Dvojčipový frekvenčný merač s binárnym odčítaním: 16 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

pomocou dvanástich svetelných diód. Prototyp má počítadlo CD4040 a generátor časovej základne CD4060. Vstup signálu je hradený odporovou diódovou bránou. Tu použité čipy CMOS umožňujú napájanie prístroja akýmkoľvek napätím v rozsahu 5 až 15 voltov, maximálna frekvencia je však obmedzená na približne 4 MHz.

4040 je dvanásťstupňový binárny čítač v 16 -pinovom balení. 4060 je štrnásťstupňový binárny čítač a oscilátor v rovnakom 16 -pinovom balení. Verzie týchto čipov 74HC alebo 74HCT môžu byť použité pre vyšší frekvenčný rozsah, ale rozsah napájacieho napätia je potom obmedzený maximálne na 5,5 voltov alebo tak. Aby sa to dalo použiť na zobrazenie frekvencie typického vysielača HAM, bude potrebný nejaký druh predzosilňovača a predzosilňovača. Našťastie budú tieto predmetom nasledujúceho pokynu.

Krok 1: Dvanásť LED polí

Začal som s týmto projektom, aby som mal jednoduchý čítač frekvencie, ktorý by pracoval s minimom problémov, s najmenším počtom komponentov a bez programovania. Rozhodol som sa pre tento dizajn „počítadla frekvencií dvoch čipov“, pretože jeho jednoduchosť bola príťažlivá.

Prvým krokom bolo prepojenie pultu a jeho uvedenie do prevádzky. Zaokrúhlil som niekoľko červených 3 mm LED diód zo svojej nevyžiadanej schránky a rôznych dosiek a spájkoval som ich v rade na úlomok dosky plošných spojov - výsledok je uvedený tu vedľa čipu počítadla. Toto konkrétne ic bolo extrahované z iného polovične dokončeného projektu, s vrúcnou nádejou, že aspoň tento skončí. 74HC4040 bude lepšou voľbou, ak plánujete stavbu tohto. Dokáže počítať s vyššou frekvenciou.

Krok 2: Spustenie hniezda potkanov

Bolo rozhodnuté postaviť ho čo najmenšie, a preto neexistuje obvodová doska. Vývody 4040 boli orezané a cez napájacie vodiče bol pripojený 100n keramický viacvrstvový kondenzátor. To mu má umožniť lepšie prežiť ESD.

Drôty (z kábla CAT-5) sa potom spájkovali s výčnelkami elektród. Potom, čo bola jedna strana takto ošetrená, bolo načase otestovať, či je čip stále nažive.

Krok 3: Testovanie 4040

LED a čip boli navzájom predstavené a rýchla kontrola, napájanie čipu a uzemnenie bežných diód LED, mi zablikala, keď sa prstom dotkli hodinového vstupu čipu - počítalo to 50. Hz sieťový šum.

Jedna LED dióda bola príliš jasná - v porovnaní s ostatnými sa zdali byť príliš slabé. Bol nemilosrdne vytiahnutý a potom nežne odložený na prípadné použitie sólo. LED diódy sú krehké zariadenia a v prípade prehriatia pri namáhaní vodičov ľahko zlyhajú. Musel som vymeniť asi tri v mojom poli. Ak ich kupujete, určite si dajte pár navyše. Ak ich obliekate, uistite sa, že získate veľa navyše, pretože ich potrebujete v jase trochu podobné.

Krok 4: Počítadlo - dokončené

Na obrázku je vyplnené počítadlo a displej. K dispozícii je dvanásť diód LED, čip počítadla, napájací obtokový kondenzátor a dva odpory. 1K odpor nastavuje jas displeja. Rezistor 4,7 K pripája resetovací vstup k zemi. Nepripojený pin vedľa neho je hodinový vstup.

Krok 5: Skrinka pre počítadlo

Kovový plášť z D bunky bol rozbalený a vytvorený okolo tejto zostavy. Na zabránenie skratom bola použitá plastová fólia.

Film ukazuje môj test pultu. Počíta signál 50 Hz poskytovaný mojím prstom.

Krok 6: Časová základňa - diely

Počítadlo frekvencií funguje tak, že počíta signálne impulzy za známy čas a zobrazuje tento počet. Počítadlo tvorí polovicu čítača frekvencií. Obvod na dodanie presne známeho intervalu - časovej základne - je druhou časťou.

Túto funkciu vykonáva CD4040, oscilátor a 14 -stupňový binárny delič v 18 -pinovom balení. Aby to vyhovovalo, neboli zverejnené všetky výstupy rozdeľovača. Rozhodol som sa pre frekvenciu oscilátora 4 MHz - bola to najvhodnejšia, akú som mal v nevyžiadanej schránke. Tento výber kryštálov znamená, že frekvenčný údaj bude v násobkoch megahertzov.

Krok 7: Kryštálový oscilátor

Kryštálový oscilátor 4 MHz pre časovú základňu sa formuje. Cez dva kolíky oscilátora je umiestnený čipový odpor 10 Meg a dva kondenzátory 10 pf sú spolu s kryštálom pripevnené k zvyšku dosky plošných spojov.

Krok 8: Oscilátor - delič

Toto je dokončená časová základňa. Červený vodič spája najdôležitejší výstup (Q13) so vstupom resetovania. To spôsobí, že sa na tomto kolíku objaví krátky resetovací impulz každých 8192 vibrácií kryštálu. Ďalší výstup (Q12) bude mať štvorcovú vlnu, ktorá sa používa na povolenie počítadla pri nízkych hodnotách a na zobrazenie tohto počtu, keď je vysoký.

Zatiaľ nemám žiadne schémy zapojenia. Toto je hrubá predstava o tom, ako by mal fungovať frekvenčný čítač, a usporiadanie hradiel a displeja bolo v stave toku, keď som sa snažil nájsť riešenie s minimálnym komponentom.

Krok 9: Testovanie časovej základne

Testovanie je teraz veľmi zapojený proces. Budem to musieť vziať do práce. Potom chlapcovi sľúbte, že pracuje (to, čo tvrdí, že robí) s osciloskopom, nebom, zemou a pivom, aby mal šancu ho použiť. Ten tretí je však celkom bezpečný, pretože je len málokedy odtiaľ, kým my ostatní.

Potom sa rýchlo ponáhľajte, kým bude obedovať, vyskúšajte obvod a rýchlo sa rozlúčte, kým sa vráti. Inak mu možno budem musieť pomôcť s akoukoľvek dierou, do ktorej sa dostal, a možno zmešká obed. Je oveľa jednoduchšie používať rádio. Lacné vreckové rádio so strednými vlnami, ktoré bolo veľkým hitom, kým sa neobjavili nové gadgety mp3. Táto malá časová základňa vytvorí hash na celom číselníku, keď funguje. Použitím toho a niekoľkých článkov som mohol zistiť, že časová základňa pracuje s tromi bunkami a že nefunguje s dvoma článkami, čím som zistil, že na spustenie môjho frekvenčného počítadla bude potrebných najmenej 4,5 voltov.

Krok 10: Priestor pre časovú základňu

Toto ukazuje priestor vo vnútri počítadla vyhradený pre obvod časovej základne.

Krok 11: Integrácia

To ukazuje, že dva integrované obvody sú v polohe. Logiku „lepidla“, ktorá je medzi nimi potrebná, aby fungovali ako počítadlo frekvencií, budú realizovať diódy a odpory.

Na čip časovej základne bol pridaný ďalší oddeľovací kondenzátor. Nemôžete mať príliš veľa oddeľovania. Mám v úmysle zvyknúť si na citlivé prijímače, takže akýkoľvek hluk je potrebné potlačiť v blízkosti zdroja a zabrániť úniku. Preto recyklovaná plechová skriňa.

Krok 12: Integračná fáza druhá

Opäť som zmenil názor a usporiadanie na tomto obrázku je trochu iné. Je kompaktnejší, a preto sa mu dávalo prednosť.

Krok 13: Schéma zapojenia

Keď je stavba takmer hotová, tu je schéma zapojenia. Keď som sa konečne dohodol na tom, ako sa to bude robiť, a položil som to na papier, začali sa vkrádať rysy. Mohol by som fungovať aj ako počítadlo s vypínačom a dvoma ďalšími komponentmi. Teraz je to počítadlo / počítadlo frekvencie.

Krátky impulz na Q13 vynuluje oba počítadlá. Potom bude Q12 určitý čas nízky (2048 xtal cyklov) a počas tejto doby prichádzajúci signál taktuje 4040. Tranzistor je vypnutý, takže diódy nesvietia. Potom Q12 stúpne a signál sa potom nedostane na vstup 4040. Tranzistor sa zapne a počet na 4040 sa zobrazí na LED diódach, aby ich mohol vidieť celý svet. Po 2048 hodinách sa Q12 opäť zníži, Q13 sa zvýši a zostane tam, okrem toho, že je pripojený k resetovacím vstupom oboch počítadiel, takže obidva počty sa vymažú, čím sa vymaže stav Q13, a tak sa cyklus začne znova. Ak je nastavený ako počítadlo, 4060 sa bude trvalo držať reset a tranzistor sa zapne na plný čas. Všetky vstupy sa spočítajú a okamžite sa zobrazia. Maximálny počet je 4095 a potom sa počítadlo začína od nuly odznova. Táto zenerova dióda je úmyselne vyrobená z vyššieho napätia, ako je bežné napájacie napätie. Pri normálnom použití sa nevodí. Ak sa však použije napätie väčšie ako normálne, obmedzí napätie na dva čipy na hodnotu, ktorú zvládnu. A skutočne vysoké napätie spôsobí spálenie odporu 470 ohmov, ktorý stále chráni elektroniku - teda väčšina z nich. Dúfam, že sa to aspoň stane, ak sa táto vec pripojí priamo k elektrickej sieti.

Krok 14: Prepínač frekvencie / počítania

Bol nainštalovaný malý spínač na výber medzi týmito dvoma režimami, jednoduché počítanie prichádzajúcich impulzov proti ich počítaniu za obdobie a určovanie frekvencie a vykonalo sa ďalšie upratovanie.

Niektoré káble boli zadusené v plaste, aby boli odolné voči skratu (dúfam). Spájkovaním iného pocínovaného plechu z inej D bunky v hornej časti bude krabica kompletná a vnútornosti budú chránené pred zablúdenými kúskami drôtu a guľôčkami spájky, ktoré sú na mojej pracovnej doske plné.

Krok 15: Pohľad zozadu

V tomto zadnom zobrazení je možné vidieť, ako vybrať režim frekvencie a počet.

Krok 16: Dokončený nástroj

Toto je pohľad na dokončený nástroj. LED diódy zobrazujú váženú frekvenciu nasledovne:

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 Aby ste mohli odčítať frekvenciu, musíte zrátať hmotnosti svietiacich diód. Niektoré údaje o spotrebe prúdu: pri aplikovanom napájacom napätí šesť voltov (štyri články AA) bol odobratý prúd 1 mA v režime počítadla a 1,25 mA v režime frekvencie, pričom sa nič nezobrazilo. Pri zobrazení počtov (niektoré LED diódy svietia) spotreba vyskočila na približne 5,5 mA v režime počítadla a 3,5 mA vo frekvenčnom režime. Počítadlo zastavilo počítanie, ak sa frekvencia zvýši nad asi 4 MHz. To trochu závisí od amplitúdy použitého signálu. Aby sa spoľahlivo počítal, vyžaduje vstup kompatibilný s CMOS. Určitý druh úpravy signálu je preto takmer vždy potrebný. Predzosilňovač a predzosilňovač na vstupe rozšíria frekvenčný rozsah a zvýšia citlivosť. Viac informácií o tejto téme nájdete pri hľadaní slov „počítadlo frekvencie dvoch čipov“bez úvodzoviek.