Схемы

Использование прибора

Для измерения достаточно только подать сигнал на вход (аналоговый, либо цифровой, либо установить кварц) и выбрать энкодером режим.
В верхней строке экрана отображается результат измерения, в нижней — название режима.

В режиме тестера кварцев прибор успешно работал с разными резонаторами от 4 МГц до 27МГц.
С часовыми кварцами генератор, увы, совсем не запускается, для них придётся делать отдельную приблуду.

Разрешение и точность измерений

Точность измерений зависит от источника тактовой частоты для микроконтроллера. Сам по себе программный код может вносить погрешность (добавление одного импульса) на высоких частотах, но это практически не влияет на результат измерений. Кварцевый резонатор, который используется в приборе, должен быть хорошего качества и иметь минимальную погрешность. Наилучшим выбором будет резонатор, частота которого делится на 1024, например 16 МГц или 22.1184 МГц. Чтобы получить диапазон измерения до 10 МГц необходимо использовать кварцевый резонатор на частоту 21 МГц и выше (для 16 МГц, как на схеме, диапазон измерений становится немного ниже 8 МГц). Кварцевый резонатор на частоту 22.1184 МГц идеально подходит для нашего прибора, однако приобретение именно такого с минимальной погрешностью для многих радиолюбителей будет сложной задачей. В таком случае можно использовать кварцевый резонатор на другую частоту (например, 25 МГц), но необходимо выполнить процедуру  калибровки задающего генератора с помощью осциллографа с поддержкой аппаратных измерений и подстроечного конденсатора в цепи кварцевого резонатора (Рисунок 3, 4).

В секции загрузок доступны для скачивания несколько вариантов прошивок для различных кварцевых резонаторов, но пользователи могут скомпилировать прошивку под имеющийся кварцевый резонатор самостоятельно (см. комментарии в исходном коде).

Встраиваемый частотомер до 65 МГц PLJ-6LED с 6 — разрядным цифровым дисплеем

Для измерения частот сигналов любой формы, в диапазоне от 100 кГц до 65 МГц, востребованном в радиолюбительской и ремонтной практике, удобно использовать простой, светодиодный, малогабаритный и точный цифровой частотомер на микроконтроллере PIC16F648A. Частоты, выходящие за пределы диапазона, используются редко: ниже 100 кГц — практически, звуковые, а выше 65 МГц — FM приемники и GSM. Благодаря коротким стойкам с резьбой прибор удобно встраивается в передние панели приборов.

Особенности измерений

Схема измерений такова, что многофункциональный частотомер из Китая может предлагать, что именно отображать на шкале: вычитаемое или прибавляемое значение частоты, сравнённое с введённым вручную. Частота, устанавливаемая для сравнения, в специальном режиме меню, может лежать в пределах от 0 до 99,9999 МГц. Точность установки — шаги через 100 Гц, а погрешность измерений — 10 Гц. Разумеется, что при установленной вручную частоте, равной нулю, прибор будет измерять «frequency» на входе без оглядки на какие-либо ориентиры частот.

Несколько слов о точности измерений

Частотомер на пике PIC16F648A и LED индикатором (в лексиконе радиолюбителей пик — PIC— контроллер) имеет кварцевый, температурно-компенсированный генератор частоты, управляемый напряжением, амплитудное значение которого мало и равно 2,5 мВ. Так как измеряемая частота сравнивается с частотой кварцевого генератора, которая, в некоторой степени, зависит от температуры, то для уменьшения погрешности используется схемотехническое решение VC-TCXO, корректирующее уход частоты кварца при изменении внешних условий.

Вариативность напряжений питания

Инструкция предлагает один диапазон питания: от 6 до 15 В. Подключение — интерфейс на плате. Если вам удобнее использовать напряжение 5 В от USB выхода устройства, то частотомер допускает это, в случае проведения определенной аппаратной настройки. У прибора имеется 6-pin программный вход (ICSP).

Сборка

Сборка прибора не должна вызвать особых проблем и при отсутствии ошибок монтажа и исправных деталях частотомер должен заработать сразу. В противном
случае, надо покаскадно проверить прохождение сигнала от входа до микроконтроллера. Проще всего сделать это осциллографом.

На плате надо распаять только один из формирователей Analog-1 или Analog-2. Вообще, в использовании оригинального формирователя Analog-2 сейчас нет
никакого смысла (ну разве что отсутствие необходимых для Analog-1 деталей и потребности проверять кварцы).

Плата в сборе:

К сожалению, на изготовленных платах обнаружилось пара ошибок. Первая — в формирователе Analog-1 — вывод резистора R15 (470 Ом) висит в воздухе.
Исправить можно просверлив рядом отверстие и прокинув небольшую перемычку как показано на фото. Как вариант, можно кинуть провод через одно из
свободных отверстий чтобы не сверлить новые.

Вторая ошибка — пропущено соединение между выводом 5 микросхем 74hct132 и выводом 2 микросхемы 74hct93, для исправления надо кинуть проводок
как на фото:

Точность прибора

Основным фактором, влияющим на точность частотомера является точность используемого кварцевого резонатора. Т.е., имеем проблему добывания где-то
эталонного кварца. При производстве кварцы разделяются на группы по отклонению их частоты от заявленной. Разумеется, стоимость у резонаторов
с минимальным отклонением будет намного выше, чем у остальных. Все точные кварцы будут использованы в критичном оборудовании, менее точные — в менее
критичном оборудовании, а весь оставшийся «мусор» с максимальным отклонением частоты будет распродан где-нибудь на Алиэкспрессе по 50 рублей за ведро.

Кроме точности частоты, не меньшее значение имеет её термостабильность. Если температура в помещении в течение года может изменятсья в диапазоне
около 15°С, то и частота резонатора может значительно «уплывать».

Для достижения максимально высокой точности измерения потребуется либо точный кварц на 16 МГц, либо другой поверенный частотомер, которым
можно будет измерить реальную частоту используемого кварца и сделать на это поправку (в коде прошивки, либо вручную пересчитывать результат
измерений).

Но как быть, если нет ни первого, ни второго? Тут мне видится такое решение: вместо эталонного источника частоты можно использовать системные часы
компьютера. Если часы синхронизируются по протоколу NTP, а в версии 4 этот протокол способен обеспечить точность до 10 мс (1/100 с) при работе через
Интернет (и до 0.2 мс и лучше внутри локальных сетей). Имея такой точный источник времени, можно написать прошивку, реализующие часы для частотомера.
Если запустить такие часы на длительное время, то погрешность их хода будет накапливаться, и рано или поздно достигнет легко измеряемой величины.
Тогда не составит труда вычислить погрешность кварца по погрешности хода часов, что позволит либо попробовать отобрать кварц с частотой,
максимальной близкой к 16МГц, либо скомпилировать прошивку для измеренной частоты кварца. Подробнее об этом тут

Излишки печатных плат есть в магазине сайта.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Внимание! 800 рублей для новичков на Aliexpress Регистрируйтесь по нашей ссылке. Если вы впервые на Aliexpress — получите 800.00₽ купонами на свой первый заказ.. Цифровой осциллограф DSO138

Кит для сборки

Цифровой осциллограф DSO138. Кит для сборки

Функциональный генератор. Кит для сборки

Настраиваемый держатель для удобной пайки печатных плат

Виктор (svatog)
Самара
Список всех статей

Профиль svatog

Мне 59 лет. Институт СВЯЗИ 3 курса кончил и бросил…. Электрик сейчас. Чаще слежу за новинками. Просто интересно. Сам делал что-то на уровне пионерского кружка. Кончил курсы телемастеров для себя в 1990г но не работал. Перечень самоделок —Генератор чернобелых полос с выходом на 1й телеканал. Работало . настраивал изображения растр. Собирал вольтметр высокоомный , генератор НЧ ламповый, измеритель емкости аналоговый- стрелочный и цифровой частотомеры , ламповый усилитеь стерео простейший.Сейчас пытаюсь собрать стерео активную трехполосную систему—уж больно звук прозрачный и приятный становится.

Доработка питания 3D-принтера

Опубликовано вс, 08/27/2017 — 13:50 пользователем trol

3D-принтеры бывают разные, но электроника подавляющего большинства любительских аппаратов делается на основе связки плат Arduino + RAMPS,
либо одной платы MKS Gen. В качестве блока питания обычно служит БП для светодиодных лент. Он служит источником для питания электроники, шаговых
двигателей, нагревателя(лей) экструдеров и термостола. И тут возникает ряд проблем, связанных с тем, что импульсные помехи от БП + помехи, создаваемые
ШИМ-контроллером нагревателя экструдера прилетают на управляющий микроконтроллер. В результате возможны сбои и перезагрузка программы, появление
мусора на экране, а также большие ошибки при измерении температуры экструдера (что может приводить к тому, что управляющая программа
не может стабилизировать температуру нагревателя экструдера).

Для решения этой проблемы схема питания принтера была доработана: питание цифровой части отделено от питания нагревателей и подаётся через
двойные LC-фильтры, эфективно снижающие уровень шума ИБП. Для питания нагревателей была добавлена плата управления на мощных полевых транзисторах.

Доработка позволила полностью избавится от проблем с питанием — после исправлений температура экструдера стала нормально устанавливаться, исчезли
перезагрузки и мусор с экрана.

Схема простого частотомера

Схема частотомера довольно простая, большинство функций выполняет микроконтроллер. Единственное, для микроконтроллера необходим усилительный каскад, чтобы увеличить входное напряжения с 200-300 мВ до 3 В. Транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, обеспечивает псевдо-TTL сигнал, поступающий на вход микроконтроллера. В качестве транзистора необходим какой-нибудь «быстрый» транзистор, я применил BFR91 — отечественный аналог КТ3198В.

Напряжение Vкэ устанавливается на уровне 1.8-2.2 вольта резистором R3* на схеме. У меня это 22 кОм, однако может потребоваться корректировка. Напряжение с коллектора транзистора прикладывается к входу счетчика/таймера микроконтроллера PIC, через последовательное сопротивление 470 Ом. Для выключения измерения, в PIC задействываются встроенные pull-down резисторы. В PIC реализован 32-битный счетчик, частично аппаратно, частично софтово. Подсчет начинается после того, как выключаются встроенные pull-down резисторы микроконтроллера, продолжительность составляет точно 0.4 секунды. По истечении этого времени, PIC делит полученное число на 4, после чего прибавляет или отнимает соответствующую промежуточную частоту, для получения реальной частоты. Полученная частота конвертируется для отображения на дисплее.

Для того, чтобы частотомер работал правильно, его необходимо откалибровать. Проще всего это сделать так: подключить источник импульсов с заранее точно известной частотой и вращая подстроечный конденсатор выставить необходимые показания. Если данный метод не подходит, то можно воспользоваться «грубой калибровкой». Для этого, выключите питание прибора, а 10 ножку микроконтроллера подсоедините на GND. Затем, включите питание. МК будет измерять и отображать внутреннюю частоту.

Если вы не можете подстроить отображаемую частоту (путем подстройки конденсатора 33 пФ), то кратковременно подсоедините вывод 12 или 13 МК к GND. Возможно, что это нужно будет сделать несколько раз, так как программа проверяет эти выводы только один раз за каждое измерение (0.4 сек). После калибровки, отключите 10 ногу микроконтроллера от GND, не выключая при этом питания прибора, чтобы сохранить данные в энергонезависимой памяти МК.

Печатную плату рисовал под свой корпус. Вот что получилось, при подаче питания выскакивает кратковременно заставка и частотомер переходит в режим измерения, тут на входе нет ни чего:

Связанные материалы

Прибор для измерения выходной мощности усилителя на микроконтроллере Attyny13, Attyny45…
В поисках чего бы ещё собрать в плане изучения МК, нашел датагорскую статью «Стрелочный индикатор…

Простое охранное устройство по радиоканалу в FM диапазоне…
Однажды ко мне обратился товарищ и попросил организовать охрану подсобного помещения, которое…

Радионяня (бэби-монитор) FM 90МГц на трёх транзисторах…
Это устройство будет полезно тем радиолюбителям, у которых есть маленькие дети. Когда дети играют в…

Стрелочный индикатор на микроконтроллере Attyny13: «показометр» для вашего усилителя…
Вспоминается беззаботное детство — в гостях у одноклассника слушаем музыку. Усилитель…

Даташиты на микроконтроллеры AVR ATMega, ATTiny и AT90…
Любому разработчику нужно знать специфику компонента, особенно если этот компонент -…

Прибор для проверки конденсаторов: аналоговый ЭПС-метр…
По долгу службы приходится заниматься ремонтом промышленной аппаратуры. Анализ неисправностей…

Микрорепортаж: часы из датагорского кита Simplex Clock в кухонном гарнитуре…
Привет, дрУги! Я коротко и по делу. Всего пара «говорящих» фоток. Порадовал жену. В реале смотрится…

Держу в руке LT1210…
Не смотря на все неувязки, не смотря на слюни злопыхателей, не смотря на волшебную таможню (дай ей…

«Red Dragon» — часы на газоразрядных индикаторах ИН-14 + PIC16F628A…
Здравствуйте, уважаемые читатели журнала Datagor.ru! Предлагаю вам историю создания часов на…

Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике. А. В. Белов…
А. В. Белов Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике Данная книга представляет собой…

Простой прибор для подбора пар мощных транзисторов…
Предельно простое, но удобное устройство для подбора пар кремниевых транзисторов средней и большой…

Печатная плата

Двухсторонняя печатная плата имеет размеры 109 × 23 мм. В бесплатной версии среды проектирования печатных плат Eagle в библиотеке компонентов отсутствуют семисегментные светодиодные индикаторы, поэтому они были нарисованы автором вручную. Как видно на фотографиях (Рисунки 5, 6, 7) авторского варианта печатной платы, дополнительно необходимо выполнить несколько соединений монтажным проводом. Одно соединение на лицевой стороне платы – питание на вывод Vcc микроконтроллера (через отверстие в плате). Еще два соединения на нижней стороне платы, которые используются для подключения выводов сегмента десятичной точки индикаторов в 4 и 7 разряде через резисторы 330 Ом на «землю». Для внутрисхемного программирования микроконтроллера автор использовал 6-выводный разъем (на схеме это разъем изображен в виде составного JP3 и JP4), расположенный в верхней части печатной платы. Этот разъем не обязательно припаивать к плате, микроконтроллер можно запрограммировать любым доступным способом.

О приборе

Частотомер — полезный прибор в лаборатории радиолюбителя (особенно, при отсутствии осциллографа).
Кроме частотомера лично мне часто недоставало тестера кварцевых резонаторов — слишком много стало приходить брака из Китая. Не раз случалось такое,
что собираешь устройство, программируешь микроконтроллер, записываешь фьюзы, чтобы он тактировался от внешнего кварца и всё — после записи фьюзов
программатор перестаёт видеть МК. Причина — «битый» кварц, реже — «глючный» микроконтроллер (или заботливо перемаркированый китайцами с добавлением,
например, буквы “А» на конце). И таких неисправных кварцев мне попадалось до 5% из партии.
Кстати, достаточно известный китайский набор частотомера с тестером кварцев на PIC-микроконтроллере и светодиодном дисплее с Алиэкспресса мне
категорически не понравился, т.к. часто вместо частоты показывал то ли погоду в Зимбабве, то ли частоты «неинтересных» гармоник
(ну или это мне не повезло).

Прибор имеет 9 режимов измерения:

1. Измерение частоты с предделителем на 16, время измерения — 0.25 сек, результат в Гц.
2. Измерение частоты без предделителя, время измерения — 0.25 сек, результат в Гц.
3. Измерение периода следования импульсов и вычисление частоты на его основе, результат в 0.01 Гц.
4. Изменение циклов в минуту (без предделителя), вычисляемых по измеренному периоду, результат в rpm.
5. Измерение длительности полного цикла, результат в микросекундах.
6. Измерение длительности высокого полупериода, результат в микросекундах.
7. Измерение длительности низкого полупериода, результат в микросекундах .
8. Длительность высокого полупериода в процентах.
9. Длительность низкого полупериода в процентах.