Этот частотомер позволяет измерять частоту электрических колебаний в трех пределах: до 9999 гц, до 99,99 кгц и до 999,9кгц. Прибор имеет четыре разряда и регулируемое время индикации. Чувствительность входного устройства частотомера - 160 мв, максимальная амплитуда входного напряжения - 10 В, входное сопротивление около 1 МОм. Прибор состоит из следующих функциональных узлов: входное устройство, формирователь импульсов образцовой частоты, четырехразрядный измерительный счетчик с индикаторами, и устройство управления.
Принципиальная схема прибора изображена на рисунках 1, 2 и 3. Сигнал измеряемой частоты подается на вход входного устройства на микросхеме D1 (рис.1). Резистор R6 и диоды VD1 и VD2 защищают входные цепи от перегрузок. Входное устройство состоит из усилительного каскада, триггера Шмитта, и выходного инвертора. Усилитель выполнен на элементе D1.1.
Для того, что бы логический элемент перевести в режим усиления необходима обратная связь по постоянному току, которая осуществляется через резистор R2. На элементах D1.2 и D1.3 выполнен триггер Шмитта - который формирует прямоугольные импульсы. Элемент D1.4 окончательно формирует счетные импульсы, и делает их форму достаточной для подачи на вход измерительного счетчика.
Для работы частотомера требуется формирователь образцовых частот, в течении периода, которых производится цикл измерения - счет импульсов измерительным счетчиком, поступающих от входного устройства. В данном случае требуется формирование трех образцовых частот - 1 гц для первого предела (до 9999 гц), 10 гц для второго (до 99,99 кгц) и 100 гц для третьего (до 999,9 кгц).
Формирователь образцовых частот выполнен на микросхемах D2 - D7 (рис.1). На элементах D2.1 и D2.2 выполнен кварцевый генератор сигнала частотой 100 кгц. Импульсы этой частоты поступают на трехкаскадный делитель на десятичных счетчиках D3 - D5. Достоинство схемы частотомера состоит и в том, что в нем используются одинаковые счетчики, как для формирования образцовых частот, так и для счета импульсов и индикации результата, это несколько упрощает поиск микросхем.
Трехкаскадный счетчик имеет коэффициент деления 1000 (10 в 3 степени), это значит что на выходе D5 имеется частота 100гц, которая используется как образцовая на верхней пределе измерения. Затем следуют еще два однокаскадных счетчика, каждый с коэффициентом деления 10. В результате на выходе D6 - частота 10 гц, а на выходе D7 - 1 гц.
Эти частоты переключаются переключателями смены предела измерения - D1.1, D2.1 и D3.1, вторые группы этих переключателей служат, для переключения запятой на люминесцентных индикаторах в соответствии с установленным пределом (9,999 кгц, 99,99 кгц и 999,9 кгц). Тактовые сигналы образцовой частоты поступают на устройство управления измерительным счетчиком.
Рис.2
Измерительные импульсы от входного устройства поступают на вывод 12 элемента D1.3, который выполняет функции электронного ключа. Как только на вывод 13 D1.3 (рис.2) поступает логический нуль, он "открывается" и пропускает на вход измерительного счетчика на микросхемах D3-D6 инвертированные измерительные импульсы: Ноль на этот вывод подаётся от устройства управления в течений одного периода импульсов тактовой частоты.Частота на индикаторах HL1 - HL4 отображается как число импульсов за установленный временной интервал, кратный 1 гц.
На вход "С" триггера D2.2 (рис.2) непрерывно поступают тактовые импульсы, а на вход "С” триггера 02.1 импульсы от генератора запуска на элементах D1.1 и D1.2. От частоты этих импульсов зависит время индикации измеренного результата. Эта частота устанавливается регулятором времени индикации -переменный резистором R3.
За исходный возьмем случай, когда оба триггера находятся в нулевом состоянии. В это время уровень логической единицы, действующий на инверсном выходе D2.2 закрывает ключ на элементе D1.3 и измерительные импульсы на вход измерительного счетчика не поступают. В это время нуль с прямого выхода D2.2 поступает через диод VD2 на стробирующий вход счетчика D6 - D3, в результате в это время выходы этих счетчиков открыты и на индикаторах HL1-HL4 высвечивается результат предыдущего измерения.
С появлении на входе "С" D2.1 импульса от генератора запуска этот триггер принимает единичное состояние, и уровней единицы на своем прямом выходе подготавливает триггер D2.2 к дальнейшей работе. В то-же время на выводе 9 элемента D1.4 появляется уровень логического нуля. Очередной тактовый импульс переключает триггер D2.2 в единичное состояние.
Нуль с его инверсного выхода поступает на вывод 13 D1.3 и открывает его, в результате измерительные импульсы поступают на вход измерительного счетчика. Прямой выход триггера D2.2 соединен с входом "R" триггера D2.1. Следовательно, когда триггер устанавливается в единичное состояние прямого выхода устанавливает триггер D2.1 обратно в нулевое состояние.
Этот-же единичный уровень через диод VD2 поступает на стробирующие входы микросхем D3-D6 и их выходы закрываются, в результате индикаторы гаснут и мелькание цифр во время счета измерительных импульсов они не отображают. Очередной импульс с генератора тактовой частоты поступает на вход "С" триггера D2.2 и возвращает его в нулевое состояние, на его 12-м выводе появляется единица, которая закрывает элемент D1.3 и запрещает прохождение измерительных импульсов на вход измерительного счетчика.
В то-же время нули с прямого выхода этого триггера через диод VD2 поступает на стробирующий вход микросхем D3 - D6 и открывает их выходы и на индикаторах высвечивается число, численно равное количеству измерительных импульсов, поступивших на вход измерительного счетчика в течении одного периода тактовой частоты.
Затем, как только истекает время индикации, установленное переменным резистором R3 импульс с выхода мультивибратора на D1.1 и D1.2 поступает на вход "С" триггера D2.1 и устанавливает его в единичное состояние. Нуль с его инверсного вывода поступает на вход элемента D1.4, в результате с поступлением нулевого импульса от генератора тактовой частоты, на выходе этого элемента появляется единица, которая устанавливает измерительный счетчик в нулевое состояние, и через диод VD1 гасит его индикаторы. Затем весь процесс повторяется.
В частотомере можно не устанавливать диоды VD1 и VD2, но в этом случае, на нижнем пределе измерения в течении целой секунды будут мелькать цифры при счете измерительных импульсов, и если с целью большей оперативности будет установлено минимальное время индикации показания прибора будут трудно различимы. При установке диодов индикатор, на нижнем пределе измерения, будет мигать с частотой в один герц, но высвечиваться будет только результат.
Рис.3
Принципиальная схема источника питания показана на рисунке 3. Он вырабатывает стабилизированное напряжение +10В для питания микросхем и переменное напряжение 1В для питания нитей накала люминесцентных индикаторов.
Детали прибора расположены на двух платах, схемы которых показаны на рисунке 4. В верху плата по рисунку 2, внизу по рисунку 1. Платы располагаются одна над другой, верхняя, по рисунку, в верху, а под ней нижняя, таким образом кнопки переключателей S1-S3 располагаются под индикаторами, схемы плат показаны в натуральную величину, их можно переносить на стеклотекстолитовый лист без масштабирования.
Платы сделаны из стеклотекстолита толщиной 1,5мм с односторонним меднением, схемы плат изображены со стороны проводников печатного монтажа, обозначенные пунктиром детали и монтажные проводники располагаются с обратной стороны, число проводников со стороны деталей можно уменьшить, если сделать двухстороннюю плату.
Трансформатор питания наматывают на магнитопроводе Ш20х20, его первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,12, вторичная - 170 витков провода ПЭВ-0,23, третичная - 11 витков ПЭВ-0,3.
Все постоянные резисторы МЛТ-0,125, переменный СП-1А. Оксидные конденсаторы К50-6 или К53-1, расположенные вертикально, остальные конденсаторы типа КЛС К10-7 или К73-17. Переключатель пределен - П2К с зависимой фиксацией. Вместо индикаторов ИВ-3 можно использовать ИВ-5. Для выключения питания используется микротумблер. Входной разъём - антенный от телевизора.
Правильно собранный частотомер в настройке практически не нуждается.
