Jednoduché obvody měřiče frekvence - analogové provedení

Následující jednoduché obvody analogového kmitočtu lze použít k měření frekvencí, které mohou být sinusové nebo obdélníkové. Pro optimální detekci a měření musí být vstupní frekvence, která má být měřena, alespoň 25 mV RMS.

Konstrukce umožňuje relativně široký rozsah měření frekvence, od 10 Hz do maximálně 100 kHz, v závislosti na nastavení přepínače S1. Každé z 20 k přednastavených nastavení souvisejících se S1 a lze individuálně upravit pro získání dalších rozsahů výchylky kmitočtu celé stupnice podle potřeby.

Celková spotřeba tohoto obvodu měřiče kmitočtu je pouze 10 mA.

Hodnoty R1 a C1 rozhodují o výchylce celého rozsahu na příslušných použitých měřičích a lze je zvolit v závislosti na měřiči použitém v obvodu. Hodnoty lze odpovídajícím způsobem opravit pomocí následující tabulky:

Jak obvod funguje

S odkazem na schéma zapojení jednoduchého měřiče kmitočtu fungují 3 BJT na vstupní straně jako napěťový zesilovač pro zesílení nízkonapěťové frekvence do obdélníkových vln 5 V, aby napájely vstup IC SN74121

IC SN74121 je monostabilní multivibrátor se Schmittovými spouštěcími vstupy, který umožňuje zpracování vstupní frekvence na správně dimenzované jednorázové pulsy, jejichž průměrná hodnota přímo závisí na frekvenci vstupního signálu.

Diody a síť R1, C1 na výstupním pinu IC fungují jako integrátor pro převod vibračního výstupu monostabilního na přiměřeně stabilní stejnosměrný proud, jehož hodnota je přímo úměrná frekvenci vstupního signálu.

Se zvyšujícím se vstupním kmitočtem tedy úměrně stoupá také hodnota výstupního napětí, což je interpretováno odpovídajícím vychýlením měřiče a poskytuje přímé odečítání kmitočtu.

Komponenty R / C spojené s přepínačem S1 určují monostabilní jednorázové časování ZAP / VYP, a to zase rozhoduje o rozsahu, pro který se časování stává nejvhodnějším, aby se zajistil odpovídající rozsah na měřiči a minimální vibrace na metrová jehla.

Přepnout rozsah

• a = 10 Hz je 100 Hz
• b = 100 Hz až 1 kHz
• c = 1 kHz až 10 kHz
• d = 10 kHz až 100 kHz

Přesný obvod měřiče frekvence s více rozsahy

Vylepšená verze prvního schématu zapojení měřiče kmitočtu je zobrazena na obrázku výše. Vstupní tranzistor TR1 je a spojovací brána FET následovaný omezovačem napětí. Koncept umožňuje přístroj s velkou vstupní impedancí (rozsah jednoho megohmu) a bezpečností proti přetížení.

Přepínací banka S1 b jednoduše drží kladnou svorku měřiče ME1 „uzemněnou“ pro 6 konfigurací rozsahu určených na S1 a, a tak dodává výbojovou cestu pro odpovídající kondenzátor rozsahu, jak je uvedeno v poznámkách k Obr. místo, měřič a přednastavený odpor VR1 se přepínají kolem Zenerovy diody D7.

Tato předvolba je během nastavování vylepšena, aby poskytla vychýlení celého rozsahu měřiče, které je pak přesně kalibrováno pro tuto konkrétní referenční úroveň. To je důležité, protože Zenerovy diody samy nabízejí 5% toleranci. Po opravě se tato kalibrace nakonec řídí z panelu palubní desky potenciometr VR2, který poskytuje ovládání pro všechny frekvenční rozsahy.

Nejvyšší amplituda vstupní frekvence umístěná na f.e.t. brána je omezena na přibližně ± 2,7 V skrz Zenerovy diody D1 a D2, společně s odporem R1.

V případě, že je vstupní signál vyšší než tato hodnota v obou polaritách, příslušný Zener uzemní nadměrné napětí a stabilizuje jej na 2,7 V. Kondenzátor C1 usnadňuje určitou vysokofrekvenční kompenzaci.

FET je konfigurován jako sledovač zdroje a zátěž zdroje R4 funguje jako fázový režim vstupní frekvence. Tranzistor TR2 funguje jako přímý čtvercový zesilovač, jehož výstup způsobí zapnutí tranzistoru TR3 a podle výše uvedeného vysvětlení.

Nabíjecí kondenzátory pro každých 6 frekvenčních rozsahů jsou určovány pomocí přepínače bank S1a. Tyto kondenzátory musí být extrémně stabilní a vysoce kvalitní, jako je tantal.

Ačkoli jsou v diagramu označeny jako solitární kondenzátory, mohly být vyrobeny pomocí několika paralelních částí. Například kondenzátor C5 je postaven na 39n a 8n2, celková kapacita je 47n2, zatímco C10 se skládá z trimeru 100p a 5-65p.

Rozložení PCB

Konstrukce dráhy PCB a překrytí komponent pro výše zobrazený obvod měřiče kmitočtu je znázorněno na následujících obrázcích

Jednoduchý měřič frekvence využívající IC 555

Další analogové zařízení pro měření frekvence je pravděpodobně nejjednodušší, přesto je vybaveno přiměřeně přesným odečtem frekvence na připojeném měřiči.

Měřičem může být specifikovaný typ pohyblivé cívky nebo digitální měřič nastavený na rozsah 5 V DC

IC 555 je standardně zapojen monostabilní obvod , jehož čas zapnutí je fixován prostřednictvím komponent R3, C2.

Pro každý kladný poloviční cyklus vstupní frekvence se monostabilní zapne na specifickou dobu určenou prvky R3 / C2.

Části R7, R8, C4, C5 na výstupu integrovaného obvodu fungují jako stabilizátor nebo integrátor, aby monostabilní impulsy ON / OFF umožňovaly přiměřeně stabilní stejnosměrný proud, aby jej měřič mohl číst bez vibrací.

To také umožňuje výstupu produkovat průměrný spojitý Dc, který je přímo úměrný frekvenční frekvenci vstupních pulzů přiváděných na základnu T1.

Přednastavený R3 však musí být správně nastaven pro různé rozsahy frekvencí tak, aby jehla měřiče byla poměrně stabilní a zvýšení nebo snížení vstupní frekvence způsobí úměrné množství výchylky v tomto konkrétním rozsahu.