범용 디지털 저울. 계획, 설명

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범용 디지털 스케일. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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이 장치를 개발할 때 저자는 고속, 무선 수신 간섭 최소화, 낮은 에너지 소비 및 응용 프로그램의 보편성, 즉 응용 프로그램의 보편성을 달성하는 작업을 스스로 설정했습니다. 작동 모드의 유연한 조정 가능성.

설명된 디지털 스케일은 0입력으로 01 ... 30MHz 범위의 신호 주파수, 분해능 - 0,1kHz, 측정 시간 - 0,5초를 측정할 수 있습니다. 입력 신호 레벨은 0,25 ... 1,5V 범위일 수 있습니다. 입력 저항은 8,2kOhm입니다. 노드는 15V 전원 공급 장치에서 50mA의 전류를 소비합니다.

장치의 특징은 수신기 또는 송수신기의 튜닝 주파수를 형성하는 원리에 따라 여러 모드에서 작동할 수 있다는 것입니다. 디지털 저울의 작동 알고리즘은 제어 입력 So, Si의 이진 코드에 따라 다릅니다. 표시기 판독 값은 표에 따라 신호가 입력에 공급되는 국부 발진기의 주파수 fi, fa, fs에 의해 결정됩니다.

상태 기입		작동 모드
S,	So
0	0	Y==f1+f2+f3
0	1	Y=f1+f2-f3
1	0	Y=f1-f2+f3
1	1	Y=f1-f2-f3

이 장치는 하나 또는 두 개의 주파수 변환이 있는 트랜시버에서 수정 없이 사용할 수 있습니다. 또한 주파수 카운터로 사용할 수 있습니다. 이 경우 측정된 신호는 모든 "합산" 입력에 적용될 수 있습니다.

디지털 저울의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 1. 스케일은 입력 멀티플렉서 DD1, 트랜지스터 VT3-VT16의 TTL 레벨 펄스 셰이퍼, 트리거 DD2, DD3의 고속 주파수 분배기, DD10, DD15, 16년 가역 카운터(DD21-DD1), 이진 십진수 코드의 디코더를 사용하여 6 세그먼트 코드 표시기(DD4.1-DD4.2), 디지털 표시기 - HG5-HG9, 요소 DDXNUMX, DDXNUMX 및 제어 장치(DDXNUMX-DDXNUMX)의 수정 발진기에 등록합니다.

주파수 f1, f2, f3의 입력 신호는 펄스 셰이퍼, 주파수 분배기를 교대로 통과하여 카운터의 입력으로 공급됩니다. 제어 장치의 입력 S1, S0에서 수신된 외부 신호의 조합에 따라 카운터는 위의 작동 모드 표에 따라 더하기 또는 빼기 모드로 설정됩니다.

범용 디지털 스케일

제어 장치는 입력 신호의 순서를 결정하고 필요한 기간의 카운팅 펄스를 생성하고 카운터를 6으로 설정하고 카운팅 결과를 디코더가 있는 레지스터에 기록합니다. 전체 장치의 작동은 수정 발진기에 의해 생성된 펄스와 동기화됩니다. 출력에서 제어 주파수 분배기 DD8-DD9을 통해 EC 명령 카운터 DD6.1의 입력으로 공급됩니다. 카운터 DD6.2, DD64의 총 분할 비율은 7입니다. DD8, DD10 미세 회로의 변환 계수는 입력 D1-D4가 논리 레벨이 낮으면 250이고 논리 레벨이 높으면 XNUMX입니다.

펄스가 카운터 DD0의 출력 9에 나타나는 순간부터 노드의 상호 작용을 고려하여 가역 카운터 DD10-DD15에 초기 코드를 예비 기록할 수 있습니다. EU 카운터 DD9의 입력에 온 다음 펄스는 출력 1에 높은 논리 레벨이 나타나게 하고, 이는 사전 설정된 카운터 DD8의 입력에 공급되며, 그 결과 수정 발진기의 주파수 변환 계수가 이 신호의 작용으로 첫 번째 키는 멀티플렉서 DD16000의 (출력 1과 2 사이)도 열리고 주파수 f1의 신호는 측정 채널로 전달됩니다.

주파수 f10을 측정할 때 카운터 DD15-DD1는 합산 모드에서 작동합니다. 입력 S1, S0의 제어 신호에 관계없이 입력 ±1이 있기 때문에 요소 DD5.4의 출력에서 높은 논리 레벨이 공급됩니다. 낮으면 XNUMX-디케이드 업/다운 카운터가 감산 모드에서 작동합니다.

수정 발진기의 16주기 후(000ms 후) 명령 카운터 DD160의 출력 2에 펄스가 나타납니다. 이렇게 하면 주파수 f9의 입력 신호 카운팅이 완료됩니다.

측정 중 카운터가 수신한 펄스의 수는 Ni=(f1/16)t1=0,01f1입니다. 여기서 t1은 160ms와 동일한 카운팅 시간입니다.

명령 카운터 DD2의 상태 "9"에서 카운팅이 비활성화되는 일시 중지가 형성되고 측정 채널의 주파수 분배기가 원래의 제로 상태로 설정되며 펄스 셰이퍼의 입력이 공통 커패시터 C4를 통해 배선하십시오. 일시 중지 기간은 6,4ms입니다. 일시 중지 동안 DD7의 주파수 분할 계수는 DD8 미세 회로가 10이기 때문입니다.

일시 중지가 끝나면 프로그램 카운터는 상태 "3"으로 이동합니다. 이 경우 주파수가 f2인 신호가 측정 채널에 들어갑니다. 동시에 반전 제어부는 제어 신호 S1, S0에 따라 계수 방향 신호(논리 0 - 합산, 1 - 감산)를 생성한다. 주파수 f2의 신호 카운팅도 160ms 동안 지속됩니다. 카운트가 끝날 때까지 카운터에서 카운트한 펄스 수는 0,01f2씩 증가하거나 감소합니다. 카운트가 끝나면 일시 중지가 생성됩니다(팀 카운터 상태 "4"). 주파수가 f3인 신호를 연구할 때 유사한 프로세스가 발생하고 그 후에 또 다른 일시 중지가 발생합니다.

상태 "7"에서 카운터 DD9는 마지막 사이클 명령에 의해 형성됩니다. 카운터에서 그녀의 정보에 따르면. DD10-DD15는 디코더(DD16-DD21)로 레지스터에 기록되고 표시기 HG1-HG6으로 표시됩니다. 그런 다음 명령 주기가 반복됩니다. 측정 기간은 모든 명령의 총 지속 시간에 의해 결정되며 505,6ms와 같습니다.

고속(30MHz)은 TTLS 트리거 DD2, DD3에 기반한 고속 주파수 분배기를 사용하여 얻을 수 있습니다. TTLSh 및 CMOS 마이크로 회로의 신호 수준 측면에서 도킹은 TTLSh 트리거에 전원을 공급하는 특이한 방법을 사용하여 얻었습니다. VD1 제너 다이오드의 단자에서 이러한 미세 회로에 전원이 공급되며 양극은 VD2 제너 다이오드를 통해 공통 와이어에 연결됩니다. 결과적으로 주파수 분배기 출력의 신호 레벨은 6,8(논리 0) 및 10,8(논리 1) V입니다. 이 레벨은 카운터 DD10-DD15의 스위칭 전압에 대해 대칭으로 위치하여 정상을 보장합니다. 장치의 작동.

정적 결과 표시 및 CMOS 요소는 선택된 공급 전압(15V)에서 낮은 무선 간섭 방출과 허용 가능한 표시기 밝기를 보장합니다. 스케일의 정확도는 수정 발진기의 주파수 설정 정확도에 달려 있기 때문에 장치 설정은 커패시터 C6을 선택하여 수정 발진기의 주파수를 설정하는 것으로 귀결됩니다. 계정이 없는 경우 카운터 DD2-DD168의 스위칭 전압이 더 낮은 경우 제너 다이오드 'VD162 - KS156A를 KS10A 또는 KS15A로 교체해야 할 수 있습니다.

XNUMX개의 인쇄회로기판에 탑재된 디지털 저울 (그림 2), (그림 3), (그림 4), 그리고 그들 중 하나는 미세 회로 만 포함합니다. 보드는 하나 위의 케이스에 있습니다. 200 또는 400kHz의 석영 공진기를 장치에 사용할 수도 있습니다. 이 경우 DD10 칩의 6번 핀은 5번이 아닌 6번 또는 4번 핀에 각각 연결됩니다. 다이오드 VD3-VD9는 고주파입니다. K176ID2 디코더 대신 K176IDZ를 사용할 수 있습니다.

트랜시버에 장치를 설치할 때 저울 입력에 대한 신호는 짧은 차폐 와이어를 통해 적용되어야 합니다. 입력 S0, S1에 대한 제어 신호는 범위 스위치에서 제거되는 반면 논리 1 레벨은 11 ... 15 V, O - 0 ... 5 V 내에 있어야 합니다.

저자:V. Buravlev, S. Vartazaryan (UA6LD), V. Kolomiytsev; 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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