Dvoučipový frekvenční měřič s binárním odečtem: 16 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

pomocí dvanácti světelných diod. Prototyp má CD4040 jako čítač a CD4060 jako generátor časové základny. Vstupem signálu je hradlo s odporem - diodou. Zde použité čipy CMOS umožňují napájení nástroje jakýmkoli napětím v rozsahu 5 až 15 voltů, maximální frekvence je však omezena na přibližně 4 MHz.

4040 je dvanáctistupňový binární čítač v 16pólovém balení. 4060 je čtrnáctistupňový binární čítač a oscilátor ve stejném 16pólovém balení. Verze těchto čipů 74HC nebo 74HCT mohou být použity pro vyšší frekvenční rozsah, ale rozsah napájecího napětí je pak omezen na maximálně 5,5 voltů nebo tak. Abychom to mohli použít k zobrazení frekvence typického vysílače HAM, bude zapotřebí nějaký předzměňovač a předzesilovač. Naštěstí tyto budou předmětem následného pokynu.

Krok 1: Dvanáct LED pole

Začal jsem na tomto projektu, abych měl jednoduchý frekvenční čítač, který by pracoval s minimem potíží, s použitím nejmenšího počtu komponent a bez programování. Rozhodl jsem se pro tento design „dvoučipového frekvenčního čítače“, protože jeho jednoduchost byla přitažlivá.

Prvním krokem bylo propojení počítadla a jeho zprovoznění. Zaokrouhlil jsem několik červených 3mm LED diod ze své nevyžádané krabice a různých desek a připájel je do řady na kousek desky s plošnými spoji - výsledek je zobrazen zde vedle čítače čipů. Toto konkrétní ic bylo získáno z jiného napůl dokončeného projektu s vroucí nadějí, že alespoň tento skončí hotový. 74HC4040 bude lepší volbou, pokud plánujete stavbu. Může počítat s vyšší frekvencí.

Krok 2: Spuštění krysího hnízda

Bylo rozhodnuto postavit jej co nejmenší, a proto zde není obvodová deska. Vývody 4040 byly oříznuty a přes napájecí kabely byl připojen 100n keramický vícevrstvý kondenzátor. To mu umožní lépe přežít ESD.

Dráty (z kabelu CAT-5) byly poté připájeny ke svorkám vodičů. Poté, co byla jedna strana takto ošetřena, bylo na čase vyzkoušet, zda je čip stále naživu.

Krok 3: Testování 4040

LED a čip byly navzájem představeny a rychlá kontrola, napájení čipu a uzemnění běžných LED diod, mi dala blikající LED diody, když se prstem dotkl hodinového vstupu čipu - počítal 50 Hz síťový huk.

Jedna LED dioda byla příliš jasná - ostatní ve srovnání působily příliš tlumeně. Bylo nemilosrdně vytaženo a poté něžně odloženo pro možné použití sólo. LED diody jsou křehká zařízení a snadno selžou, pokud jsou přehřáté, zatímco jsou vodiče namáhány. Musel jsem vyměnit asi tři v mém poli. Pokud si je kupujete, určitě si pořiďte pár navíc. Pokud je scroungujete, ujistěte se, že získáte spoustu navíc, protože je potřebujete trochu podobné jasu.

Krok 4: Počitadlo - dokončeno

Obrázek ukazuje dokončené počítadlo a displej. K dispozici je dvanáct LED diod, čítačový čip, napájecí obtokový kondenzátor a dva odpory. 1K odpor nastavuje jas displeje. Rezistor 4,7 K spojuje resetovací vstup se zemí. Nepřipojený pin vedle něj je hodinový vstup.

Krok 5: Skříň pro čítač

Kovový plášť z D buňky byl rozbalen a vytvořen kolem této sestavy. Aby se zabránilo zkratům, byla použita plastová fólie.

Film ukazuje můj test pultu. Počítá signál 50 Hz poskytovaný mým prstem.

Krok 6: Časová základna - Části

Čítač kmitočtů funguje tak, že počítá signální impulsy za známý čas a zobrazuje tento počet. Čítač tvoří jednu polovinu čítače frekvence. Druhou částí je obvod pro dodání přesně známého intervalu - časové základny.

Tuto funkci provádí CD4040, oscilátor a 14stupňový binární dělič v 18kolíkovém pouzdře. Aby to vyhovovalo, nebyly vyvedeny všechny výstupy děliče. Rozhodl jsem se pro frekvenci oscilátoru 4 MHz - byla to nejvhodnější, kterou jsem měl v nevyžádané schránce. Tato volba krystalu znamená, že odečet frekvence bude v násobcích megahertzů.

Krok 7: Krystalový oscilátor

Krystalový oscilátor 4 MHz pro časovou základnu dostává tvar. Přes dva kolíky oscilátoru je umístěn čipový odpor 10 megapixelů a dva kondenzátory 10 pf jsou upevněny na šrotu desky s plošnými spoji společně s krystalem.

Krok 8: Oscilátor - rozdělovač

Toto je dokončená časová základna. Červený vodič připojuje nejvýznamnější výstup (Q13) k resetovacímu vstupu. To způsobí, že se na tomto pinu objeví krátký resetovací impuls každých 8192 vibrací krystalu. Další výstup (Q12) bude mít čtvercovou vlnu, která se používá k povolení čítače při nízkých hodnotách a k zobrazení tohoto počtu, když je vysoký.

Zatím nemám žádná schémata zapojení. Toto je hrubá představa o tom, jak by měl frekvenční čítač fungovat, a uspořádání hradel a displeje byly ve stavu toku, když jsem se snažil najít řešení minimálních komponent.

Krok 9: Testování časové základny

Testování je nyní velmi zapojený proces. Budu to muset vzít do práce. Pak slibte, že ten chlap pracuje (to, co tvrdí, že dělá) s osciloskopem, nebem, zemí a pivem, aby měl šanci ho použít. Tato třetina je však docela bezpečná, protože jen málokdy se odtamtud dostane, co my ostatní.

Pak buďte rychlí, vklouzněte dovnitř, když je venku na oběd a vyzkoušejte obvod, a rychle se vyhraďte, než se vrátí. Jinak mu možná budu muset pomoci s jakoukoli dírou, do které se dostal, a možná zmeškat oběd. Je mnohem jednodušší používat rádio. Levné, středně velké kapesní rádio, které bylo v módě, než se objevily nové miniaplikace mp3. Tato malá časová základna vytvoří hash po celém číselníku, když funguje. Pomocí toho a několika článků jsem byl schopen zjistit, že časová základna pracuje se třemi buňkami a že nefunguje se dvěma buňkami, a tak jsem zjistil, že ke spuštění mého frekvenčního čítače bude zapotřebí alespoň 4,5 voltů.

Krok 10: Prostor pro časovou základnu

Toto ukazuje prostor uvnitř čítače vyhrazený pro obvod časové základny.

Krok 11: Integrace

To ukazuje umístění dvou integrovaných obvodů. Logika „lepidla“potřebná mezi nimi, aby fungovala jako čítač kmitočtu, bude realizována diodami a odpory.

Přes čip časové základny byl přidán další oddělovací kondenzátor. Nemůžete mít příliš mnoho oddělení. Mám v úmyslu zvyknout si na citlivé přijímače, takže jakýkoli hluk musí být potlačen v blízkosti zdroje a nesmí uniknout. Proto ta skříň z recyklovaného plechu.

Krok 12: Integrační fáze dvě

Zase jsem změnil názor a uspořádání na tomto obrázku je trochu jiné. Je kompaktnější, a proto byl upřednostňován.

Krok 13: Schéma zapojení

Když je stavba téměř hotová, zde je schéma zapojení. Když jsem se konečně dohodl na tom, jak se to bude dělat, a položil to na papír, začaly se vkrádat rysy. Mohl jsem to také zprovoznit jako pult, s přepínačem a dvěma dalšími součástmi. Nyní je to čítač / čítač frekvence.

Krátký puls na Q13 resetuje oba čítače. Pak bude Q12 po určitou dobu nízká (2048 xtal cyklů) a během této doby příchozí signál taktuje 4040. Tranzistor je vypnutý, takže diody nesvítí. Poté Q12 stoupne a signál se pak nedostane na vstup 4040. Tranzistor se zapne a počet v 4040 se zobrazí na LED diodách, aby je viděl celý svět. Opět po 2048 hodinách se Q12 sníží, Q13 stoupne a zůstane tam, kromě toho, že je připojen k resetovacím vstupům obou čítačů, takže oba počty budou vymazány, což vymaže stav Q13, a tak cyklus začne znovu. Pokud je nastaven jako čítač, 4060 je trvale udržován v resetu a tranzistor se zapne na plný čas. Všechny vstupy se započítají a okamžitě se zobrazí. Maximální počet je 4095 a poté počitadlo začíná od nuly znovu. Zenerova dioda je záměrně vyrobena z vyššího napětí, než je normální napájecí napětí. Během normálního používání se nevodí. Pokud se však použije větší než normální napětí, omezí napětí na dva čipy na hodnotu, kterou zvládnou. A opravdu vysoké napětí způsobí, že se ten 470 ohmový rezistor spálí a stále chrání elektroniku - no, většina z nich stejně. Doufám, že se to alespoň stane, pokud se tato věc připojí přímo k elektrické síti.

Krok 14: Přepínač frekvence / počtu

Byl vybaven malým přepínačem pro výběr mezi těmito dvěma režimy, prostým počítáním příchozích impulsů versus jejich počítáním po dobu a určováním frekvence a bylo provedeno další úklidy.

Některá vedení byla ucpána plastem, aby byla odolná vůči zkratu (doufám). Pájení dalšího pocínovaného plechu z jiné D buňky přes vrchol způsobí, že bude krabice kompletní a ochrání vnitřnosti před zbloudilými kousky drátu a kuličkami pájky, obojí je na mé pracovní desce.

Krok 15: Pohled zezadu

V tomto zobrazení Zpět můžete vidět, jak vybrat mezi režimy frekvence a počtu.

Krok 16: Dokončený nástroj

Toto je pohled na dokončený nástroj. LED diody zobrazují váženou frekvenci následovně:

2 MHz 1 MHz 500 KHz 250 KHz 125 KHz 62,5 KHz 31,25 KHz 15,625 KHz 7,8125 KHz 3,90625 KHz 1,953125 KHz 0,9765625 KHz Chcete -li odečíst frekvenci, musíte sečíst hmotnosti rozsvícených diod. Některá data o spotřebě proudu: při aplikovaném napájecím napětí šest voltů (čtyři články AA) byl odebíraný proud 1 mA v režimu čítače a 1,25 mA v režimu frekvence, přičemž se nic nezobrazovalo. Při zobrazování počtů (některé LED diody svítí) spotřeba vyskočila na přibližně 5,5 mA v režimu čítače a 3,5 mA ve frekvenčním režimu. Počitadlo přestalo počítat, pokud byla frekvence zvýšena nad přibližně 4 MHz. To je trochu závislé na amplitudě aplikovaného signálu. Aby bylo možné spolehlivě počítat, vyžaduje plně kompatibilní vstup CMOS. Nějaký druh úpravy signálu je proto téměř vždy nutný. Předzesilovač a předzesilovač na vstupu rozšíří frekvenční rozsah a zvýší citlivost. Více na toto téma lze nalézt při hledání slov „dvoučipový frekvenční čítač“bez uvozovek.