Частотомер на микросхемах серии К176

29.05.2010 19:13

Этот вариант частотомера — пятиразрядный, что позволяет без какой-либо дополнительной коммутации измерять частоту электри¬ческих колебаний от нескольких десятков до У9 У99 1ц (100 кГц). Амплитуда сигнала, подаваемого на вход прибора, должна Оыть не менее 0,5 В и не более 30 В.
Принципиальная схема частотомера представлена на рис. 88, Сиг¬нал, частоту которого надо измерять, через гнезда XS1, XS2 «Вход» и конденсатор С1 поступает на вход формирователя, образованного полевым транзистором VT1 и биполярными транзисторами VT2, VT3. Непосредственная связь биполярных транзисторов разной структуры с истоковой и стоковой цепями полевого транзистора обеспечивает формирователю триггерный режим работы. В результате на коллек¬торе транзистора VT3 этого узла формируются импульсы прямо¬угольной формы, частота следования которых точно соответствует частоте входного сигнала, Входное сопротивление формирователя около 10 МОы, частотная полоса —от единиц герц до 30 МГц, ко-»ффнциснт усиления— около 10.

С выхода формирователя сигнал поступает на верхний по схеме вход элемента 2ИЛИ-НЕ DD3 4, выполняющего функцию электронного клапана. И, если этот клапан открыт (при напряжении низкого уровня на нижнем входе), то на его выходе, а значит, на входе пятиразрядного счетчика, образованного микросхемами DD4—DD8, появляются импульсы преобразованного сигнала. Логи¬ческое состояние микросхем счетчика импульсов отображают со¬ответствующие им семиэлементные люминесцентные индикаторы HG1—HG5. Нижний вход электронного клапана подключен к выходу форми¬рователя измерительного временного интервала, равного 1 с. Поэто¬му цифровые индикаторы высвечивают число импульсов, прошедших за это время через клапан к счетчику, то есть входную частоту в единицах герц.
Функцию генератора импульсов и делителя частоты до значения 1 Гц, необходимого для формирования временных интервалов и им¬пульсов обнуления счетчика по окончании времени индикации резуль¬тата измерения, выполняет знакомая вам микросхема К176ИЕ5 DD1. Исходная частота генератора (32 768 Гц) определяется собственной частотой кварцевого резонатора ZQ1 и конденсаторами СЗ, С4. Ча¬стота импульсов 1 Гц, формируемых на выходе 15 (вывод 5) этой микросхемы, и служит образцовой. Узел управления цикличной работой частотомера образуют D-трштеры DD2.1 и DD2.2 и логические элементы 2ИЛИ-НЕ DD3.1, DD3.2. Эти элементы работают в генераторе импульсов запуска вре¬мени индикации, длительность которых можно регулировать перемен¬ным резистором R9. Элемент DD3.3 используется в качестве ключа в цепи обнуления счетчика. Напомним логику действия элемента 2ИЛИ-НЕ: при напряжении высокого уровня на любом из его входов на выходе будет напряжение низкого уровня. Работу устройства управления иллюстрируют временные диаграм¬мы, показанные на рис. 89. С выхода 15 микросхемы DD1 на вход С триггера DD2.2 непрерывно поступают импульсы образцовой ча¬стоты (диаграмма а), а на такой же вход триггера DD2.1—импульсы генератора запуска, собранного на элементах DD3.1 и DD3.2 (диа¬грамма б). За исходный примем момент, когда оба триггера нахо¬дятся в нулевом состоянии. В это время напряжение высокого уровня с инверсного выхода триггера DD2.2 поступает на нижний вход эле¬ктронного клапана DD3.4 и закрывает его. С этого момента пре¬кращается прохождение через клапан импульсов сигнала измеряе¬мой частоты на вход счетчика DD4—DD8.
С появлением на входе С триггера DD2.1 импульса генератора запуска этот триггер переключается в единичное состояние и на¬пряжением высокого уровня на прямом выходе подготавливает к дальнейшей работе триггер DD2.2. Одновременно на верхнем входе элемента DD3.3, соединенном с инверсным выходом триггера DD2.1, появляется напряжение низкого уровня. Очередной импульс гене¬ратора образцовой частоты переключает в единичное состояние триггер DD2.2. Теперь на инверсном выходе этого триггера и на нижнем входе элемента DD3.4 будет напряжение низкого уровня, которое открывает электронный клапан и тем самым разрешает прохождение через него импульсов сигнала измеряемой частоты.
Но прямой выход триггера DD2.2 соединен с входом R триггера DD2.1. Следовательно, когда триггер DD2.2 оказывается в единич¬ном состоянии, он напряжением высокого уровня на прямом выходе переключает триггер DD2.1 в нулевое состояние и удерживает его в нем до тех пор, пока длится измерительный интервал. Очередной импульс образцовой чамоты переключает триггер DD2.2 по входу С нулевое состояние, и напряжение высокого уровня с инверсного ■ыхода триггера закрывает электронный клапан. В результате пре¬кращается прохождение импульсов сигнала измеряемой частоты к счетчику и начинается цифровая индикация результатов измерения (диаграммы д, ж).

Каждому интервалу измерительного времени предшествует по¬явление на входе R счетчиков DD4—DD8 кратковременного импуль¬са высокого уровня (диаграмма г), переключающего счетчики в ну¬левое состояние. Именно с этого момента и начинается цикл счет — индикация работы частотомера. Импульс обнуления формируется на выходе элемента DD3.3 в момент совпадения на его входах сигналов низкого уровня.
Длительность времени индикации результата измерения в преде¬лах 2... 5 с можно (по желанию) устанавливать переменным резис¬тором R9 генератора запуска.
Счетчик-дешифратор DD4 и индикатор HG1 образуют младший счетный разряд, а счетчик-дешифратор DD8 и индикатор HQ5 — старший разряд частотомера. Поэтому в цифровом табло прибора индикатор HG5 нужно располагать первым слева, a H;GI — послед¬ним справа в ряду индикаторов.

Внешний вид этого варианта частотомера и размещение деталей в его корпусе показаны на рис. 90. Через прямоугольное окно в ли¬цевой панели, прикрытое изнутри пластиной из зеленого прозрачно¬го органического стекла, видны светящиеся цифры индикаторов. На правой половине лицевой панели—ручка переменного резистора R9 генератора импульсов запуска и кнопочный выключатель питания SB1. Входные гнезда XS1 и XS2 расположены слева внизу. Все другие детали прибора смонтированы на двух печатных платах размерами 115X60 мм из фольгированного стеклотекстолита толщи¬ной 1 мм. На одной из них (рис. 91) смонтированы все детали, от¬носящиеся к формирователю импульсного напряжения, источнику об¬разцовой частоты и устройству управления, на другой (рис. 92) — счетчики DD4—DD8 и цифровые индикаторы HG1—HG5. Проволоч¬ные выводы индикаторов, баллоны которых размещены вертикально, припаяны к контактным площадкам у выходов счетчиков (на рис. 92 выводы обозначены стрелками). На первой из этих плат расстояние между рядами отверстий микросхемы DD3 увеличено до 12 мм. Кро¬ме деталей, на этой плате надо установить пять проволочных пере¬мычек (на рис. 91 они показаны штриховыми линиями).

Все постоянные резисторы — МЛТ, переменный резистор R9 — СП1-1. Конденсаторы С2 и С6, блокирующие цепь питания микро¬схем, могут быть КЛС или К73-17, СЗ — керамический КТ-1 или КМ, подстроечный С 4— КПК-МП. Неполярный конденсатор С5 — К53-1А (его можно заменить набором конденсаторов К73-17 суммарной ем¬костью 1...1.5 мкФ). Выключатель питания SB1—П2К с возвра¬том кнопки повторным напряжением.
Полевой транзистор (VT1) может быть с буквенными индексами Д, Е или Ж. Его можно заменить транзистором КП306А, соединив его второй затвор с выводом истока через резистор сопротивлением 100 кОм.
Микросхему К176ИЕ5 (DD1) можно заменить на подобную ей К176ИЕ12 — она использовалась в секундомере, — для чего придется скорректировать рисунок печатных проводников в соответствии с ее цоколевкой.
Для питания прибора можно использовать аккумуляторную бата¬рею 7Д-0,1 (GB1) или батарею «Корунд» и один элемент 373 (G1). После оборки прибора, прежде всего, надо тщательно сверить монтаж с 'Принципиальной схемой, прочистить и промыть спиртом или бензином участки плат между соседними проводниками, то¬конесущими площадками выводов микросхем, транзисторов (осо¬бенно полевого) формирователя импульсов. При безошибочном монтаже и правильном соединении между собой монтажных плат при налаживании может потребоваться лишь подстройка частоты генератора на микросхеме DD1. Грубо частоту генератора под¬страивают подборкой конденсатора СЗ, а точно — подстроечным конденсатором С4. Точность установки контролируют по образ¬цовому (промышленному) частотомеру, подключенному к выводам 11 и 12 микросхемы DDL А для контроля логических уровней на выходах микросхем устройства управления можно пользоваться описанным выше «Дисплеем» или подобными ему пробниками-индикаторами.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.