Данный прибор представляет собой сочетание четырехразрядного цифрового низкочастотного частотомера и генератора синусоидального низкочастотного напряжения. Частотомер может использоваться как шкала внутреннего генератора НЧ, так и измерять частоту внешнего сигнала. Этот прибор, в сочетании с низкочастотным милливольтметром и самодельным осциллографом может стать основой низкочастотного измерительного комплекса.
Технические характеристики генератора.1. Диапазоны генерируемых частот :
№1 ............ 20-200 Гц.
№2 ......... 200-2000 Гц.
№3 ......... 2000-20000 Гц.
2. Выходное напряжение НЧ......... 0,75V.
3. Неравномерность АЧХ во всем диапазоне (20-20000 Гц) не более......... 1,0 dB.
4. КНИ не более............................ 0,8%. (На частоте до 10000 Гц не более 0,5%).
Технические характеристики частотомера.1. Диапазоны измеряемых частот:
х1 ............ 1...9999 Гц.
х10.......... 10...99990Гц.
2. Разрядность...................4 разряда.
3. Чувствительность входа........... 0,05V.
4. Максимальный входной сигнал ... 50V.
5. Время измерения в «х1».......... 1 сек.
6. Время измерения в «х10».......0,1 сек.
7. Время индикации в «х1»..........1,56 сек.
в «х10» ......1,18 сек.
8. Входное сопротивление..........100 kOm.
Изучение схемы начнем с частотомера. Здесь есть несколько необычных схемных решений. Частотомер четырехразрядный. Измерительный счетчик выполнен на десятичных счетчиках-дешифраторах К176ИЕ4 (D2-D5), нагруженных на семисегментные светодиодные индикаторы типа АЛС324Б1 (с общим анодом).
Входной усилитель - формирователь выполнен на транзисторах VT1 и VT2. Первый транзистор служит для усиления слабых сигналов, поступающих на вход частотомера. Диоды VD1 и VD2 ограничивают уровень сильных сигналов, образуя своим сопротивлением совместно с резистором R1 делитель, который начинает работать при уровне входного сигнала более 0,3-0,5V. На транзисторе VT2 выполнен формирователь импульсов.
Транзистор включен по схеме ключа и открывается при достижении напряжения на его пороге некоторого уровня (около 0,5V). В результате входное напряжение синусоидальной или какой-то другой формы преобразуется в импульсное На элементе D1.1 выполнен логический ключ, регулирующий прохождение импульсов с коллектора VT2 на счетный вход младшего разряда измерительного счетчика (вход D2).
Устройство управления выполнено на счетчике D5 и остальных элементах D1. На элементах D1.2 и D1.3 выполнен триггер, регулирующий длительность импульсов, в течение которых происходит индикация результата измерения. На элементе D1.4 выполнен формирователь импульса сброса измерительного счетчика.
В качестве образцовой частоты для данного частотомера используется частота электросети 50 Гц. Стабильность, конечно, получается ниже, чем при использовании кварцевого генератора. Но, этот частотомер низкочастотный и содержит всего четыре разряда, так что стандартной стабильности частоты электросети для него вполне достаточно.
Переменное напряжение 50 Гц снимается с одной из обмоток силового трансформатора Т1, служащего основой источника питания. Это напряжение через делитель на резисторах R10-R9 и ограничитель отрицательной полуволны на диоде VD9 поступает на формирователь логических импульсов, сделанный по ключевой схеме на транзисторе VT3.
Конденсатор С6 с резистором R10 образует ФНЧ, подавляющий всевозможные высокочастотные наводки, которые могут бьггь в электросети и могут повлиять на формирование измерительного временного интервала.
Полученное импульсное напряжение частотой 50 Гц поступает на счетчик D6. Задача этого счетчика в формировании измерительного интервала времени, в течение которого происходит подсчет импульсов, полученных из входного сигнала, частоту которого нужно измерить. В диапазоне «х10» этот промежуток времени должен составлять 0,1 секунды, а в диапазоне «х1» - 1 секунду.
Предположим, в исходном состоянии счетчик D6 в нулевом положении, а на выходе элемента D1.3, - логический ноль. Это приводит к открыванию элемента D1.1 и проходу через него импульсов на вход измерительного счетчика. Одновременно, происходит счет счетчиком D6 импульсов частотой 50 Гц. Если переключатель S2 находится в положении «х10», то через пять импульсов, следующих с частотой 50 Гц (то есть, через 0,1 сек ), на его выводах 9 и 6 появятся единицы.
Это приведет к закрыванию диодов VD3 и VD5 и поступлению напряжения уровня логической единицы через R5 на вывод 12 D1.2. Триггер на элементах D1.2 и D1.3 совместно с счетчиком D6 образует одновибратор, и с выхода D1.3 формирует фронт положительного импульса в течение которого происходит закрывание элемента D1.1 и открывание транзисторного ключа VT4-VT5, через который подается питание на светодиодные семисегментные индикаторы. Начинается время индикации.
Счетчик D6 продолжает считать, и как только, на его выводе 13 появляется единица цепь С4-R7 формирует короткий положительный импульс, который переключает триггер в нулевое состояние. Время индикации завершается. После завершения времени индикации, по спаду импульса, сформированного триггером на элементах D1.2-D1.3, происходит одновременное открывание элемента D1.1, выключение индикаторов ключом VT4-VT5 и формирование короткого импульса обнуления формирователем на элементе D1.4 и цепи C5-R8, которым производится обнуление измерительного счетчика в начале периода измерения.
Недостаток данного способа обнуления в том, что импульс обнуления попадает в период измерения и период измерения, фактически, уменьшается на длительность этого импульса. Но, длительность этого импульса настолько мала, что, практически не влияет на показания четырехразрядного низкочастотного частотомера.
