

XXX, шаг в 1Гц, в диапазоне 1 – 999Гц;
X.XX, шаг в 0.01кГц, в диапазоне 1.00 — 9.99кГц;
XX.X, шаг в 0.1кГц; в диапазоне 10.0 — 99.9кГц;
X.X.X, шаг в 1 кГц; в диапазоне 100 — 150 кГц.

Дисплей управляется микросхемой HT1621B, дисплей универсальный, на нем имеются символы, необходимые для построения термометра, гигрометра, вольтметра, амперметра и ваттметра, но в нашем случае они не используются. Дисплей имеет яркую синюю подсветку. К слову, замечу, что дисплей на моем генераторе оказался потертым, будто его откуда-то сняли.

Главной микросхемой генератора является микроконтроллер STM8S003F3P6. И поскольку этот микроконтроллер имеет EEPROM память, то настройки сохраняются при выключении.

Управлять генератором можно двумя способами: кнопками и по UART. С кнопками всё ясно, одна пара кнопок управляет частотой, вторая скважностью. А вот с UART всё намного интереснее. Обмен данными должен происходить со следующими параметрами:

9600 bps Data bits: 8
Stop bit: 1
Check digit: none
Flow control: none

Для того, чтобы установить частоту генерации, необходимо отправить частоту так, как она отображается на дисплее прибавив перед значением частоты букву F. Например, для установки частоты в 100 Гц необходимо отправить F100, для 105 кГц — F1.0.5, для 10.5 кГц — F10.5 и так далее.

Для установки скважности необходимо отправить трехзначное число скважности добавив перед ним букву D . Например, D050, D100, D001.

Что бы прочитать установленные параметры, необходимо отправить слово «read».

Если отправлена верная команда, то генератор ответит DOWN, если ошибочная – FALL. Но есть одно НО, я так и не смог настроить работу с генератором через UART.

Я решил проверить генератор при помощи логического анализатора. Вот что получилось.

Частота 1 Гц, скважность 1%. Как видим погрешность пока небольшая.

Частота 1 Гц, скважность 50%.

Частота 1 Гц, скважность 99%.

Частота 1 кГц, скважность 1%.

Частота 1 кГц, скважность 50%.

Частота 1 кГц, скважность 99%. Тут мы видим, что при установленных 99% скважности на самом деле заполнение составляет 100%.

Частота 1 кГц, скважность 91%. Я начал снижать скважность, и вплоть до 92% заполнение составляло 100%, и только при 91% ситуация исправляется.

Частота 50 кГц, скважность 1%. Как видим что тут всего 0,2% вместо 1%.

Частота 50 кГц, скважность 50%. Здесь отличается на 1%.

Частота 50 кГц, скважность 99%. И тут снова отклонение -1%.

Частота 100 кГц, скважность 1%. А вот тут ещё ничего нет.

Частота 100 кГц, скважность 2%. А при 2% сигнал появляется, но на самом деле заполнение 0,4%.

Частота 100 кГц, скважность 50%. Отклонение почти -2%.

Частота 100 кГц, скважность 99%. И тут почти -1%.

Частота 150 кГц, скважность 1%. Снова нет сигнала.

Частота 150 Гц, скважность 3%. И появляется сигнал только при 3%, но заполнение составляет 0,6%.

Частота 150 кГц, скважность 50%. Но на самом деле заполнение 46,5%, на -3,5% уже отличие.

Частота 150 кГц, скважность 99%. И тут погрешность, но всего 1,5%.

Выборка достаточно грубая, но на этом исследования не закончены. Я решил измерить скважность при различном заполнении (шаг 5%) и на различных частотах (шаг 25000 Гц) и занести их в таблицу.

Верхняя строка содержит частоту, я выбрал шаг в 25 кГц, левый столбец – установленная скважность, в остальных ячейках замеренная скважность.

В этой таблице указана разница в установленной и замеренной скважности.

Чем выше частота, тем больше отклонение между установленной и замеренной скважностями. Так же замеренная скважность всегда ниже установленной, но строгой закономерности в отклонении не наблюдается.

Так же я проверил соответствие установленной и замеренной частоты. Результат так же занес в таблицу.

Заявленная точность в 2% от установленной частоты соблюдается.

В итоге, если вам необходимо установить точные значения генерации, то проверяйте установленные параметры перед использованием генератора. Если же необходимо просто управлять яркостью светодиода или скоростью вращения двигателя, то этот генератор без проблем подойдет для этих задач.

Цифровой генератор от 1Hz до 40 МНz, это просто.

Автор: с2. Опубликовано в Измерения

DDS синтезатор на AD9850, привлекает радиолюбителей своей простотой и возможностями.

Обычно цифровые генераторы частоты, в которых требуемое значение частоты устанавливают с помощью клавиатуры, как правило, выполнены на микроконтроллере, диапазон генерируемых частот ограничен несколькими мегагерцами, а получение точного значения частоты в широких пределах затруднительно. Описываемый в статье генератор тоже содержит микроконтроллер, но использован он только для управления специализированной микросхемой — синтезатором частоты AD9850 . Применение этой микросхемы позволило расширить диапазон генерируемых частот от 0Hz до 40 МНz, в пределах которого можно получить любое значение частоты с точностью 1Hz.

Структурная схема синтезатора AD9850 изображена на рис. 1. Его основа — аккумулятор фазы, формирующий код мгновенной фазы выходного сигнала. Этот код преобразуется в цифровое значение синусоидального сигнала, который с помощью ЦАП превращается в аналоговый и подвергается фильтрации. Компаратор позволяет получить выходной сигнал прямоугольной формы. Его частота f_out (в герцах) определяется формулой

F_out — выходная частота, Hz ;

F_in — тактовая частота, Hz ;

∆ – 32-битное значение кода частоты.

Максимальное значение F_out не может превосходить половины тактовой частоты.

Основные технические характеристики AD9850 (_{при напряжении питания 5В}).

2 выходных сигнала

Частота тактового генератора, МНz: 1…125

Максимальный потребляемый ток (при fin=125 МГц), мА 95

Число разрядов ЦАП 10

Максимальный выходной ток ЦАП (при Rset=3,9 кОм), мА 10,24

Максимальная интегральная нелинейность ЦАП, МЗР 1

Компаратор имеет подстройку, переменным резистором R13.

Напряжение на выходе компаратора, В:

минимальное высокого уровня 4,8

максимальное низкого уровня 0,4

Для загрузки данных в микросхеме AD9850 предусмотрены параллельный и последовательный интерфейсы.

В последнем случае данные (слово длиной 40 бит) вводят через ее вход DАТА.

Каждый бит данных сопровождают импульсом положительной полярности на входе синхронизации W_CLK.

После загрузки управляющего слова по импульсу положительной полярности на входе F U _ U D происходит замена параметров генерации новыми..

Принципиальная схема управления генератором изображена на рис. 2.

Управляет синтезатором DD2 микроконтроллер DD1.

Управление происходит с помощью энкодера Sk1 с кнопкой Кн0, и дополнительных кнопок Кн1 – Кн6.

Вращая ручку энкодера вправо или влево, производим изменение частоты на экране ЖКИ прибора, и одновременно получаем это же значение частоты в виде прямоугольника и синуса на выходе схемы.

Кн0 * задает шаг установки частоты с помощью энкодера Sk1 (1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz, выбор значений по «кольцу» , данный режим работы кнопки Кн0 * актуален только в версии программы 1.0).

Значение выходной частоты выставляется с точностью порядка 1Hz, что достаточно для большинства случаев.

Кнопки Кн1 – Кн6, это кнопки быстрого доступа, с их помощью можно устанавливать определенную частоту генератора одним нажатием кнопки.

Каждая кнопка Кн1 – Кн6, это есть ячейка с памятью.

В них прописывается значение частоты следующим образом: сначала устанавливаем нужную нам частоту на экране ЖКИ с помощью энкодера Sk1,

нажимаем и длительно удерживаем Кн0 , на экране появится надпись «record» , не отпуская Кн0, нажимаем любую кнопку Кн1 – Кн6 нужной нам ячейки, на экране это будет отражено надписью «is made», запись в ячейку произведена.

Введенные в ячейки значения частоты сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера.

А так же еще следует знать, что при старте МК всегда считывается установка частоты с ячейки Кн1.

А значение, записанное в ячейке кнопки Кн6, управляет выходом РD7(13 ножка МК), которое в свою очередь по цепочке D1 R1 отключает генерацию прямоугольного сигнала генератора AD9850.

К сожалению, DDS выдаёт побочные сигналы, уровень которых зависит от тактовой и выходной частот (при частоте более 5MHz _{(или любое значение частоты, внесенное в ячейку} Кн6₎ по цепочке D1 R1 можно с МК подать лог . 1 , при этом не будут, вносится искажения в синусоидальный сигнал генератора, это в случае если это требуется пользователю прибора, в противном случае цепочку из деталей D1 R1 не устанавливать).

FUSE:

Программа написана для работы МК на тактовой частоте 8 МГц. МК тактируется от внутреннего RS осциллятора.

Примеры работы генератора, в фотографиях.

Небольшое видео, работы программы управления и генератора, в разных режимах управления частотой.

Цифровая шкала генератора ЗЧ

Для установки частоты в измерительных генераторах синусоидальных сигналов чаще всего используют шкальные устройства, механически связанные с регулирующим элементом прибора. Их недостатки известны: это — сложность изготовления, необходимость градуировки по образцовому генератору или частотомеру и недостаточная в ряде случаев точность установки частоты, зависящая не только от конструкции отсчетного устройства, но и от стабильности параметров радиоэлементов частотозадающих цепей.
От перечисленных недостатков во многом свободны так называемые электрические шкалы. В простейшем случае — это аналоговый частотомер, работа которого основана на измерении среднего напряжения сформированной из генерируемого сигнала последовательности импульсов с постоянной длительностью. Однако и такая шкала обеспечивает сравнительно низкую точность установки частоты (в лучшем случае 1. 3%), а для ее калибровки также требуется образцовый генератор.
Применение цифровых способов измерения частоты позволяет избавиться от всех недостатков, присущих как механическим, так и электрическим шкалам. Частоту в этом случае отсчитывают непосредственно в цифровой форме и с высокой точностью, определяемой стабильностью так называемого измерительного временного интервала. Цифровая шкала упрощает компоновку и изготовление генератора, так как ее можно собрать в виде отдельного функционально законченного электронного блока и разместить в любом удобном месте прибора.
Наиболее простой цифровой способ измерения частоты — метод прямого счета, который заключается в подсчете числа периодов генерируемого сигнала за известный промежуток времени — измерительный временной интервал. Для определения частоты с точностью до 1 Гц он должен быть равен 1 с. Если из синусоидального сигнала сформировать последовательность импульсов, фронты которых совпадают с моментами перехода синусоидального напряжения через нулевой уровень, и подсчитывать их число, то при той же точности измерительный временной интервал можно уменьшить вдвое.
Использование узла удвоения в цифровой шкале сокращает временную задержку между моментом изменения частоты регулирующим элементом и началом индикации результата измерения, что имеет большое значение при установке частоты с точностью до 1 Гц. Однако временная задержка в 0,5 с при грубой настройке генератора все же велика. Поэтому совместно с цифровой шкалой, обеспечивающей точную установку частоты, иногда используют дополнительную механическую шкалу для грубой настройки. Можно поступить и иначе: уменьшить временную задержку еще на порядок, т. е. ввести в цифровую шкалу второй режим работы («Грубо»), в котором измерительный временной интервал равен 0,05 с, а точность измерения частоты — ±10 Гц. Однако простое уменьшение измерительного временного интервала в 10 раз приводит к тому, что значение индицируемой частоты на шкале сдвигается вправо на один десятичный разряд, затрудняя считывание информации. Для устранения этого недостатка последовательность импульсов удвоенной частоты синусоидального сигнала в режиме «Грубо» следует подать на второй десятичный счетчик цифровой шкалы. В этом случае каждый разряд числа, определяющего измеренную частоту, будет индицироваться всегда в одном и том же месте.
Устройство обеспечивает измерение частоты в интервале от 1 Гц до 1 МГц. Амплитуда входного сигнала — до 15 В. Точность измерения, время измерения и индикации частоты в зависимости от режима работы равны ±10 Гц, 0,05 и 0,2 с (в режиме «Грубо») и 1 Гц, 0,5 и 2 с («Точно»). Потребляемый ток — не более 50 мА.
Устройство состоит из входного формирователя, удвоителя частоты, датчика измерительных временных интервалов, селектора и счетчика импульсов и узла коммутации режимов работы.
Входной формирователь на компараторе DA1 представляет собой триггер Шмитта. Цепь его положительной обратной связи образована резисторами R3 и R6. Сформированная им из синусоидального сигнала последовательность импульсов через инверторы DD1.1, DD1.2 приходит на удвоитель частоты, выполненный на элементах R5, С2 и DD3.1. Инверторы DD1.1 и DD1.2 обеспечивают необходимую крутизну фронтов и спадов импульсов, от которой зависит четкость работы удвоителя частоты. С выхода элемента DD3.1 последовательность коротких положительных импульсов удвоенной частоты поступает на один из входов (вывод 9) селектора, функции которого выполняет элемент DD1.3.
Датчик измерительных временных интервалов содержит задающий генератор, делитель частоты, узел первоначальной установки и формирователь импульсов обнуления.
Задающий кварцевый генератор, собранный на элементах DD2.1, DD2.2, вырабатывает импульсы с частотой следования 100 кГц, которые через инверторы DD2.3 и DD2.4 проходят на делитель частоты на микросхемах DD4-DD9. В делитель входят шесть счетчиков, два из которых (DD6, DD8) делят частоту на пять, а остальные — на десять. Узел первоначальной установки, выполненный на элементах VD2, R10, С4, DD1.4, устанавливает в исходное состояние счетчики делителя при включении питания устройства.
Узел коммутации режимов работы собран на микросхеме DD10, элементах DD11.1-DD11.3, транзисторе VT1 и переключателе SB1. В режиме «Точно» импульсы с выхода счетчика DD5 через элементы DD11.1, DD11.3 поступают на вход С счетчика DD6, и в работе устройства участвует весь делитель. При этом на выходе счетчика DD9 формируется последовательность импульсов длительностью 0,5 с и частотой повторения 0,4 Гц. В режиме «Грубо» из делителя исключается счетчик DD5, а импульсы с выхода предыдущего (DD4) через элементы DD11.2 и DD11.3 проходят на счетчик DD6, и на выходе делителя формируется последовательность импульсов длительностью 0,05 с и частотой следования 4 Гц.

Импульсы с выхода счетчика DD9 подводятся к второму входу (вывод элемента DD1.3 и к формирователю импульсов обнуления, собранному на элементах DD3.3, DD3.4, DD11.4. На выходе элемента DD3.4 появляются короткие импульсы, которые периодически, перед началом каждого цикла измерения, устанавливают в нулевое состояние счетчик импульсов на микросхемах DD12-DD17. Транзисторный ключ VT2 гасит индикаторы шкалы на время измерения частоты.
Импульсы с выхода селектора поступают на счетчик импульсов через элемент DD3.2, который исключает лишнее срабатывание счетчика по фронту импульса, задающего измерительный временной интервал. Счетчик импульсов включает в себя шесть однотипных узлов пересчета. В режиме «Точно» все узлы включены последовательно через элементы DD10.2, DD10.4, и импульсы удвоенной частоты с выхода селектора приходят на вход узла младшего разряда (DD12, HG1). В режиме «Грубо» эти импульсы через элементы DD10.3, DD10.4, подаются на второй узел пересчета (DD13, HG2), а транзисторный ключ VT1 выключает индикатор младшего десятичного разряда шкалы.
Точка индикатора HG4 на цифровой шкале разделяет разряды, индицирующие частоту в килогерцах и герцах.
Если измерять частоту с точностью до 1 Гц не нужно, шкалу можно упростить, исключив элементы SB1, DD5, DD10, DD11.1-DD11.3, DD12, HG1, VT1, R11 и соединив выход счетчика DD4 с выводом 4 микросхемы DD6, а выход элемента DD3.2 — с входом С счетчика DD13.
При снижении верхней рабочей частоты с 1 МГц до 600 кГц возможно дальнейшее упрощение устройства и применение микросхемы К176ИЕ3 вместо К176ИЕ4 в старшем разряде счетчика (DD17). В этом случае дополнительно исключают элементы DD1.1, DD1.2, DD2.3, DD2.4, выход элемента DD2.2 соединяют с входом С счетчика DD4, а вывод 7 микросхемы DA1 — с выводом 2 элемента DD3.1 и резистором R5.
В устройстве использован кварцевый резонатор (ZQ1) из набора «Кварц-21». Вместо него можно применить кварцевый резонатор на частоту 1 МГц, добавив в делитель частоты еще один счетчик К176ИЕ4 и включив его между элементом DD2.4 и микросхемой DD4.
Вместо указанных на схеме в устройстве могут быть применены как знаковые светодиодные индикаторы других типов, так и катодолюминесцентные. Схема подключения катодолюминесцентного индикатора ИВ3 показана на рис.2. В этом случае резистор R12 основной схемы подключают не к общему проводу, а к эмиттеру транзистора VT2. Кроме того, для питания индикаторов ИВ3 потребуется дополнительный источник напряжения 0,7 В.
Схема подключения светодиодных индикаторов АЛС324Б или АЛС321Б представлена на рис.3. В качестве транзисторных ключей VT1-VT7 можно использовать любые кремниевые транзисторы с допустимым напряжением коллектор — эмиттер и база — эмиттер не менее 10 В и коллекторным током не менее 10 мА (КТ312Б, КТ3102Б, КТ315 с любым буквенным индексом, К1НТ251 и др.). В этом случае транзистор VT2 устройства должен быть составным. Базу дополнительного транзистора КТ807Б соединяют с эмиттером транзистора VT2, коллектор — с его коллектором, а эмиттер — с узлами пересчета (вывод 4). Кроме того, потребуется более мощный источник питания, так как потребляемый шкалой ток возрастет до 300 мА.
На вход цифровой шкалы можно подавать сигналы амплитудой до 15 В, так как допустимое входное напряжение компаратора К521СА3 (DA1) не превышает 30 В. Для измерения частоты сигналов большего уровня шкалу нужно дополнить узлом защиты от перегрузки или входным делителем, понижающим напряжение на входах компаратора до допустимого значения.
При изготовлении устройства между выводами питания каждой микросхемы устанавливают конденсатор емкостью 1000 пФ. Для уменьшения влияния на генератор импульсных помех цифровую часть шкалы помещают в металлический экран, который соединяют с общим проводом генератора в одной точке. Если шкала предназначена для работы со звуковым генератором, формирующим сигналы с малыми уровнем и коэффициентом гармоник, то особо тщательно экранируют провода, соединяющие индикаторы НG1-HG6 со счетчиками, так как они могут быть источниками мощных импульсных помех, в особенности в случае применения индикаторов АЛС324Б или АЛС321Б. Полностью устранить импульсные помехи можно отключением питания шкалы после установки частоты генератора, для чего нужно предусмотреть отдельный выключатель.
Если предполагается использовать цифровую шкалу генератора для измерения частоты сигналов других источников, целесообразно на его передней панели установить дополнительное гнездо и переключатель, соединяющий вход устройства либо с выходом генератора, либо с этим гнездом.
При налаживании сначала проверяют осциллографом наличие импульсных последовательностей на выходе датчика измерительных временных интервалов. Затем на вход устройства подают синусоидальный сигнал амплитудой около 0,5 В. При этом на выходе удвоителя частоты (вывод 3 элемента DD3.1) должны наблюдаться импульсы амплитудой не менее 8 В. Устанавливая на генераторе значения частоты в рабочем интервале, проверяют правильность индикации при напряжении питания 8,1 и 9,9 В. В случае расхождения показаний шкалы и частоты генератора необходимо подобрать конденсатор С5, влияющий на делитель импульсов обнуления.

Источник: Радио №5,1987 г., стр.44
Автор: В. Власенко, г. Москва

Частотомер на PIC16F628А своими руками

Одним из приборов-помощников радиолюбителя должен быть частотомер. С его помощью легко обнаружить неисправность генератора, измерить и подстроить частоту. Генераторы очень часто встречаются в схемах. Это приемники и передатчики, часы и частотомеры, металлоискатели и различные автоматы световых эффектов…

Особенно удобно пользоваться частотомером для подстройки частоты, например при перестройки радиостанций, приёмников или настройки металлоискателя.

Один из таких несложных наборов я недорого приобрёл на сайте китайского магазина здесь: GEARBEST.com

Набор содержит:

1 x PCB board (печатная плата);
1 x микроконтроллер PIC16F628A;
9 x 1 кОм резистор;
2 x 10 кОм резистор;
1 x 100 кОм резистор;
4 x диоды;
3 x транзисторы S9014, 7550, S9018;
4 x конденсаторы;
1 x переменный конденсатор;
1 x кнопка;
1 x DC разъём;
1 x 20МГц кварц;
5 x цифровые индикаторы.

Описание частотомера

Диапазон измеряемых частот: от 1 Гц до 50 МГц;
Позволяет измерять частоты кварцевых резонаторов;
Точность разрешение 5 (например 0,0050 кГц; 4,5765 МГц; 11,059 МГц);
Автоматическое переключение диапазонов измерения частоты;
Режим энергосбережения (если нет изменения показаний частоты — автоматически выключается дисплей и на короткое время включается;
Для питания Вы можете использовать интерфейс USB или внешний источник питания от 5 до 9 В;
Потребляемый ток в режиме ожидания — 11 мА

Схема содержит небольшое количество элементов. Установка проста — все компоненты впаиваются согласно надписям на печатной плате.

Мелкие радиодетали, разъемы и т.п. упакованы в небольшие пакетики с защелкой. Индикаторы, микросхема и её панелька для исключения повреждений ножек вставлены в пенопласт.

Принципиальная схема частотомера

Напряжение на выводах микроконтроллера

4,0
4,0
0,3
5,0
0
0,98
0
0,98
0,98
0,98
0
0,98
0,98
5
1,26
2,13
4
4,12

Генератор для проверки кварцев

Приступаем к сборке

Высыпаем на стол содержимое пакета. Внутри находятся печатная плата, сопротивления, конденсаторы, диоды, транзисторы, разъемы, микросхема с панелькой и индикаторы.

Ну и вид на весь набор в полностью разложенном виде.

Теперь можно перейти к собственно сборке данного конструктора, а заодно попробовать разобраться, на сколько это сложно.

Я начинал сборку с установки пассивных элементов: резисторов, конденсаторов и разъёмов. При монтаже резисторов следует немного узнать об их цветовой маркировке из предыдущей статьи. Дело в том, что резисторы очень мелкие, а при таких размерах цветовая маркировка очень плохо читается (чем меньше площадь закрашенного участка, тем сложнее определить цвет) и поэтому также посоветую просто измерить сопротивление резисторов при помощи мультиметра. И результат будем знать и за одно его исправность.

Конденсаторы маркируются также как и резисторы.
Первые две цифры — число, третья цифра — количество нулей после числа.
Получившийся результат равен емкости в пикофарадах.
Но на этой плате есть конденсаторы, не попадающие под эту маркировку, это номиналы 1, 3 и 22 пФ.
Они маркируются просто указанием емкости так как емкость меньше 100 пФ, т.е. меньше трехзначного числа.

Резисторы и керамические конденсаторы можно впаивать любой стороной — здесь полярности нет.

Выводы резисторов и конденсаторов я загибал, чтобы компонент не выпал, лишнее откусывал, а затем опаивал паяльником.

Немного рассмотрим такой компонент, как — подстроечный конденсатор. Это конденсатор, ёмкость которого можно изменять в небольших пределах (обычно 10-50пФ). Это элемент тоже неполярный, но иногда имеет значение как его впаивать. Конденсатор содержит шлиц под отвертку (типа головки маленького винтика), который имеет электрическое соединение с одним из выводов. Чтобы было меньше влияния отвертки на параметры цепи, надо впаивать его так, чтобы вывод соединенный со шлицом, соединялся с общей шиной платы.

Разъемы — сложная часть в плане пайки. Сложная не точностью или малогабаритностью компонента, а наоборот, иногда место пайки тяжело прогреть, плохо облуживается. Потому нужно ножки разъёмов дополнительно почистить и облудить.

Теперь впаиваем кварцевый резонатор, он изготовлен под частоту 20МГц, полярности также не имеет, но под него лучше подложить диэлектрическую шайбочку или приклеить кусочек скотча, так как корпус у него металлический и он лежит на дорожках. Плата покрыла защитной маской, но я как то привык делать какую нибудь подложку в таких случаях, для безопасности.

Далее впаиваем транзисторы, диоды и индикаторы. В отличии от резисторов и конденсаторов здесь нужно впаивать правильно, согласно рисунку и надписям на плате.

Длительность пайки каждой ножки не должна превышать 2 сек! Между пайками ножек должно пройти не менее 3 сек на остывание.

Ну вот собственно и всё!

Теперь осталось смыть остатки канифоли щёткой со спиртом.

Осталось правильно вставить микросхему в свою «кроватку» и подключить питание к схеме.

Питание должно быть В пределах от 5 до 9 В — постоянное стабилизированное без пульсаций. (В схеме нет ни одного эл.конденсатора по питанию.)

Не забудьте у микросхемы есть с торца ключ — он располагается у вывода №1! Не следует полагаться на надпись названия микросхемы — она может быть написана и к верх ногами.

При подключении питания и отсутствия сигнала на входе высвечивается 0.

Первым делом нашёл кучу кварцев и начал проверять. Следует отметить, что частота кварца, например 32,768 кГц не может быть измерена, т.к. измерение ограничивается в диапазоне от 1 МГц.

Можно измерить, например 48 МГц, но следует иметь ввиду, что будет измерены гармонические колебания кварцевого генератора. Так 48 МГц будет измерена основная частота 16 МГц.

Подстроечным конденсатором можно подстроить показания частотомера по эталонному генератору или сравнить с заводским частотомером.

Режим программирования частотомера позволяет вычесть четыре основные запрограммированные ПЧ частоты 455 кГц; 3,9990 МГц; 4,1943 МГц; 4,4336 МГц; 10,700 Гц, а также любую собственную частоту.

Таблица алгоритма програмирования

Чтобы войти в режим программирования (Prog) нужно нажать и удерживать кнопку в течении 1-2 сек.

Затем нажимаем кнопку и поочередно пролистываем меню:

«Quit» — «Выход» : прерывает режим программирования, ничего не сохраняя.

«Add» — «Добавление» : сохранение измеренной частоты и в дальнейшем эта частота будет складываться с измеряемыми частотами.

«Sub» — «Вычитание» : сохранение измеренной частоты и в дальнейшем она будет вычитаться с измеряемыми частотами.

«Zero«- «Ноль» — обнуляет все ранее запрограммированные значения.

«table» — «Таблица«: в этой таблице можно выбрать основные запрограммированные частоты 455 кГц; 3,9990 МГц; 4,1943 МГц; 4,4336 МГц; 10,700 Гц. После выбора записи (длительное нажатие), вы вернетесь в «Главное меню» и выберите пункт «Add» — «добавить» или «Sub» — «убавить«.

«PSave» / «NoPSV«: включает / отключает режим энергосбережения. Дисплей отключается если нет изменения частоты некоторое время.

Если показания сильно отличаются, то возможно включена предустановка. Чтобы её отключить войдите в режим программирования и затем нажимая кнопку выберите «Zero» и удерживайте пока не начнёт мигать, затем отпустите её.

Интересный обучающий конструктор. Собрать частотомер под силу даже начинающему радиолюбителю.

Качественно изготовленная печатная плата, прочное защитное покрытие, небольшое количество деталей благодаря программируемому микроконтроллеру.

Конструктор приятно порадовал, я считаю его хорошей базой как в получении опыта сборки и наладки электронного устройства, так и в опыте работы с немало важным для радиолюбителя прибором — частотомером.

Доработка частотомера

Внимание! В заключение хочется отметить, что входной измеряемый сигнал подаётся непосредственно на вход микросхемы, поэтому для лучшей чувствительности и главное, защиты микросхемы нужно добавить по входу усилитель-ограничитель сигнала.

Можно спаять один из предложенных ниже.

Сопротивление R6 на верхней и R9 на нижней схеме подбирается в зависимости от напряжения питания и устанавливается на его левом выводе 5 В. При питании 5 В сопротивление можно не ставить.

… или простой, на одном транзисторе:

Номиналы сопротивлений указаны при питании 5В. Если у Вас питание усилителя другим напряжением, то подберите номинал R2,3 чтобы на коллекторе транзистора было половина питания.

Схема похожего частотомера с входным каскадом усилителя.

Вторая доработка. Для увеличения измеряемого потолка частоты можно собрать к частотомеру делитель частоты. Например, схемы ниже:

Надеюсь, что обзор данного конструктора-частотомера был интересен и полезен. Удачи!

Генератор сигналов из набора: плюсы и минусы

Генератор сигналов был в лаборатории нашего института — это такой большой ящик с десятком ручек регулировки. Он был ламповый и грелся минуты три до выхода на нормальный режим работы. Может ли маленькая платка за 7 долларов выполнять основные его функции? Посмотрим.

Технические характеристики генератора из описания магазина:

Питание: 9-12 вольт
Форма сигналов: прямоугольная, треугольная, синус
Импеданс: 600 Ом ± 10%
Частота: 1 Гц — 1 Мгц
Настройка частоты и амплитуды
Разрешение сигнала: 5 бит
Возможность грубой и тонкой настройки.

Синус:
Амплитуда: 0-3 вольта при питании 9 вольт
Дисторшн: менее 1% при частоте 1 КГц.
Равномерность: +0.05dB в диапазоне 1Гц — 100КГц.

Прямоугольный сигнал:
Амплитуда без нагрузки: 8 Вольт при питании 9 Вольт.
Возрастание сигнала — менее 50нс (на частоте 1КГц)
Спад синала — менее 30нс (на частоте 1КГц)
Симметричность: менее 5% (на частоте 1КГц)

Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 — 3 вольта при питании 9 вольт.
Линейность: менее 1% в диапазоне до 100 КГц при токе 10 мА.

Там же красным по белому написано, что эта версия поставки не включает в комплект корпус. Но мне прислали с корпусом. Приятная неожиданность.

Итак, генератор сигнала поставляется в разобранном виде. Но собирается настолько быстро и приятно, что это пожалуй даже плюс.

В комплекте присутствует плата, набор комплектующих, микросхема XR-2206 (основа всего проекта), инструкция, детали корпуса из оргстекла и необходимые для сборки винтики и гаечки.

Инструкция достаточно подробная, ошибиться в сборке по ней невозможно. Кроме схемы размещения деталей, там указан из список с упоминанием полярности там, где это надо, обшие рекомендации по сборке и принципиальная схема обвязки микросхемы. Все на английском.

Деталей мало, установка очевидна, справится даже чайник. Белая полоска на электролитиках должна совпадать с заштрихованной стороной круга, нарисованного на плате. Резисторы лучше проверять мультиметром, прежде чем устанавливать. Пожалуй, и вся премудрость.

Детели установлены на свои места, можно приступать к пайке.

Но прежде чем паять, я заглянул в датшит и полистал в интернете. Там советуют заменить резистор R4, отвечающий за подстройку синуса, на реостат. Это даст возможности минимизировать ненужные гармоники и приблизить сигнал к идеальной синусоиде. Так что я решил сразу впаять реостат в 500 Ом.

Вот так получилось. Паяется все легко, только перед впаиванием разъема питания нужно примерить боковину корпуса, чтобы потом все нормально собралось. Снизу платы желательно длинные «хвосты» не оставлять, так как плата должна быть прижата к дну корпуса, иначе не хватит длины болтов, фиксирующих плату.

В конце собираем корпус. Детали хорошо подогнаны друг к другу. Винты вкручиваются в фигурные отверстия в форме звездочек. Они легко и с первого раза нарезают там резьбу, сидят потом плотно, не выпадают и не выкручиваются.

Длины штатных винтов, крепящих плату, мне не хватило, так что я подобрал свои, даже с дистанционными шайбочками.

Вот итог всех трудов:

Подсоединяем осциллограф, включаем.

Все работает. Попробуем повысить напряжение питания. По датшиту микросхемы, она питается напряжением от 10 до 26 вольт.

Синхронизация сбивается, при обследованиии синусодиы видно, что начинет сбиваться фаза.

В режиме прямоугольного сигнала та же история:

При снижении напряжения питания ниже 12 вольт сигнал восстанавливается, но амплитуда выходного сигнала ограничивается входным минус 2 — 3 вольта:

Ну нам и не обещали работу от 26 вольт. В описании генератора заявлена работа как раз от 12 вольт. Так что все по-честному.

Посмотрим на диапазон частот:

Минимально получилось порядка 0,6 Гц.

Не подумайте, что это такой затейливый сигнал, это просто осциллограф дуреет и считает, что мы имеем дело с постоянным напряжением. При переключении в режим постоянного напряжение получаем такую картину:

Вот так вот! Полка 1 вольт, размах сигнала от 1 до 9,8 вольт. Амплитуда, таким образом, 8,8 вольта. Такая же история и с другими сигналами — синусом и треугольником. Для некоторых применений это не критично, а вот для тестирования аппаратуры, где нет входного фильтра, полка ни к чему. Такой сигнал надо пропускать через конденсатор, чтобы лишить его постоянной составляющей.

Устанавливаем конденсатор 2,2мкФ:

Ну вот. Теперь красивая синусоида вокруг нуля и в режиме измерения постоянки!

Крупнее, в режиме переменного напряжения:

И тот же сигнал, в режиме постоянного напряжения, с фильтрующим конденсатором 2,2мкФ:

С треугольником что-то не задалось, форма получилась такая:

При замене конденсатора на 3,3 мкФ все пришло более-менее в норму:

Но, прямо скажем, 0,6 Гц — не самый актуальный режим работы. Вот как выглядит треугольник на частоте в 1 КГц. Без конденсатора, в режиме AC:

С конденсатором, в режиме DC:

Как видим, все совершенно одинаково.

Теперь выкручиваем ручки частоты на максимум:

Синус красивый, частота получилась даже больше заявленной: 1,339 МГц.

Ну а что вы хотели — на таких-то частотах! От синуса отличается чуть большей амплитудой. На самом деле, такая разница в амплитудных значениях характерна для всего диапазона частот: в микросхеме синус делается из треугольника, у которого сглаживаются вершины.

Прямоугольный сигнал идет с другого выхода микросхемы. Он не регулируется по амплитуде, хотя она у него зависит от входного напряжения. На самом деле, это еще большой вопрос, выдает ли генератор кривой сигнал, или это осциллограф не может его отобразить. Или вообще щупы виноваты.

Амплитуда синуса и треугольника, как я уже говорил, может тоже регулироваться в известных пределах: если перестараться, то треугольник может получиться таким:

Соответственно, заваливаются и вершины синуса, но это не так заметно. Поэтому в режиме синуса полезно иногда переключаться на треугольник и проверять, хорошо ли отображаются вершины. Уменьшаем амплитуду:

Ну вот, теперь и синус будет красивый:

Для того, чтобы понять, насколько хорош этот синус, есть проверенный способ: глянуть на преобразование Фурье от него. Вот что получилось:

У нас есть хороший пик на частоте 100 КГц, есть пики второй и третьей гармоники, но они вполне допустимых размеров, для такой техники. Установленным подстроечником можно их минимизировать. Удобно использовать прецизионный реостат, там от упора до упора много оборотов винта, так что удобно настроить буквально доли ома. Эта картинка — как раз результат моей подстройки. У меня получилось оптимальное значение резистора R4 — 243 Ома. К слову, в набор положили резистор 330 Ом.
Для сравнения, вот спектр треугольного сигнала:

Видим красивые пики на боковых гармониках, ну так это же треугольник, а не синусоида. Для комплекта, вот прямоугольный сигнал:

Тут и так все понятно. Как видим, прямоугольник на 100 КГц остается более-менее прямоугольным. Проверим, что делается на 1 МГц:

Меандр похож на клюв тукана.

Картинки у меня кончились, теперь пару слов общих впечатлений.

Регулировка амплитуды грубовата в области низких значений, кроме того, ее почему-то сделали обратной: по часовой стрелке — уменьшаем, против часовой — увеличиваем. Регулировка частоты, что грубая, что тонкая — почти одинаково влияют на результат. Тонкую я сделал бы реостатиком меньшего номинала. Но это придирки, конечно, можно привыкнуть за пару раз использования.
Резистор, который влияет на дисторшн синуса, можно было бы сделать подстроечником, как и предусмотрено в датшите микросхемы. Но если уж делать резистор, то 330 Ом — явно перебор, там нужно 200-250 Ом.

В остальном прибор порадовал: собирается легко, можно даже с ребенком собрать, как конструктор. Довольно хорошо генерирует сигналы до полумегагерца, дальше хорошо получается в основном синус. Но меандр таких частот обычно и не нужен. Вообще, прибор за 7 долларов, который помещается в карман и способный перекрыть 98% потребностей радиолюбителя в генерировании сигналов — вполне хороший выбор.
Порадовал и корпус — собирается хорошо, выглядит превосходно!

Ссылка на генератор сигналов в магазине: тыц. (цена сегодня $7.68)

Подстроечный реостатик на Али — набор 15 штук разных номиналов, на все случаи жизни. Цена около ста рублей. Пятьсот Ом там тоже есть.

«Цифровая лаборатория» — генерируем и измеряем частоту

Мастер Кит NR05

Каждый радиолюбитель, в том числе и начинающий, должен иметь в своей домашней лаборатории генератор и частотомер. Не всегда это должны быть приборы с отменными характеристиками, во многих случаях достаточно оценить частоту или сгенерировать периодический сигнал с постоянной амплитудой.

На основе набора NR05 из серии «Азбука электронщика» можно создать как генератор, так и частотомер. Для этого даже не придется что-либо докупать. Достаточно просто сменить программу в микроконтроллере!

На плате расширения набора имеется двухстрочный индикатор, который вполне подойдет для отображения частоты при работе частотомера, и пять кнопок, которые можно задействовать для управления генератором.

Для создания программы управления генератором используем стандартную дополнительную функцию вывода tone . Эта функция позволяет получить меандр (прямоугольный сигнал с равными длительностями импульса и паузы в периоде) с частотой от 31 Гц до 65535 Гц на любом выводе Ардуино.

При этом воспроизводиться одновременно может только один сигнал. Если сигнал уже воспроизводится на одном выводе, то вызов tone() с номером другого вывода в качестве параметра ни к чему не приведет, если же tone() будет вызвана с тем же номером вывода, то будет установлена новая частота сигнала.

Следует иметь в виду, что использование функции tone() помешает использовать ШИМ на портах входа/выхода 3 и 11.

Принцип действия функции рассмотрен, например, в материале http://ucheba33.ru/?p=389 и основан на использовании прерывания по таймеру.

Используем размещенную на плате «аналоговую» клавиатуру из пяти кнопок для установки частоты нашего генератора. Все кнопки для экономии портов микроконтроллера подключены только к одному порту через резисторный делитель, а номер нажатой кнопки определяется микропроцессором по величине напряжения на этом порту. Текущая частота генератора отображается на индикаторе.

Пусть при включении будет генерироваться частота 1000 Гц, при нажатии:

на первую (слева) кнопку частоты уменьшается на 1 Гц;
на вторую – увеличивается на 1 Гц;
на четвертую – уменьшается на 100 Гц;
на пятую – увеличивается на 100 Гц;
на третью (среднюю) увеличивается на 1000 Гц до 20000 Гц.

Принцип действия электронно-счетных (цифровых) частотомеров основан на подсчете количества импульсов, сформированных входными цепями из периодического сигнала произвольной формы, за определенный интервал времени. Интервал времени измерения также задается методом подсчета импульсов, взятых с внутреннего кварцевого генератора частотомера или из внешнего источника (например, стандарта частоты). Таким образом, цифровой частотомер является прибором сравнения, точность измерения которого зависит от точности эталонной частоты.

Микроконтроллер, установленный на плате Ардуино, работает на частоте 16 МГц, обеспечиваемой кварцевым генератором. Таким образом, мы имеем эталон частоты для сравнения.

Программа считает число импульсов на цифровом порту 5 за заданный период времени и выводит значение частоты на индикатор. При этом программа обращается напрямую к регистрам микроконтроллера для настройки таймеров.

Для проверки функционирования устройств возьмем две платы расширения из наборов NR05. Одну из них запрограммируем как генератор, вторую – как частотомер и подключим выход генератора к входу частотомера.

Ссылка на маленькое видео:

Будем менять частоту генератора (он на видео слева) и наблюдать за показаниями частотомера (справа).

Как видно, показания не совсем точны, что обусловлено и нестабильностью частот задающих генераторов микроконтроллеров, и самими методами формирования и подсчета импульсов, но для оценки в домашних условиях вполне могут устроить. Разумеется, для измерения частот различных сигналов потребуется входной усилитель-формирователь, который преобразует периодический входной сигнал произвольной формы в цифровой сигнал прямоугольной формы с крутыми фронтами, уверенно воспринимаемый частотомером. Такие формирователи различной сложности достаточно широко описаны в радиотехнической литературе и легко находятся в Интернете.