Mjerač frekvencije s dva čipa s binarnim očitanjem: 16 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

pomoću dvanaest svjetlećih dioda. Prototip ima CD4040 kao brojač i CD4060 kao generator vremenske baze. Upućivanje signala vrši se kroz otpornik - diodna vrata. Ovdje korišteni CMOS -ovi omogućuju napajanje instrumenta bilo kojim naponom u rasponu od 5 do 15 volti, ali je maksimalna frekvencija ograničena na oko 4 MHz.

4040 je binarni brojač od 12 stupnjeva u pakiranju sa 16 pinova. 4060 je četrnaestostupanjski binarni brojač i oscilator, u istom 16 -polnom pakiranju. Verzije ovih čipova 74HC ili 74HCT mogu se koristiti za viši frekvencijski raspon, no raspon napona napajanja tada je ograničen na najviše 5,5 volti. Kako bi se ovo koristilo 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

Počeo sam s ovim projektom 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 bio je 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 pločice - rezultat je prikazan ovdje pored čipa brojača. Ovaj posebni ic izvučen je iz drugog poluzavršenog projekta, s žarkom nadom da će barem ovaj završiti. 74HC4040 bit će 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 pločice. Kablovi 4040 su obrezani, a preko njegovih kabela napajanja spojen je 100n keramički višeslojni kondenzator. To mu omogućuje bolje preživljavanje ESD -a.

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 uređaja 4040

LED i čip su se međusobno upoznali, a brza provjera, napajanje čipa i uzemljenje zajedničke LED diode, dala mi je trepćuće LED diode kad sam dodirnuo prstom satni ulaz čipa - računajući 50 Hz glasno brujanje.

Jedna LED dioda bila je presvijetla - zbog toga su ostale izgledale preslabo. Nemilosrdno je izvučen, a zatim nježno odložen za moguću samostalnu uporabu. LED diode su krhki uređaji i lako se pokvare ako se pregriju dok su vodiči pod naponom. Morao sam zamijeniti otprilike tri u nizu. Ako ih kupujete, svakako nabavite nekoliko dodatnih. Ako ih izvlačite, svakako nabavite mnogo više jer vam trebaju nešto sličnije svjetline.

Korak 4: Brojač - dovršen

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

Korak 5: Ormar za brojač

Metalna obloga iz D ćelije odmotana je i formirana oko ovog sklopa. Za sprječavanje kratkih spojeva korišten je plastični film.

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

Korak 6: Vremenska baza - dijelovi

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

Ovu funkciju obavlja CD4040, oscilator i 14 -stepeni binarni razdjelnik u 18 -polnom pakiranju. 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 svojoj kutiji za smeće. Ovaj izbor kristala znači da će očitavanje frekvencije biti višekratnik megaherca.

Korak 7: Kristalni oscilator

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

Korak 8: Oscilator - razdjelnik

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

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

Korak 9: Testiranje vremenske baze

Sada je testiranje vrlo uključen proces. Morat ću ga odnijeti 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 je trećina, međutim, prilično sigurna jer rijetko odlazi tamo gdje to radimo mi ostali.

Onda budi brz, ubaci se dok je vani na ručku i isprobaj strujni krug, i brzo ga prekini 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. Jeftini džepni radio srednjih valova koji je bio besan prije nego što su se pojavili novonastali mp3 gadgeti. Ova mala vremenska baza stvarat će 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 na dvije ćelije, čime je utvrđeno da će za pokretanje brojača frekvencija 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 kruga 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 odvajanja. Namjeravam se ovo naviknuti u blizini osjetljivih prijamnika, tako da se svaka buka mora prigušiti blizu izvora i spriječiti bijeg. Odatle ormar od recikliranog lima.

Korak 12: Druga faza integracije

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

Korak 13: Dijagram kruga

Sada, kada je izgradnja gotovo gotova, evo sheme kola. Kad sam konačno odlučio kako će to biti učinjeno i stavio ga na papir, počeli su se uvlačiti značajke. 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 tijekom određenog vremena (2048 xtalnih ciklusa), a za to vrijeme dolazni signal radi na 4040. Tranzistor je isključen pa LED diode ne svijetle. Tada Q12 raste visoko, a signal tada ne prolazi do ulaza 4040. Tranzistor se uključuje i odbrojavanje u 4040 prikazuje se 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 namjerno je napravljena s većim naponom od normalnog napona napajanja. Ne kodira se tijekom normalne uporabe. Ako se, međutim, primijeni napon veći od normalnog, ograničit će napon na dva čipa na vrijednost koju mogu podnijeti. I doista visoki napon uzrokovat će izgaranje tog 470 ohmskog otpornika, i dalje štiteći elektroniku - pa, većina njih, u svakom slučaju. Barem se nadam da će se to dogoditi ako se ova stvar spoji izravno na električnu mrežu.

Korak 14: Prekidač za učestalost / broj

Ugrađen je mali prekidač za odabir između dva načina rada, jednostavno brojanje dolaznih impulsa u odnosu na njihovo brojanje u određenom razdoblju 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 na vrhu, kutija će biti potpuna i zaštititi unutrašnjost od zalutalih komadića žice i kuglica lemljenja, a obojica obiluju na mojoj radnoj ploči.

Korak 15: Pogled s leđa

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

Korak 16: Dovršeni instrument

Ovo je prikaz dovršenog instrumenta. LED diode prikazuju frekvenciju ponderiranu 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 kako biste očitali frekvenciju. Neki podaci o potrošnji struje: pri primijenjenom opskrbnom naponu od šest volti (četiri AA ćelije) potrošena struja bila je 1 mA u načinu rada brojača, a 1,25 mA u načinu rada frekvencije, bez ičega prikazanog. Prilikom prikaza brojača (neke LED diode svijetle) potrošnja je skočila na oko 5,5 mA u načinu rada brojača, te 3,5 mA u načinu rada frekvencije. Brojač je prestao brojati ako se frekvencija poveća na iznad oko 4 MHz. To malo ovisi o amplitudi primijenjenog signala. Za pouzdano računanje potreban je potpun ulaz kompatibilan s 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.