To -chip frekvensmåler med binær aflæsning: 16 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

ved hjælp af tolv lysdioder. Prototypen har en CD4040 som tæller og en CD4060 som tidsbasegeneratoren. Gating signalet er af en modstand - diode gate. CMOS ics, der bruges her, tillader, at instrumentet drives af enhver spænding i området 5 til 15 volt, men den maksimale frekvens er begrænset til ca. 4 MHz.

4040 er en tolvtrins binær tæller i en 16 -pins pakke. 4060 er en fjorten trin binær tæller og oscillator, i den samme 16 -pins pakke. 74HC- eller 74HCT -versionerne af disse chips kan bruges til et højere frekvensområde, men forsyningsspændingsområdet er derefter begrænset til maksimalt 5,5 volt eller deromkring. For at kunne bruge dette til at vise frekvensen af en typisk HAM -sender, vil der være brug for en form for forkalkning og en forforstærker. Forhåbentlig vil disse blive genstand for en efterfølgende instruks.

Trin 1: Tolv LED Array

Jeg startede med dette projekt for at få en simpel frekvensmåler, der ville fungere med et minimum af besvær, ved hjælp af færrest antal komponenter og INGEN programmering. Jeg besluttede mig for dette "to -chip frekvens tæller" design, fordi dets enkelhed var tiltalende.

Det første trin var at tilslutte tælleren og få den til at fungere. Jeg rundede et antal røde 3 mm lysdioder fra min junk box og forskellige brædder og lodde dem op på linje med et stykke printkort - resultatet er vist her ved siden af tælleren. Denne særlige ic blev hentet fra et andet halvfærdigt projekt med det inderlige håb om, at i det mindste denne ender med at være færdig. 74HC4040 vil være et bedre valg, hvis du planlægger at bygge dette. Det kan tælle til en højere frekvens.

Trin 2: Start af rottereden

Det blev besluttet at bygge det så lille som muligt, og der er derfor ikke noget printkort. Ledningerne på 4040 blev beskåret, og en 100n keramisk flerlagskondensator var forbundet over dens strømforsyningsledninger. Dette er for at gøre det muligt at overleve ESD bedre.

Ledninger (fra CAT-5 kabel) blev derefter loddet til stubberne på ledningerne. Efter at den ene side var så behandlet, var det tid til at teste, om chippen stadig var i live.

Trin 3: Test 4040

Lysdioden og chippen blev introduceret for hinanden, og en hurtig kontrol, strømforsyning til chippen og jordforbindelse af LED'erne, gav mig blinkende lysdioder, når urets input på chippen blev rørt med en finger - det tællede de 50 Hz strømnettet.

En LED var for lys - det fik de andre til at virke for svage i sammenligning. Det blev hensynsløst trukket ud og derefter ømt lagt til side til mulig brug alene. Lysdioder er skrøbelige enheder og svigter let, hvis de overophedes, mens ledningerne er spændte. Jeg var nødt til at udskifte omkring tre i mit array. Hvis du køber dem, skal du sørge for at få et par ekstra. Hvis du skrubber dem, skal du sørge for at få meget ekstra, da du har brug for dem lidt lignende i lysstyrke.

Trin 4: Tælleren - fuldført

Billedet viser den færdige tæller og display. Der er tolv lysdioder, tællerchippen, forsynings -bypass -kondensatoren og to modstande. 1K -modstanden indstiller skærmens lysstyrke. Modstanden på 4,7 K forbinder nulstillingsindgangen til jorden. Den ikke -tilsluttede pin ved siden af er urindgangen.

Trin 5: Skab til tæller

Metalbeklædningen fra en D -celle blev pakket ud og dannet omkring denne samling. Plastfilm blev brugt til at forhindre kortslutninger.

Filmen viser min test af tælleren. Det tæller 50 Hz signal fra min finger.

Trin 6: Tidsbasen - Dele

En frekvensmåler fungerer ved at tælle signalimpulserne i en kendt tid og vise denne tælling. En tæller danner den ene halvdel af frekvenstælleren. Et kredsløb til at levere et nøjagtigt kendt interval - tidsbasen - er den anden del.

Denne funktion udføres af CD4040, en oscillator og 14 -trins binær devider i en 18 -pins pakke. For at få den til at passe er ikke alle divideroutput blevet bragt frem. Jeg besluttede mig for en oscillatorfrekvens på 4 MHz - det var den mest egnede jeg havde i min junk box. Dette valg af krystal betyder, at frekvensaflæsning vil være i et multipel af et megahertz.

Trin 7: Krystaloscillatoren

4 MHz krystaloscillatoren til tidsbasen tager form. En 10 Meg chip modstand sidder på tværs af de to oscillatorstifter, og de to 10 pf kondensatorer er fastgjort til et skrot af printkort sammen med krystallen.

Trin 8: Oscillator - Divider

Dette er den færdige tidsbase. Den røde ledning forbinder den mest betydningsfulde output (Q13) med nulstillingsindgangen. Dette får en kort nulstillingspuls til at vises på denne pin hver 8192 vibration af krystallen. Den næste output (Q12) vil have en firkantbølge på den, og denne bruges til at aktivere tælleren, mens den er lav, og til at vise det antal, når den er høj.

Jeg har endnu ingen kredsløbsdiagrammer. Dette er en grov ide om, hvordan frekvenstælleren skal fungere, og port- og displayarrangementer var i en flux -tilstand, da jeg bestræbte mig på at finde en minimumskomponentløsning.

Trin 9: Test af tidsbasen

Nu er det en meget involveret proces at teste det. Jeg bliver nødt til at tage det på arbejde. Så lov den fyr, der arbejder (det er, hvad han hævder at gøre) med oscilloskopet, himlen, jorden og øllet for en chance for at bruge det. Den tredje er dog rimelig sikker, da han sjældent er derude den tid, vi andre gør.

Så vær hurtig, nip ind, mens han er ude at spise frokost, og test kredsløbet, og nip hurtigt ud, før han kommer tilbage. Ellers må jeg måske hjælpe ham ud på det hul, han har fået sig i og måske savne frokost. Det er meget enklere at bruge en radio. En billig, mellembølge, lommeradio, der var raseri, før de nymodede mp3 -gadgets kom. Denne lille tidsbase vil oprette hash over hele skiven, når den fungerer. Ved hjælp af det og et par celler kunne jeg konstatere, at tidsbasen arbejdede med tre celler, og at den ikke fungerede på to celler, og dermed fastslog det, at der ville kræves mindst 4,5 volt for at tænde min frekvensmåler.

Trin 10: Plads til tidsbase

Dette viser rummet inde i tælleren, der er reserveret til tidsbaseret kredsløb.

Trin 11: Integration

Dette viser de to integrerede kredsløb i position. Den "lim" logik, der er nødvendig mellem dem for at få dem til at fungere som en frekvensmåler, vil blive realiseret af dioder og modstande.

En anden afkoblingskondensator blev tilføjet på tværs af tidsbase -chippen. Du kan ikke have for meget afkobling. Jeg agter at dette skal bruges tæt på følsomme modtagere, så enhver støj skal undertrykkes tæt på kilden og forhindres i at undslippe. Derfor er det genbrugte dåseskab.

Trin 12: Integrationsfase to

Jeg ændrede mening igen, og arrangementet i dette billede er lidt anderledes. Det er mere kompakt, og det blev derfor foretrukket.

Trin 13: Kredsløbsdiagrammet

Når konstruktionen nu er næsten færdig, er her et kredsløbsdiagram. Da jeg endelig besluttede mig for, hvordan det skulle gøres, og lagde det ned på papir, begyndte featurismer at snige sig ind. Jeg kunne også få det til at fungere som en tæller, med en switch og to ekstra komponenter. Så nu er det en tæller / frekvens tæller.

En kort puls på Q13 nulstiller begge tællere. Så vil Q12 være lav i et bestemt tidsrum (2048 xtal cyklusser), og i løbet af den tid klokker det indgående signal 4040. Transistoren er slukket, så lysdioderne ikke lyser. Derefter går Q12 højt, og signalet kommer derefter ikke igennem til 4040 -input. Transistoren tændes, og tællingen i 4040 vises på lysdioderne, så hele verden kan se. Igen efter 2048 går Q12 lavt, Q13 går højt og ville forblive der, bortset fra at det er forbundet til nulstillingsindgangene på begge tællere, så begge tællinger bliver ryddet, hvilket rydder Q13's tilstand, og så starter cyklussen forfra igen. Hvis den er indstillet som en tæller, holdes 4060 permanent i nulstilling, og transistoren er tændt på fuld tid. Alle input tælles og vises med det samme. Det maksimale antal er 4095, og derefter starter tælleren fra nul igen. Denne zenerdiode er delibritivt lavet af en højere spænding end den normale forsyningsspænding. Det coduct ikke under normal brug. Hvis der imidlertid påføres en større end normal spænding, vil den begrænse spændingen til de to chips til en værdi, de kan håndtere. Og en virkelig høj spænding vil få den 470 ohm modstand til at brænde op og stadig beskytte elektronikken - ja, de fleste af dem alligevel. Det er i hvert fald det, jeg håber kommer til at ske, hvis denne ting får forbindelse direkte til lysnettet.

Trin 14: Freq / count switch

Der blev monteret en lille switch for at vælge mellem de to tilstande, almindelig optælling af de indgående pulser kontra tælling af dem i en periode og bestemmelse af frekvensen, og forskellige andre oprydninger blev foretaget.

Nogle af ledningerne er blevet kvalt i plastik for at gøre dem korte-resistente (håber jeg). Lodning af en anden plade fra en anden D -celle på tværs af toppen vil gøre kassen komplet og beskytte indersiden mod vildfarne stykker tråd og kloder af loddetin, som begge florerer på min bordplade.

Trin 15: Set bagfra

Swich'en for at vælge mellem frekvens og tællingstilstande kan ses i denne bagudvisning.

Trin 16: Det færdige instrument

Dette er en visning af det færdige instrument. Lysdioderne viser frekvensen vægtet som følger:

2 MHz 1 MHz 500 KHz 250 KHz 125 KHz 62,5 KHz 31,25 KHz 15,625 KHz 7,8125 KHz 3,90625 KHz 1,953125 KHz 0,9765625 KHz Du skal sammenlægge vægten af de tændte lysdioder for at aflæse frekvensen. Nogle data om strømforbrug: Ved en påført forsyningsspænding på seks volt (fire AA -celler) var den trukne strøm 1 mA i tællermodus og 1,25 mA i frekvenstilstand, uden at noget blev vist. Ved visning af tællinger (nogle lysdioder tændt) sprang forbruget til omkring 5,5 mA i tællertilstand og 3,5 mA i frekvenstilstand. Tælleren stoppede med at tælle, hvis frekvensen blev øget til over ca. 4 MHz. Dette er lidt afhængigt af amplituden af det påførte signal. Det kræver fuld CMOS -kompatibel input for at det kan tælle pålideligt. En slags signalkonditionering er derfor næsten altid nødvendig. En forforstærker og forcalkaler ved indgangen vil både udvide frekvensområdet og øge følsomheden. Mere om dette emne kan findes til søgning efter ordene "tochips frekvensmåler" uden anførselstegn.