Mjerač frekvencije sa dva čipa sa binarnim očitanjem: 16 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

pomoću dvanaest svjetlećih dioda. Prototip ima CD4040 kao brojač i CD4060 kao generator vremenske baze. Upravljanje signalom vrši se kroz otpornik - diodnu kapiju. CMOS ics koji se ovdje koriste omogućuju napajanje instrumenta bilo kojim naponom u rasponu od 5 do 15 volti, ali maksimalna frekvencija je ograničena na oko 4 MHz.

4040 je binarni brojač u dvanaest koraka u pakovanju od 16 pinova. 4060 je četrnaestostepeni binarni brojač i oscilator, u istom 16 -pinskom paketu. Verzije 74HC ili 74HCT ovih čipova mogu se koristiti za viši frekvencijski raspon, ali je raspon napona napajanja tada ograničen na najviše 5,5 V ili više. Da biste ovo koristili za prikaz frekvencije tipičnog HAM odašiljača, bit će potrebni neka vrsta predskalera i pretpojačala. Nadajmo se da će to biti predmet naknadnih instrukcija.

Korak 1: Dvanaest LED nizova

Započeo sam ovaj projekt kako bih imao jednostavan brojač frekvencija koji bi radio s najmanje muke, koristeći najmanji broj komponenti i bez programiranja. Odlučio sam se za ovaj dizajn "brojača frekvencije s dva čipa" jer je njegova jednostavnost bila privlačna.

Prvi korak je bio ožičenje brojača i njegovo funkcioniranje. Zaokružio sam nekoliko crvenih LED dioda od 3 mm sa svoje kutije za smeće i raznih ploča i lemio ih u niz na komadiću ploče - rezultat je prikazan ovdje pored čipa brojača. Ovaj poseban ic izvučen je iz drugog poluzavršenog projekta, sa žarkom nadom da će barem ovaj završiti. 74HC4040 će biti bolji izbor ako ovo planirate izgraditi. Može računati na veću frekvenciju.

Korak 2: Pokretanje gnijezda štakora

Odlučeno je da se izgradi što je moguće manje, pa nema pločica. Kablovi 4040 su obrezani, a preko njegovih kabela za napajanje spojen je 100n keramički višeslojni kondenzator. To će mu omogućiti da bolje preživi ESD.

Žice (od kabela CAT-5) zatim su lemljene na stubove vodiča. Nakon što je jedna strana tako obrađena, došlo je vrijeme da se ispita je li čip još živ.

Korak 3: Testiranje 4040

LED i čip su se upoznali, a brza provjera, primjenom napajanja na čip i uzemljenjem zajedničke LED diode, dala mi je trepćuće LED diode kada sam dodirnuo prstom satni ulaz čipa - računao je 50 Hz glasno brujanje.

Jedna LED dioda bila je presvijetla - zbog toga su ostale izgledale previše tamne. Nemilosrdno je izvučen, a zatim nježno odložen za moguću samostalnu upotrebu. LED diode su krhki uređaji i lako mogu otkazati ako se pregriju dok su vodiči pod naponom. Morao sam zamijeniti oko tri u nizu. Ako ih kupujete, svakako nabavite nekoliko dodatnih. Ako ih uklanjate, svakako nabavite mnogo više jer su vam potrebne nešto slične svjetline.

Korak 4: Brojač - kompletan

Na slici je prikazan popunjeni brojač i prikaz. Postoji dvanaest LED dioda, čip brojača, kondenzator zaobilaznog napajanja i dva otpornika. 1K otpornik postavlja svjetlinu ekrana. Otpornik od 4,7 K povezuje ulaz za resetiranje s masom. Nepovezan pin pored njega je ulaz sata.

Korak 5: Ormar za šalter

Metalna obloga iz D ćelije odmotana je i formirana oko ovog sklopa. Za sprječavanje kratkog spoja korištena je plastična folija.

Film prikazuje moj test brojača. Broji signal od 50 Hz koji mi je pružio prst.

Korak 6: Vremenska baza - dijelovi

Brojač frekvencija radi tako što broji signalne impulse u poznato vrijeme i prikazuje taj broj. Brojač čini polovinu brojača frekvencija. Krug za isporuku tačno poznatog intervala - vremenske baze - je drugi dio.

Ovu funkciju obavlja CD4040, oscilator i 14 -stepeni binarni razdjelnik u paketu od 18 pinova. Kako bi se uklopilo, nisu izbačeni svi izlazi razdjelnika. Odlučio sam se za frekvenciju oscilatora od 4 MHz - to je bio najprikladniji koji sam imao u svom otpadu. Ovaj izbor kristala znači da će očitavanje frekvencije biti u višekratniku megaherca.

Korak 7: Kristalni oscilator

Kristalni oscilator od 4 MHz za vremensku bazu uzima oblik. Čip otpornik od 10 megapiksela smješten je preko dva pina oscilatora, a dva kondenzatora od 10 pf pričvršćena su na komad pločice zajedno s kristalom.

Korak 8: Oscilator - razdjelnik

Ovo je završena vremenska baza. Crvena žica povezuje najznačajniji izlaz (Q13) s ulazom za resetiranje. To uzrokuje kratki impuls resetiranja koji se pojavljuje na ovom pinu svakih 8192 vibracija kristala. Sljedeći izlaz (Q12) će imati kvadratni val na sebi, a to se koristi za omogućavanje brojača dok je nisko i za prikaz tog brojača kada je visoko.

Još nemam dijagrame kola. Ovo je gruba ideja o tome kako bi trebao funkcionirati brojač frekvencija, a raspored rešetki i prikaza bili su u stanju fluksa dok sam pokušavao pronaći rješenje s minimalnom komponentom.

Korak 9: Testiranje vremenske baze

Sada je testiranje vrlo uključen proces. Moraću to odneti na posao. Zatim obećajte tom tipu da radi (to je ono što tvrdi da radi) s osciloskopom, nebom, zemljom i pivom kako bi ga iskoristio. Ta trećina je, međutim, prilično sigurna jer rijetko odlazi tamo gdje to radimo mi ostali.

Onda budi brz, ubaci se dok je vani na ručku i isprobaj strujno kolo, i isjeci brzo prije nego što se vrati. Inače ću mu možda morati pomoći u bilo kojoj rupi u koju se uvalio i možda propustiti ručak. Mnogo je jednostavnije koristiti radio. Jeftin džepni radio sa srednjim talasima koji je bio besan prije nego što su se pojavili novonastali mp3 gadžeti. Ova mala vremenska baza će stvoriti raspršivač po cijelom brojčaniku dok radi. Koristeći ga i nekoliko ćelija uspio sam utvrditi da je vremenska baza radila s tri ćelije, te da nije radila s dvije ćelije, čime sam utvrdio da će za pokretanje brojača frekvencije biti potrebno najmanje 4,5 volta.

Korak 10: Prostor za vremensku bazu

Ovo prikazuje prostor unutar brojača rezerviran za krug vremenske baze.

Korak 11: Integracija

Ovo prikazuje dva integrirana kola u položaju. Logiku "ljepila" koja je potrebna između njih kako bi mogli raditi kao brojač frekvencija realizirat će diode i otpornici.

U čip vremenske baze dodan je još jedan kondenzator za razdvajanje. Ne možete imati previše razdvajanja. Namjeravam se ovo naviknuti blizu osjetljivih prijemnika, tako da se svaka buka mora potisnuti blizu izvora i spriječiti da pobjegne. Otuda ormar od recikliranog lima.

Korak 12: Druga faza integracije

Ponovo sam se predomislio, a raspored na ovoj slici je malo drugačiji. Kompaktniji je, pa je i preferiran.

Korak 13: Dijagram kola

Sada, kada je izgradnja skoro gotova, evo sheme kola. Kad sam konačno odlučio kako će to biti učinjeno i stavio to na papir, počeli su se uvlačiti značajci. Mogao sam ga natjerati da radi i kao brojač, s prekidačem i dvije dodatne komponente. Dakle, sada je to brojač / brojač frekvencija.

Kratki impuls na Q13 resetira oba brojača. Tada će Q12 biti nizak određeno vrijeme (2048 xtal ciklusa), a za to vrijeme dolazni signal taktira 4040. Tranzistor je isključen, pa LED diode ne svijetle. Tada Q12 raste visoko i signal tada ne prolazi do ulaza 4040. Tranzistor se uključuje i odbrojavanje u 4040 se prikazuje na LED -ima kako bi svijet vidio. Opet nakon 2048. sata Q12 pada, Q13 raste i ostaje tamo, osim što je spojen na resetirane ulaze oba brojača, pa se oba broja brišu što briše stanje Q13 i tako ciklus počinje iznova. Ako je postavljen kao brojač, 4060 će se trajno držati u resetiranju, a tranzistor uključen na puno radno vrijeme. Svi unosi se broje i odmah se prikazuju. Maksimalni broj je 4095, a zatim brojač počinje ispočetka od nule. Ta zener dioda je namjerno napravljena sa većim naponom od normalnog napona napajanja. Ne kodira se tokom normalne upotrebe. Ako se, međutim, primijeni napon veći od normalnog, ograničit će napon na dva čipa na vrijednost koju mogu podnijeti. I zaista visoki napon će uzrokovati da taj otpornik od 470 ohma izgori, i dalje štiteći elektroniku - pa, većina njih, u svakom slučaju. Bar se nadam da će se to dogoditi ako se ova stvar spoji direktno na električnu mrežu.

Korak 14: Prekidač za učestalost / odbrojavanje

Mali prekidač je opremljen za odabir između dva načina rada, jednostavno brojanje dolaznih impulsa u odnosu na njihovo brojanje u određenom periodu i određivanje frekvencije, a obavljeno je i sve ostalo pospremanje.

Neki od ožičenja ugušeni su plastikom kako bi bili kratkotrajni (nadam se). Lemljenjem još jedne limene ploče s druge D ćelije preko vrha kutija će biti potpuna i zaštititi unutrašnjost od zalutalih komadića žice i zrna lema, a obojica obiluju na mojoj radnoj ploči.

Korak 15: Pogled unatrag

Prebacivanje za odabir između učestalosti i načina brojanja može se vidjeti u ovom prikazu Natrag.

Korak 16: Završeni instrument

Ovo je prikaz dovršenog instrumenta. LED diode prikazuju frekvenciju ponderisanu na sljedeći način:

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 Morate zbrojiti težine osvijetljenih LED dioda da biste očitali frekvenciju. Neki podaci o potrošnji struje: pri primijenjenom naponu napajanja od šest volti (četiri AA ćelije) potrošena struja bila je 1 mA u načinu rada brojača, i 1,25 mA u načinu rada frekvencije, bez ičega prikazanog. Kada se prikazuju brojevi (neke LED diode svijetle) potrošnja je skočila na oko 5,5 mA u načinu rada brojača i 3,5 mA u načinu rada frekvencije. Brojač je prestao brojati ako je frekvencija povećana na iznad oko 4 MHz. Ovo malo ovisi o amplitudi primijenjenog signala. Da bi se računalo pouzdano, potreban je potpuni ulaz kompatibilan sa CMOS -om. Stoga je gotovo uvijek potrebna neka vrsta kondicioniranja signala. Predpojačalo i predskaler na ulazu će proširiti frekvencijski raspon i povećati osjetljivost. Više o ovoj temi može se pronaći za traženje riječi "brojač frekvencije s dva čipa" bez navodnika.