주파수 측정기 - LCD 디스플레이가 있는 디지털 스케일. 계획, 설명

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주파수 측정기 - LCD 디스플레이가 있는 디지털 스케일. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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측정 장비 없이는 아마추어 무선 구조물을 설정하는 것이 불가능합니다. PIC 컨트롤러를 사용하여 간단한 디지털 주파수 측정기를 조립할 수 있습니다. 이 기사에서 제안된 장치 버전을 사용하면 수신기 및 송수신기에서 디지털 스케일로 사용할 수 있습니다. 이 장치는 Radio 잡지 2002년 XNUMX월호에 게재된 저자의 이전 디자인을 기반으로 개발되었습니다. 새 버전의 장치에 LCD 표시기를 사용하면 전류 소비를 줄이고, 방출되는 간섭 수준을 줄이며, 크기를 줄이고, 장치의 회로와 설계를 단순화할 수 있습니다.

이 디자인은 순수한 전기적 매개변수를 개선하는 것 외에도 기술적인 매개변수도 개선합니다. 표시기를 스캔하는 일상적인 작업에서 PIC 컨트롤러를 해방함으로써 기준 석영 발진기의 허용 주파수 범위를 확장하고 교정 프로세스를 크게 단순화할 수 있었습니다. LED 표시기의 디자인과 비교하여 주파수 측정기의 주요 매개 변수가 표에 나와 있습니다. 1.

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40MHz 이상의 주파수는 분할 계수(2~255 범위)를 갖는 외부 마이크로파 분배기를 사용하여 측정할 수 있습니다. 장치를 디지털 스케일로 사용하는 경우 15~0MHz 범위의 중간 주파수를 최대 800개까지 비휘발성 메모리에 기록할 수 있습니다. 해당 값은 100Hz의 정확도로 입력되며 장치 전면 패널에 있는 세 개의 버튼을 사용하여 사용자가 언제든지 변경할 수 있습니다. 이 경우 표시기 판독 값은 공식에 의해 결정됩니다

핀 Kd ±Fp

여기서 Fin - 입력 주파수; Kd - 외부 분배기의 분배 계수; Ff - 중간 주파수.

장치를 디지털 스케일로 사용하는 경우 측정 시간은 0,1초 또는 1초가 될 수 있습니다. 10초 제한은 상대적으로 낮은 주파수에서 정확한 측정을 수행하기 위한 것입니다. 디지털 스케일의 경우 이러한 정확도가 필요하지 않으므로 10초 한계에서의 판독값은 [Fin·Kd] 공식에 의해 결정됩니다.

주파수 측정기는 소프트웨어 교정 가능성을 제공하므로 1 ~ 20MHz 범위의 석영 공진기를 사용할 수 있습니다. 모든 중간 주파수의 값, 사용된 외부 분배기의 분할 계수 및 교정 상수는 추가 장치를 사용하지 않고도 사용자가 변경할 수 있습니다. 이는 컨트롤러의 비휘발성 메모리에 저장됩니다. 주파수 측정기의 작동 원리는 고전적입니다. 즉, 특정 시간 간격 동안 입력 신호의 펄스 수를 측정하는 것입니다.

장치의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 10. 입력 드라이버의 대역폭은 100Hz~2MHz입니다. 그러나 DD40 컨트롤러에 내장된 분배기의 속도는 측정된 주파수의 상한을 50~1MHz로 제한합니다. 정현파 신호의 하한은 커패시터 C5 및 C1의 커패시턴스에 의해 결정됩니다. 다이오드 VD2, VD5는 입력에 고전압이 가해질 때 전계 효과 트랜지스터의 고장을 방지합니다. 비교적 간단한 회로와 단 하나의 1.1V 소스로부터의 전원 공급 장치를 갖춘 입력 드라이버의 높은 매개변수는 DD16 슈미트 트리거를 사용하여 달성되었습니다. 출력에서 생성된 펄스는 PIC625CEXNUMX 컨트롤러로 전송됩니다.

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장치는 전면 패널에 있는 1개의 버튼과 3개의 스위치를 사용하여 제어됩니다. SB1 - SB0,1 버튼은 측정 시간을 전환하는 데 사용됩니다. SB2을 누르면 제한은 3초이고, SB1 또는 SB10을 누르면 각각 0,1초 또는 1초입니다. 새 값은 10 이후 표시기에 나타납니다. SB1, SB2 또는 SB3을 놓은 후 XNUMX초 또는 XNUMX초. 이 버튼 중 하나를 길게 누르면 현재 주파수 값이 표시기에 고정됩니다.

주파수 측정기는 PANA-PHONE 전화기의 KO-4V 유형 LCD 표시기를 사용합니다. 이는 HT1613 "Holtek" 컨트롤러를 기반으로 하며 Zelenograd 회사 "Telesystems"에서 생산됩니다. 10자리 숫자, 효율성, 작동 용이성 등의 장점과 함께 16자만 표시할 수 있고 소수점이 없다는 중요한 단점도 있습니다. 따라서 표시된 정보의 인식을 용이하게 하기 위해 표시기의 수백 헤르츠는 친숙한 빈 공간을 통해 킬로헤르츠 단위와 분리됩니다. 1개의 LED HL3 - HL4은 활성화된 측정 한계를 나타내며 LED HL1,5는 XNUMXV 제너 다이오드로 사용됩니다.

스위치 SA5의 닫힌 상태는 외부 마이크로파 분배기가 있는 장치의 작동에 해당하고, 열린 상태는 없는 작동에 해당합니다. 구분자를 사용할 경우 표에 따라 최하위 숫자의 가격이 변경됩니다. 2.

주파수 측정기 - LCD 디스플레이가 있는 디지털 스케일

스위치 SA1 - SA4는 사전 프로그래밍된 15개의 IF 값 중 하나를 선택하는 데 사용됩니다. 해당 인버터 번호는 코드 1 -2-4-8로 다이얼됩니다. 스위치 SA1 - SA4가 열려 있으면 IF는 0(주파수 측정기 모드)입니다. SA5 핀은 마이크로파 분배기가 연결된 커넥터의 자유 접점에 연결됩니다. 점퍼는 이러한 접점 사이의 커넥터 결합 부분에 설치됩니다. 이러한 방식으로 분배기의 연결이 자동으로 결정됩니다. 필요한 경우 DIP 스위치를 보드에 설치하여 인버터와 분배기를 선택할 수 있습니다.

트랜지스터 VT1 - 절연 게이트, n형 채널 및 게이트-소스 전압 0... 2V, 드레인 전류 5mA에서 전계 효과 - KP305A - V; KP31 Z.B; VT2, VT3 - KT316, KT368 등 차단 주파수가 600MHz 이상입니다. DD1 - 74AC14는 KR1554TL2 또는 TLZ로 대체 가능합니다. 후자의 경우 인쇄 회로 기판 설계를 조정해야 합니다. 모든 DD1 요소의 사용하지 않는 입력은 +5V 버스에 연결해야 합니다. 이 회로에서 TTL 아날로그를 사용하면 작동 주파수의 상한이 10~15MHz로 급격히 줄어들기 때문에 바람직하지 않습니다.

주파수 측정기 인쇄 회로 기판의 도면이 그림 2에 나와 있습니다. 1. 표시기 HG1, 버튼 SB3 - SB1 및 한계 표시 LED HL3 - HL1은 도체 측면에 배치됩니다. 스위치 SA5 - SA7,5는 부품 측면과 도체 측면 모두에서 설치할 수 있습니다. 장치에서 방출되는 간섭 수준이 낮음에도 불구하고 장치를 차폐하는 것이 좋습니다. 특히 장치가 수신기와 함께 디지털 저울로 사용되는 경우라면 더욱 그렇습니다. 전압이 14~50V이고 전류가 최대 XNUMXmA인 불안정한 소스를 전원 공급 장치로 사용할 수 있습니다. 스위칭 또는 무변압기 전원 공급 장치를 사용하는 것은 권장되지 않습니다.

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주파수 측정기를 설정하려면 트랜지스터 VT1, VT2의 전류를 약 5mA로 설정해야 합니다. 저항 R2를 선택하여 설정됩니다. 콜렉터 VT2의 전압은 약 3,6V여야 합니다. 그런 다음 저항 R7을 조정하면 고주파수에서 장치의 최대 감도가 달성됩니다. VT3 컬렉터의 전압은 약 2,5V여야 합니다.

주파수 측정기를 제작하고 작동을 확인한 후에는 해당 매개변수에 필요한 모든 값을 설정해야 합니다. SB1 - SB3 버튼을 사용하여 서비스 모드로 설치됩니다. 이 모드로 들어가려면 이 세 개의 버튼을 동시에 누르십시오. 이 경우 표시기는 장치를 켤 때 기본적으로 선택되는 측정 시간 값을 표시합니다. SB1 또는 SB2 버튼을 누르면 세 가지 값 중 하나를 선택할 수 있습니다 - 0,1; 1초 또는 10초. 그런 다음 SB3을 누르세요. 이 경우 선택한 값이 비휘발성 메모리에 입력되고 장치와 함께 사용할 마이크로파 분배기의 분할 계수 값이 표시기에 나타납니다. SB1 또는 SB2를 눌러 값을 변경한 다음 SB3을 눌러 선택을 확인할 수 있습니다. 스위치 SA1 - SA4 중 하나 이상이 닫히면 스위치가 켜진 인버터의 번호와 해당 기호(양식화된 + 또는 -)가 표시기에 나타납니다. 기호 선택은 SB1 또는 SB2로 이루어지며, SB3을 누르면 선택이 확인되고 표시기에 IF 값이 표시됩니다. 이 값은 SB1 또는 SB2를 다시 누르면 변경할 수 있습니다. 버튼을 누르는 시간에 따라 변경 속도가 증가합니다. 즉, 버튼을 길게 누르고 있을수록 판독값이 더 빠르게 변경됩니다. 최저 주문 가격은 100Hz입니다. 선택 확인은 이전 모드와 유사합니다(SB3 누르기).

그 후 표시기에 "------" 기호가 나타납니다. 아무 버튼도 누르지 않으면 약 3초 후에 장치가 새로 선택한 매개변수를 사용하여 측정 모드로 전환됩니다. 교정 모드로 들어가려면 3초 이내에 SB1 버튼을 누르십시오. 이 설계의 교정 프로세스는 매우 단순화되었습니다. 그러기 위해서는 앞서 설명한 중간주파수 값 입력과 마찬가지로 SB2 또는 SB1 버튼을 눌러 실제 석영 생성주파수를 입력하면 됩니다. 이 모드에서는 표시기의 최하위 숫자의 가격만 3Hz입니다. 원하는 값을 설정한 후 SBXNUMX 버튼을 누릅니다.

주파수 카운터는 거의 모든 석영 공진기와 함께 작동할 수 있지만 최적의 값은 약 4MHz입니다. 낮은 주파수에서는 PIC 컨트롤러의 성능이 저하되고, 클록 주파수를 높이면 특별한 이점 없이 전류 소모만 늘어납니다. 이 회로에서 석영은 병렬 공진 주파수에서 여기되는 반면, 가정용 공진기는 일반적으로 수 킬로헤르츠만큼 다를 수 있는 직렬 공진 주파수를 나타냅니다.

표준 주파수 측정기를 XN1 지점에 연결하면 석영 공진기의 실제 생성 주파수를 결정할 수 있습니다. 이 경우 커패시터 C8은 중간 위치에 있어야 합니다. 측정된 값은 40Hz의 가장 가까운 배수로 반올림됩니다(예: 4, 000, 000 등).

교정 후에는 이 장치와 기준 주파수 측정기를 주파수 20~40MHz 및 진폭 0,2~0,5V의 신호 발생기에 연결해야 합니다. 주파수 판독값의 최종 정확한 일치는 조정을 통해 이루어집니다. 커패시터 C8. 변경 범위가 충분하지 않으면 석영 주파수를 잘못 입력한 것이므로 위에서 설명한 대로 변경해야 합니다.

마이크로컨트롤러 펌웨어

저자: Nikolai Khlyupin(RA4NAL), Kirov

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