周波数計-LCDディスプレイ付きデジタルスケール。スキーム、説明

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周波数メーター - LCD ディスプレイ付きデジタルスケール。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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アマチュア無線の構築は測定機器がなければ不可能です。シンプルなデジタル周波数カウンターは、PIC コントローラーを使用して組み立てることができます。この記事で提案するデバイスのバージョンを使用すると、受信機やトランシーバーのデジタルスケールとして使用できます。この装置は、ラジオ誌の 2002 年 XNUMX 月号に掲載された著者の以前の設計に基づいて開発されました。新しいバージョンのデバイスで LCD インジケータを使用することにより、消費電流の削減、放射干渉のレベルの削減、寸法の縮小が可能になり、デバイスの回路と設計も簡素化できました。

この設計では純粋に電気的パラメータの改善に加えて、技術的なパラメータも改善されました。 PIC コントローラーがインジケーターをスキャンする日常的な作業から解放されたことで、基準水晶発振器の許容周波数の範囲を拡大し、校正プロセスを大幅に簡素化することができました。周波数計の主なパラメータを LED インジケータの設計と比較して表に示します。 1.

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40 MHz を超える周波数は、任意の分周比 (2 ～ 255 の範囲) の外部マイクロ波分周器を使用して測定できます。デバイスをデジタルスケールとして使用する場合、15 ～ 0 MHz の範囲の最大 800 の中間周波数を不揮発性メモリに記録できます。それらの値は最大 100 Hz の精度で入力され、ユーザーはデバイスのフロントパネルにある XNUMX つのボタンを使用していつでも変更できます。この場合、インジケーターの読み取り値は次の式によって決定されます。

フィン Kd ±Fp

ここで、Fin - 入力周波数。 Kd - 外部分周器の分周係数。 Fp - 中間周波数。

デジタルスケールとして使用する場合、測定時間は0,1秒または1秒です。 10 秒の制限は、比較的低い周波数を正確に測定するためのものです。デジタルスケールの場合、そのような精度は必要ないため、10 秒の限界での読み取り値は式 [Fin・Kd] によって決定されます。

周波数計はソフトウェア校正の可能性を提供し、これにより 1 ～ 20 MHz の範囲の任意の水晶振動子の使用が可能になります。すべての中間周波数の値、使用される外部分周器の分周係数、および校正定数は、追加のデバイスを使用せずにユーザーが変更できます。これらはコントローラの不揮発性メモリに保存されます。周波数メーターの動作原理は古典的なもので、一定の時間間隔における入力信号のパルス数を測定します。

装置の概略図を図に示します。 1. 入力シェイパーの帯域幅は 10 Hz ～ 100 MHz です。ただし、DD2 コントローラに組み込まれている分周器の速度により、測定周波数の上限は 40 ～ 50 MHz に制限されます。正弦波信号の下限は、コンデンサ C1 と C5 の静電容量によって決まります。ダイオード VD1、VD2 は、高電圧が入力に入力されたときに電界効果トランジスタを故障から保護します。シュミットトリガ DD5 の使用により、比較的単純な回路と 1.1 つの 16 V 電源のみからの電源を備えた入力ドライバの高いパラメータが得られました。生成されたパルスはその出力から PIC625CEXNUMX コントローラーに送信されます。

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このデバイスは、フロントパネルに表示される 1 つのボタンと 3 つのスイッチによって制御されます。ボタンSB1～SB0,1は測定時間を切り替えるボタンです。 SB2 を押すと制限は 3 秒になり、SB1 または SB10 を押すと制限はそれぞれ 0,1 または 1 秒になります。新しい値は 10 の後にインジケーターに表示されます。 SB1、SB2、または SB3 を放してから XNUMX 秒または XNUMX 秒後。これらのボタンのいずれかを押し続けると、現在の周波数値がインジケーターに固定されます。

周波数計はPANA-PHONE電話機のKO-4VタイプのLCD表示器を使用しています。これは、NT1613「Holtek」コントローラに基づいて作成され、Zelenograd 社「Telesystems」によって製造されています。 10 桁、効率性、管理の容易さといった利点のほかに、16 文字しか表示できず、小数点がないという重大な欠点もあります。したがって、表示された情報を認識しやすくするために、インジケータ上の数百ヘルツは空の見慣れたキロヘルツ単位から分離されています。 1 つの LED HL3 ～ HL4 は含まれる測定限界を示し、HL1,5 LED は XNUMX V ツェナーダイオードとして使用されます。

スイッチSA5の閉状態は、外部マイクロ波分割器を備えた装置の動作に対応し、開状態は外部マイクロ波分割器なしでの動作に対応する。デバイダーを使用する場合、最下位桁の価格は表に従って変わります。 2.

周波数計-LCDディスプレイ付きデジタルスケール

スイッチ SA1 ～ SA4 は、事前にプログラムされた 15 個の IF 値の 1 つを選択するために使用されます。対応する IF 番号はコード 2-4-8-1 でダイヤルされます。スイッチ SA4 ～ SA0 が開いている場合、IF は 5 (周波数カウンタモード) です。 SAXNUMX リード線は、マイクロ波分配器を含むコネクタの自由接点に接続されます。これらのコンタクト間のコネクタの嵌合部分にはジャンパが取り付けられています。これにより、分配器の接続が自動的に決定される。必要に応じて、インバータと分配器を選択するための DIP スイッチをボードに取り付けることができます。

トランジスタ VT1 - 絶縁ゲート、n 型チャネル、ドレイン電流 0 mA でゲート・ソース間電圧 2.. .5 V の電界効果 - KP305A - V。 KP31 ZA.B; カットオフ周波数が少なくとも 2 MHz の VT3、VT316 - KT368、KT600 など。 DD1 - 74AC14 は KR1554TL2 または TLZ に置き換えることができます。後者の場合、プリント基板の図面を修正する必要があります。すべての DD1 要素の未使用の入力は、+5 V バスに接続する必要があります。この回路で TTL アナログを使用することは、動作周波数の上限 (最大 10 ～ 15 MHz) を大幅に低下させるため、望ましくありません。

周波数計のプリント基板の図を図に示します。 2. 導体側面に表示器 HG1、ボタン SB1 ～ SB3、リミット表示 LED HL1 ～ HL3 が配置されています。スイッチSA1～SA5は部品側と導体側の両方に設置可能です。デバイスが発する干渉のレベルは低いにもかかわらず、特に受信機と組み合わせてデジタルスケールとして使用する場合には、デバイスをシールドすることが依然として望ましい。電源として、電圧 7,5 ～ 14 V、電流 50 mA までの任意の非安定化電源を使用できます。スイッチング電源やトランスレス電源は推奨しません。

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周波数計を確立するには、トランジスタ VT1、VT2 の電流を約 5 mA に設定します。抵抗R2を選択することで設定します。 VT2 コレクタの電圧は約 3,6 V である必要があります。その後、調整された抵抗 R7 を使用して、高周波数でのデバイスの最大感度が達成されます。 VT3 コレクタの電圧は約 2,5 V である必要があります。

周波数計を製造して性能を確認した後、そのパラメータの必要な値をすべて設定する必要があります。ボタンSB1～SB3でサービスモードに設定します。このモードに入るには、これら 1 つのボタンを同時に押します。この場合、インジケーターには測定時間の値が表示されます。これは、デバイスの電源が入ったときにデフォルトで選択されます。ボタン SB2 または SB0,1 を押すと、1 つの値のいずれかを選択できます - 10; 3 秒または 1 秒。その後、SB2を押します。この場合、選択した値は不揮発性メモリに保存され、インジケータはデバイスで使用されるマイクロ波分周器の分周係数の値を示します。 SB3 または SB1 を押して値を変更し、SB4 を押して選択を確定します。スイッチ SA1 ～ SA2 の 3 つ以上が閉じている場合、有効になっているインバーターの番号とその符号 (様式化された + または -) がインジケーターに表示されます。符号の選択は SB1 または SB2 で行い、SB100 を押すと選択が確定し、IF 値がインジケーターに表示され、再度 SB3 または SBXNUMX を押すことで変更できます。ボタンを押す時間とともに変化率が増加します。つまり、ボタンを長く押すほど、測定値の変化が速くなります。最下位ビットの価格は XNUMX Hz です。選択の確認は前のモードと同様で、SBXNUMX を押します。

その後、インジケーターに「------」の記号が表示されます。どのボタンも押さないと、約 3 秒後にデバイスは新しく選択したパラメータでの測定モードに切り替わります。校正モードに入るには、この 3 秒以内に SB1 ボタンを押します。この設計の校正プロセスは非常に簡素化されています。これを行うには、上記の中間周波数値を入力するのと同じ方法で、SB2 または SB1 ボタンを押して、クォーツ生成の真の周波数を入力するだけです。このモードではインジケーターの最下位桁の価格のみが 3 Hz です。希望の値を設定したら、SBXNUMX ボタンを押します。

周波数メーターはほぼすべての水晶共振子で動作しますが、約 4 MHz の値が最適です。周波数が低いと PIC コントローラのパフォーマンスが低下し、クロック周波数を上げると消費電流が増加しますが、あまりメリットはありません。この回路では、水晶は並列共振周波数で励起され、家庭用共振器では通常直列共振周波数が示されており、これは数キロヘルツ異なる場合があることに留意する必要があります。

例示的な周波数計をポイント XN1 に接続することにより、水晶共振子の真の生成周波数を決定できます。この場合、コンデンサ C8 は中間の位置にある必要があります。測定値は、40、4、000 などのように、000 Hz の倍数に最も近い値に四捨五入されます。

校正後、このデバイスと基準周波数計を、周波数 20 ～ 40 MHz、振幅 0,2 ～ 0,5 V の信号発生器に接続する必要があります。最終的に周波数読み取り値の正確な一致は、調整によって達成されます。コンデンサC8。変更の範囲が十分でない場合は、クォーツの周波数が間違って入力されているため、上記のように変更する必要があります。

マイクロコントローラーファームウェア

著者：Nikolai Khlyupin（RA4NAL）、Kirov

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