Jednoduché obvody merača kmitočtu - analógové prevedenia

Nasledujúce jednoduché obvody analógových frekvenčných meračov je možné použiť na meranie frekvencií, ktoré môžu byť buď sínusové alebo obdĺžnikové. Pre optimálnu detekciu a meranie musí byť vstupná frekvencia, ktorá sa má merať, najmenej 25 mV RMS.

Konštrukcia umožňuje relatívne široký rozsah merania frekvencie, a to od 10 Hz do maximálne 100 kHz, v závislosti od nastavenia prepínača S1. Každé z 20 k prednastavených nastavení spojených so S1 a je možné individuálne upraviť tak, aby sa podľa potreby dosiahli ďalšie rozsahy výchylky frekvencie v plnom rozsahu stupnice.

Celková spotreba tohto obvodu merača frekvencie je iba 10 mA.

Hodnoty R1 a C1 rozhodujú o výchylke celej stupnice na príslušných použitých meračoch a je možné ich zvoliť v závislosti od použitého meradla v obvode. Hodnoty je možné príslušne opraviť pomocou nasledujúcej tabuľky:

Ako funguje obvod

S odkazom na schému zapojenia jednoduchého merača frekvencie fungujú 3 BJT na vstupnej strane ako napäťový zosilňovač na zosilnenie nízkonapäťovej frekvencie do 5 V obdĺžnikových vĺn, ktoré napájajú vstup IC SN74121.

IC SN74121 je monostabilný multivibrátor so Schmittovými spúšťacími vstupmi, ktorý umožňuje spracovanie vstupnej frekvencie na správne dimenzované jednorazové impulzy, ktorých priemerná hodnota priamo závisí od frekvencie vstupného signálu.

Diódy a sieť R1, C1 na výstupnom kolíku integrovaného obvodu pracujú ako integrátor na premenu vibračného výstupu monostabilného na primerane stabilný jednosmerný prúd, ktorého hodnota je priamo úmerná frekvencii vstupného signálu.

So stúpajúcou vstupnou frekvenciou teda proporcionálne stúpa aj hodnota výstupného napätia, čo sa interpretuje zodpovedajúcim vychýlením meradla a poskytuje priame čítanie frekvencie.

Komponenty R / C spojené s prepínačom S1 určujú monostabilné jednorazové časovanie ON / OFF a to zase rozhoduje o rozsahu, pre ktorý sa časovanie stáva najvhodnejším, aby sa zabezpečil zhodný rozsah na merači a minimálne vibrácie na metrová ihla.

Prepnúť 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

Obvod presného frekvenčného merača s viacerými rozsahmi

Vylepšená verzia prvej schémy zapojenia frekvenčného merača je zobrazená na obrázku vyššie. Vstupný tranzistor TR1 je a spojovacia brána FET nasledovaný obmedzovačom napätia. Koncepcia umožňuje prístroj s veľkou vstupnou impedanciou (v rozsahu jedného megohmu) a bezpečnosťou proti preťaženiu.

Spínací banka S1b jednoducho drží kladnú svorku merača ME1 „uzemnenú“ pre 6 konfigurácií rozsahu určených na S1a a dodáva tak výbojovú cestu pre zodpovedajúci kondenzátor rozsahu, ako je uvedené v poznámkach k obr. 1. To znamená, že na siedmom miesto, merač a prednastavený odpor, VR1, sú prepnuté okolo Zenerovej referenčnej diódy D7.

Táto predvoľba je vylepšená počas nastavovania, aby sa dosiahlo úplné vychýlenie meradla, ktoré je potom presne kalibrované pre konkrétnu referenčnú úroveň. To je dôležité, pretože samotné Zenerove diódy ponúkajú 5% toleranciu. Po oprave bude táto kalibrácia nakoniec riadená z panela palubnej dosky potenciometer VR2, ktorá poskytuje riadenie pre všetky frekvenčné rozsahy.

Najvyššia amplitúda vstupnej frekvencie umiestnenej na f.e.t. brána je obmedzená na približne ± 2,7 V cez Zenerove diódy D1 a D2, spoločne s odporom R1.

V prípade, že je vstupný signál v obidvoch polaritách vyšší ako táto hodnota, príslušný Zener uzemní nadmerné napätie a stabilizuje ho na 2,7 V. Kondenzátor C1 umožňuje určitú vysokofrekvenčnú kompenzáciu.

FET je nakonfigurovaný ako sledovač zdroja a zaťaženie zdroja R4 funguje ako fázový režim vstupnej frekvencie. Tranzistor TR2 funguje ako priamy štvorcový zosilňovač, ktorého výstup spôsobí zapnutie tranzistora TR3 a podľa vyššie uvedeného vysvetlenia.

Nabíjacie kondenzátory pre každých 6 frekvenčných rozsahov sa určujú pomocou spínacej banky S1a. Tieto kondenzátory musia byť extrémne stabilné a vysoko kvalitné, napríklad tantal.

Aj keď sú na diagrame označené ako solitárne kondenzátory, je možné ich vyrobiť pomocou niekoľkých paralelne zapojených častí. Napríklad kondenzátor C5 je vyrobený s použitím 39n a 8n2, s celkovou kapacitou 47n2, zatiaľ čo C10 pozostáva z trimera 100p a 5-65p.

Rozloženie DPS

Dizajn dráhy PCB a prekrytie komponentov pre vyššie zobrazený obvod merača frekvencie sú zobrazené na nasledujúcich obrázkoch

Jednoduchý merač frekvencie využívajúci IC 555

Nasledujúce analógové zariadenie na meranie frekvencie je pravdepodobne najjednoduchšie, ale je vybavené primerane presným čítaním frekvencie na pripojenom merači.

Meračom môže byť špecifikovaný typ pohyblivej cievky alebo digitálny merač nastavený na rozsah 5 V DC

IC 555 je štandardne zapojený monostabilný obvod , ktorého výstupný čas zapnutia je fixovaný prostredníctvom komponentov R3, C2.

Pre každý kladný polovičný cyklus vstupnej frekvencie sa monostabilita zapne na konkrétny čas stanovený prvkami R3 / C2.

Časti R7, R8, C4, C5 na výstupe integrovaného obvodu pracujú ako stabilizátor alebo integrátor, aby umožnili monostabilným impulzom ON / OFF byť primerane stabilným jednosmerným prúdom, aby ich merač mohol čítať bez vibrácií.

To tiež umožňuje, aby výstup produkoval priemerný spojitý Dc, ktorý je priamo úmerný frekvenčnej frekvencii vstupných impulzov privádzaných na základňu T1.

Avšak predvoľba R3 musí byť správne nastavená pre rôzne rozsahy frekvencií tak, aby bola ručička meracieho prístroja pomerne stabilná a zvýšenie alebo zníženie vstupnej frekvencie spôsobí proporcionálne množstvo vychýlenia v tomto konkrétnom rozsahu.