Простые схемы частотомеров - аналоговые конструкции

Следующие простые схемы аналогового частотомера могут использоваться для измерения частот, которые могут быть синусоидальной или прямоугольной формы. Входная частота, которую необходимо измерить, должна быть не менее 25 мВ RMS для оптимального обнаружения и измерения.

Конструкция обеспечивает относительно широкий диапазон измерения частоты, от 10 Гц до 100 кГц, в зависимости от положения селекторного переключателя S1. Каждую из 20 k предустановок, связанных с S1a, можно индивидуально отрегулировать для получения других диапазонов отклонения полной шкалы частоты на измерителе по желанию.

Общее потребление этой схемы частотомера составляет всего 10 мА.

Значения R1 и C1 определяют отклонение на полную шкалу для соответствующих используемых измерителей и могут быть выбраны в зависимости от измерителя, используемого в цепи. Значения могут быть соответственно зафиксированы с помощью следующей таблицы:

Как работает схема

Ссылаясь на принципиальную схему простого частотомера, 3 BJT на входной стороне работают как усилитель напряжения для усиления частоты низкого напряжения в прямоугольные волны 5 В для подачи на вход IC SN74121.

IC SN74121 - это моностабильный мультивибратор с входами триггера Шмитта, который позволяет преобразовывать входную частоту в одноразовые импульсы с правильными размерами, среднее значение которых напрямую зависит от частоты входного сигнала.

Диоды и цепь R1, C1 на выходном контакте ИС работают как интегратор для преобразования вибрирующего выхода моностабильного устройства в достаточно стабильный постоянный ток, значение которого прямо пропорционально частоте входного сигнала.

Следовательно, по мере увеличения входной частоты значение выходного напряжения также увеличивается пропорционально, что интерпретируется соответствующим отклонением на измерителе и обеспечивает прямое считывание частоты.

Компоненты пульта дистанционного управления, связанные с переключателем S1, определяют время моностабильного однократного включения / выключения, и это, в свою очередь, определяет диапазон, для которого синхронизация становится наиболее подходящей, чтобы гарантировать соответствие диапазона на измерителе и минимальную вибрацию метровая стрелка.

Диапазон переключения

• а = 10 Гц - 100 Гц
• b = от 100 Гц до 1 кГц
• c = от 1 кГц до 10 кГц
• d = от 10 кГц до 100 кГц

Цепь многодиапазонного точного частотомера

Улучшенная версия первой принципиальной схемы частотомера показана на рисунке выше. Входной транзистор TR1 представляет собой соединительный затвор на полевом транзисторе за которым следует ограничитель напряжения. Эта концепция позволяет использовать прибор с большим входным сопротивлением (в пределах одного мегомного диапазона) и обеспечивать защиту от перегрузки.

Блок переключателей S1b просто удерживает положительный вывод измерителя ME1 «заземленным» для конфигураций 6 диапазонов, обозначенных на S1a, и, таким образом, обеспечивает путь разряда для конденсатора соответствующего диапазона, как показано в примечаниях к рис. 1. При этом, как говорится, на седьмом. Место, измеритель и сопротивление предустановки, VR1, переключаются вокруг опорного диода D7 из Зенера.

Эта предустановка переделана во время установки, чтобы обеспечить метровое полномасштабное отклонение, которое затем точно калиброванный для этого конкретных эталонного уровня. Это важно, поскольку стабилитроны сами по себе имеют допуск 5%. После исправления эта калибровка, наконец, управляется с панели управления. потенциометр VR2, обеспечивающий управление всеми частотными диапазонами.

Наибольшая амплитуда входной частоты на ф.э.т. затвор ограничен примерно ± 2,7 В через Стабилитроны D1 и D2 вместе с резистором R1.

В случае, если входной сигнал выше этого значения в обеих полярностях, соответствующий стабилитрон заземлит избыточное напряжение, стабилизировав его до 2,7 В. Конденсатор C1 обеспечивает определенную компенсацию высоких частот.

Полевой транзистор сконфигурирован как повторитель источника, а нагрузка источника R4 работает в синфазном режиме входной частоты. Транзистор TR2 функционирует как усилитель прямого возведения в квадрат, выходной сигнал которого вызывает включение и выключение транзистора TR3 в соответствии с ранее предоставленным объяснением.

Зарядные конденсаторы для каждых 6 частотных диапазонов определяются блоком переключателей S1a. Эти конденсаторы должны быть чрезвычайно стабильными и высококачественными, например танталовыми.

Хотя на схеме они обозначены как отдельные конденсаторы, они могут быть собраны из пары параллельно соединенных частей. Конденсатор C5, например, построен с использованием конденсаторов 39n и 8n2 общей емкостью 47n2, а конденсатор C10 состоит из подстроечных резисторов 100p и 5-65p.

Схема печатной платы

Конструкция дорожки на печатной плате и наложение компонентов для показанной выше схемы частотомера показаны на следующих рисунках.

Простой частотомер с использованием IC 555

Следующее аналоговое устройство для измерения частоты, вероятно, будет самым простым, но при этом имеет достаточно точные показания частоты на прилагаемом измерителе.

Измеритель может быть указанным типом подвижной катушки или цифровым измерителем, настроенным на диапазон 5 В постоянного тока.

IC 555 имеет стандартную проводку. моностабильная схема , время включения выхода которого фиксируется компонентами R3, C2.

Для каждого положительного полупериода входной частоты моностабильный включается на определенное время, определяемое элементами R3 / C2.

Части R7, R8, C4, C5 на выходе ИС работают как стабилизатор или интегратор, позволяя моностабильным импульсам включения / выключения быть достаточно стабильным постоянным током, чтобы измеритель считывал его без вибраций.

Это также позволяет на выходе производить средний непрерывный постоянный ток, который прямо пропорционален частоте входных импульсов, подаваемых на базе T1.

Однако предварительная установка R3 должна быть правильно настроена для различных диапазонов частот, чтобы стрелка измерителя была достаточно стабильной, а увеличение или уменьшение входной частоты вызывало пропорциональную величину отклонения в этом конкретном диапазоне.