Απλά κυκλώματα μετρητή συχνότητας - αναλογικά σχέδια

Τα ακόλουθα απλά κυκλώματα μετρητών αναλογικών συχνοτήτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση συχνοτήτων που μπορεί να είναι ημιτονοειδές ή τετραγωνικό κύμα. Η συχνότητα εισόδου που πρόκειται να μετρηθεί πρέπει να είναι τουλάχιστον 25 mV RMS, για βέλτιστη ανίχνευση και μέτρηση.

Ο σχεδιασμός διευκολύνει ένα σχετικά μεγάλο εύρος μέτρησης συχνότητας, από 10 Hz έως 100 kHz, ανάλογα με τη ρύθμιση του διακόπτη επιλογής S1. Κάθε μία από τις προκαθορισμένες ρυθμίσεις των 20 k που σχετίζονται με το S1 a μπορεί να ρυθμιστεί ξεχωριστά για τη λήψη άλλων εύρους απόκλισης πλήρους κλίμακας συχνότητας στον μετρητή, όπως είναι επιθυμητό.

Η συνολική κατανάλωση αυτού του κυκλώματος μετρητή συχνότητας είναι μόνο 10 mA.

Οι τιμές των R1 και C1 αποφασίζουν την απόκλιση πλήρους κλίμακας στους σχετικούς μετρητές που χρησιμοποιούνται και θα μπορούσαν να επιλεγούν ανάλογα με τον μετρητή που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα. Οι τιμές θα μπορούσαν να καθοριστούν ανάλογα με τη βοήθεια του παρακάτω πίνακα:

Πώς λειτουργεί το κύκλωμα

Αναφερόμενοι στο διάγραμμα κυκλώματος του απλού μετρητή συχνότητας, 3 BJT στην πλευρά εισόδου λειτουργούν όπως ο ενισχυτής τάσης για την ενίσχυση της συχνότητας χαμηλής τάσης σε ορθογώνια κύματα 5 V, για να τροφοδοτήσουν την είσοδο του IC SN74121

Το IC SN74121 είναι ένας μονόστατος πολυ-δονητής με είσοδο Schmitt-trigger, ο οποίος επιτρέπει την επεξεργασία της συχνότητας εισόδου σε σωστά διαστατικούς παλμούς μιας βολής, των οποίων η μέση τιμή εξαρτάται άμεσα από τη συχνότητα του σήματος εισόδου.

Οι δίοδοι και το δίκτυο R1, C1 στον πείρο εξόδου του IC λειτουργούν σαν ενσωματωτής για τη μετατροπή της δονούμενης εξόδου του monostable σε ένα αρκετά σταθερό DC του οποίου η τιμή είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα του σήματος εισόδου.

Ως εκ τούτου, καθώς αυξάνεται η συχνότητα εισόδου, η τιμή της τάσης εξόδου αυξάνεται επίσης αναλογικά, η οποία ερμηνεύεται από μια αντίστοιχη παραμόρφωση στον μετρητή, και παρέχει μια άμεση ανάγνωση της συχνότητας.

Τα εξαρτήματα R / C που συνδέονται με τον διακόπτη επιλογής S1 καθορίζουν τον μονοσταθμό χρονισμό ON / OFF ενός μονής βολής, και αυτό με τη σειρά του αποφασίζει το εύρος για το οποίο ο χρονισμός καθίσταται καταλληλότερος, για να εξασφαλιστεί ένα εύρος ταιριάσματος στο μετρητή και ελάχιστη δόνηση στο βελόνα μετρητή.

Εναλλαγή εύρους

• a = 10 Hz είναι 100 Hz
• b = 100 Hz έως 1 kHz
• c = 1 khz έως 10 kHz
• d = 10 kHz έως 100 kHz

Κύκλωμα μετρητή ακριβείας συχνότητας πολλαπλών περιοχών

Μια βελτιωμένη έκδοση του πρώτου διαγράμματος κυκλώματος μετρητή συχνότητας εμφανίζεται στο παραπάνω σχήμα. Το τρανζίστορ εισόδου TR1 είναι ένα διασταύρωση-πύλη FET ακολουθούμενο από έναν περιοριστή τάσης. Η ιδέα επιτρέπει στο όργανο με μεγάλη αντίσταση εισόδου (εύρους ενός megohm) και ασφάλεια έναντι υπερφόρτωσης.

Ο διακόπτης S1 b κρατά απλώς το θετικό τερματικό ME1 του μετρητή «γειωμένο» για τις 6 διαμορφώσεις εύρους που ορίζονται στο S1 a και έτσι παρέχει τη διαδρομή εκφόρτισης για τον αντίστοιχο συμπυκνωτή εύρους όπως περιγράφεται στις παρατηρήσεις στο Σχ. 1. Τούτου λεχθέντος, στο έβδομο θέση, ο μετρητής και μια προκαθορισμένη αντίσταση, VR1, περιστρέφονται γύρω από τη δίοδο αναφοράς D7 του Zener.

Αυτή η προεπιλογή τροποποιείται κατά τη ρύθμιση για να παρέχει μια εκτροπή πλήρους κλίμακας μετρητή η οποία στη συνέχεια βαθμονομείται με ακρίβεια για το συγκεκριμένο επίπεδο αναφοράς. Αυτό είναι σημαντικό δεδομένου ότι οι δίοδοι Zener προσφέρουν μόνο τους ανοχή 5%. Όταν επιδιορθωθεί, αυτή η βαθμονόμηση ρυθμίζεται τελικά από έναν πίνακα ταμπλό ποτενσιόμετρο VR2 που παρέχει τον έλεγχο για όλες τις περιοχές συχνοτήτων.

Το υψηλότερο πλάτος της συχνότητας εισόδου που τοποθετείται στο f.e.t. Η πύλη περιορίζεται σε ± 2,7V περίπου μέσω του Δίοδοι Zener D1 και D2, συλλογικά με την αντίσταση R1.

Σε περίπτωση που το σήμα εισόδου είναι υψηλότερο από αυτήν την τιμή και στις δύο πολικότητες, το αντίστοιχο Zener θα στηρίξει την υπερβολική τάση σταθεροποιώντας το στα 2,7 V. Ο πυκνωτής C1 διευκολύνει ορισμένες αντιστάθμιση υψηλής συχνότητας.

Το FET έχει διαμορφωθεί σαν πηγή πηγής και το φορτίο πηγής R4 λειτουργεί ως λειτουργία φάσης της συχνότητας εισόδου. Το τρανζίστορ TR2 λειτουργεί σαν ένας απλός τετραγωνικός ενισχυτής του οποίου η έξοδος προκαλεί την ενεργοποίηση του τρανζίστορ TR3 και σύμφωνα με την εξήγηση που παρέχεται προηγουμένως.

Οι πυκνωτές φόρτισης για κάθε ένα εύρος συχνοτήτων 6 καθορίζονται με την τράπεζα διακοπτών S1a. Αυτοί οι πυκνωτές πρέπει να είναι εξαιρετικά σταθεροί και υψηλής ποιότητας, όπως ταντάλιο.

Αν και υποδεικνύονται ως μοναχικοί πυκνωτές στο διάγραμμα, αυτοί θα μπορούσαν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας μερικά παράλληλα μέρη. Ο πυκνωτής C5, για παράδειγμα, έχει κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας 39n και 8n2, συνολική χωρητικότητα 47n2, ενώ το C10 αποτελείται από 100p και 5-65p trimmer.

Διάταξη PCB

Ο σχεδιασμός κομματιού PCB και η επικάλυψη εξαρτήματος για το παραπάνω κύκλωμα μετρητή συχνότητας φαίνεται στα ακόλουθα σχήματα

Απλός μετρητής συχνότητας με χρήση IC 555

Η επόμενη αναλογική συσκευή μέτρησης συχνότητας είναι πιθανώς η πιο απλή αλλά διαθέτει μια αρκετά ακριβή ένδειξη συχνότητας στον προσαρτημένο μετρητή.

Ο μετρητής θα μπορούσε να είναι ο καθορισμένος τύπος κινούμενου πηνίου ή ένας ψηφιακός μετρητής σε σειρά 5 V DC

Το IC 555 είναι ενσύρματο ως στάνταρ μονοσταθερό κύκλωμα , του οποίου ο χρόνος εξόδου είναι σταθερός μέσω των στοιχείων R3, C2.

Για κάθε θετικό μισό κύκλο της συχνότητας εισόδου, το monostable ανάβει για το συγκεκριμένο χρονικό διάστημα όπως καθορίζεται από τα στοιχεία R3 / C2.

Τα μέρη R7, R8, C4, C5 στην έξοδο του IC λειτουργούν όπως σταθεροποιητής ή ολοκληρωτής για να επιτρέψουν στους μονοσταθούς παλμούς ON / OFF να είναι αρκετά σταθεροί DC για να το διαβάζει ο μετρητής χωρίς δονήσεις.

Αυτό επιτρέπει επίσης στην έξοδο να παράγει ένα μέσο συνεχές Dc που είναι άμεσα ανάλογο με το ρυθμό συχνότητας των παλμών εισόδου που τροφοδοτούνται στη βάση του Τ1.

Ωστόσο, το προκαθορισμένο R3 πρέπει να ρυθμιστεί κατάλληλα για διαφορετικές περιοχές συχνοτήτων έτσι ώστε η βελόνα του μετρητή να είναι αρκετά σταθερή και μια αύξηση ή μείωση της συχνότητας εισόδου προκαλεί ανάλογο ποσό εκτροπής σε αυτό το συγκεκριμένο εύρος.