Μετρητής συχνότητας δύο τσιπ με δυαδική ανάγνωση: 16 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

χρησιμοποιώντας δώδεκα διόδους εκπομπής φωτός. Το πρωτότυπο διαθέτει CD4040 ως μετρητή και CD4060 ως γεννήτρια χρονικής βάσης. Η μετάδοση του σήματος γίνεται από μια πύλη αντίστασης - διόδου. Τα συστήματα CMOS που χρησιμοποιούνται εδώ επιτρέπουν στο όργανο να τροφοδοτείται από οποιαδήποτε τάση στην περιοχή από 5 έως 15 βολτ, αλλά η μέγιστη συχνότητα περιορίζεται σε περίπου 4 MHz.

Το 4040 είναι ένας δυαδικός μετρητής δώδεκα σταδίων σε ένα πακέτο 16 ακίδων. Το 4060 είναι ένας δυαδικός μετρητής και ταλαντωτής δεκατεσσάρων σταδίων, στο ίδιο πακέτο 16 ακίδων. Οι εκδόσεις 74HC ή 74HCT αυτών των τσιπ μπορεί να χρησιμοποιηθούν για υψηλότερο εύρος συχνοτήτων, αλλά το εύρος τάσης τροφοδοσίας περιορίζεται στη μέγιστη τιμή των 5,5 βολτ περίπου. Για να το χρησιμοποιήσετε αυτό για να εμφανίσετε τη συχνότητα ενός τυπικού πομπού HAM, θα χρειαστείτε κάποιο είδος προσυγγραφέα και έναν προενισχυτή. Ας ελπίσουμε ότι αυτά θα αποτελέσουν το αντικείμενο μιας επακόλουθης διδάσκουσας.

Βήμα 1: Δώδεκα πίνακας LED

Ξεκίνησα σε αυτό το έργο για να έχω έναν απλό μετρητή συχνοτήτων που θα λειτουργούσε με την ελάχιστη ταλαιπωρία, χρησιμοποιώντας τον μικρότερο αριθμό εξαρτημάτων και NO προγραμματισμό. Συμφωνώ με αυτό το σχέδιο "μετρητής συχνότητας δύο τσιπ" επειδή η απλότητά του ήταν ελκυστική.

Το πρώτο βήμα ήταν να καλωδιώσετε τον πάγκο και να τον κάνετε να λειτουργήσει. Συγκέντρωσα έναν αριθμό κόκκινων λυχνιών 3 χιλιοστών από το junk box μου και διάφορες σανίδες και τις κόλλησα στη σειρά σε ένα κομμάτι πλακέτας κυκλώματος - το αποτέλεσμα εμφανίζεται εδώ δίπλα στο τσιπ μετρητή. Το συγκεκριμένο ic εξήχθη από ένα άλλο μισοτελειωμένο έργο, με τη θερμή ελπίδα ότι τουλάχιστον αυτό θα καταλήξει τελειωμένο. Το 74HC4040 θα είναι μια καλύτερη επιλογή εάν σχεδιάζετε να το κατασκευάσετε. Μπορεί να μετρήσει σε υψηλότερη συχνότητα.

Βήμα 2: Έναρξη της φωλιάς των αρουραίων

Αποφασίστηκε να κατασκευαστεί όσο το δυνατόν μικρότερο, και έτσι δεν υπάρχει πλακέτα κυκλώματος. Τα καλώδια του 4040 κόπηκαν και ένας κεραμικός πυκνωτής πολλαπλών στρώσεων 100n συνδέθηκε στα καλώδια τροφοδοσίας του. Αυτό γίνεται για να μπορέσει να επιβιώσει καλύτερα από ESD.

Τα καλώδια (από καλώδιο CAT-5) στη συνέχεια συγκολλήθηκαν στα στελέχη των αγωγών. Αφού η μία πλευρά αντιμετωπίστηκε τόσο, ήρθε η ώρα να δοκιμάσουμε αν το τσιπ ήταν ακόμα ζωντανό.

Βήμα 3: Δοκιμή του 4040

Η λυχνία LED και το τσιπ παρουσιάστηκαν μεταξύ τους και ένας γρήγορος έλεγχος, η εφαρμογή ισχύος στο τσιπ και η γείωση του κοινού των LED, μου έδωσε LED που αναβοσβήνει όταν η είσοδος ρολογιού του τσιπ αγγίχθηκε με ένα δάχτυλο - μετρούσε το 50 Hz mains βουητό.

Ένα LED ήταν πολύ φωτεινό - έκανε τα άλλα να φαίνονται πολύ αμυδρά σε σύγκριση. Τραβήχτηκε ανελέητα και στη συνέχεια παραμερίστηκε τρυφερά για πιθανή χρήση σόλο. Οι λυχνίες LED είναι εύθραυστες συσκευές και εύκολα αποτυγχάνουν εάν υπερθερμανθούν ενώ οι αγωγοί είναι πιεσμένοι. Έπρεπε να αντικαταστήσω περίπου τρία στη συστοιχία μου. Εάν τα αγοράζετε, φροντίστε να πάρετε μερικά επιπλέον. Εάν τα σκουπίζετε, φροντίστε να πάρετε πολλά επιπλέον, καθώς τα χρειάζεστε κάπως παρόμοια σε φωτεινότητα.

Βήμα 4: Ο μετρητής - Ολοκληρώθηκε

Η εικόνα δείχνει τον ολοκληρωμένο μετρητή και την οθόνη. Υπάρχουν δώδεκα LED, το τσιπ μετρητή, πυκνωτής παράκαμψης τροφοδοσίας και δύο αντιστάσεις. Η αντίσταση 1Κ ρυθμίζει τη φωτεινότητα της οθόνης. Η αντίσταση 4,7 K συνδέει την είσοδο επαναφοράς στη γείωση. Ο μη συνδεδεμένος πείρος δίπλα του είναι η είσοδος ρολογιού.

Βήμα 5: Cabinet for Counter

Η μεταλλική επένδυση από ένα κελί D ξετυλίχθηκε και σχηματίστηκε γύρω από αυτό το συγκρότημα. Πλαστική μεμβράνη χρησιμοποιήθηκε για την πρόληψη βραχυκυκλωμάτων.

Η ταινία δείχνει τη δοκιμή μου στον πάγκο. Μετράει σήμα 50 Hz που παρέχεται από το δάχτυλό μου.

Βήμα 6: Η χρονική βάση - μέρη

Ένας μετρητής συχνοτήτων λειτουργεί μετρώντας τους παλμούς σήματος για γνωστό χρόνο και εμφανίζοντας αυτόν τον αριθμό. Ένας μετρητής σχηματίζει το μισό του μετρητή συχνοτήτων. Ένα κύκλωμα για να δώσει ένα ακριβές γνωστό διάστημα - τη χρονική βάση - είναι το άλλο μέρος.

Αυτή η λειτουργία πραγματοποιείται από το CD4040, έναν ταλαντωτή και δυαδικό διαχωριστή 14 σταδίων σε ένα πακέτο 18 ακίδων. Για να προσαρμοστεί, δεν έχουν βγει όλες οι έξοδοι διαχωριστικού. Αποφάσισα για μια συχνότητα ταλαντωτή 4 MHz - ήταν η πιο κατάλληλη που είχα στο junk box μου. Αυτή η επιλογή κρυστάλλου σημαίνει ότι η ανάγνωση συχνότητας θα είναι σε πολλαπλάσιο του megahertz.

Βήμα 7: Ο ταλαντωτής κρυστάλλου

Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής 4 MHz για τη χρονική βάση παίρνει μορφή. Μια αντίσταση τσιπ 10 Meg κάθεται στους δύο πείρους ταλαντωτών και οι δύο πυκνωτές 10 pf είναι στερεωμένοι σε ένα κομμάτι πλακέτας κυκλώματος μαζί με τον κρύσταλλο.

Βήμα 8: Ταλαντωτής - Διαχωριστής

Αυτή είναι η ολοκληρωμένη χρονική βάση. Το κόκκινο καλώδιο συνδέει την πιο σημαντική έξοδο (Q13) με την είσοδο επαναφοράς. Αυτό προκαλεί έναν σύντομο παλμό επαναφοράς να εμφανίζεται σε αυτόν τον πείρο κάθε 8192 δονήσεις του κρυστάλλου. Η επόμενη έξοδος (Q12) θα έχει ένα τετράγωνο κύμα, και αυτό χρησιμοποιείται για να ενεργοποιήσει τον μετρητή ενώ είναι χαμηλός και για να εμφανίσει αυτόν τον αριθμό όταν είναι υψηλός.

Δεν έχω κανένα διάγραμμα κυκλώματος ακόμα. Αυτή είναι μια πρόχειρη ιδέα για το πώς πρέπει να λειτουργεί ο μετρητής συχνοτήτων και οι ρυθμίσεις πύλης και οθόνης βρίσκονταν σε ροή καθώς προσπαθούσα να βρω μια ελάχιστη λύση συστατικών.

Βήμα 9: Δοκιμή της χρονικής βάσης

Τώρα, η δοκιμή είναι μια πολύ εμπλεκόμενη διαδικασία. Θα πρέπει να το πάρω στη δουλειά. Στη συνέχεια, υποσχεθείτε σε αυτόν τον τύπο που εργάζεται (αυτό ισχυρίζεται ότι κάνει) με τον παλμογράφο, τον ουρανό, τη γη και την μπύρα για μια ευκαιρία να το χρησιμοποιήσει. Αυτό το τρίτο, ωστόσο, είναι αρκετά ασφαλές, καθώς σπάνια είναι εκτός εκείνης την ώρα που κάνουμε οι υπόλοιποι.

Στη συνέχεια, να είστε γρήγοροι, να τσιμπάτε ενώ βγαίνει για φαγητό και να δοκιμάσετε το κύκλωμα και σκουπίστε γρήγορα πριν επιστρέψει. Αλλιώς ίσως χρειαστεί να τον βοηθήσω σε όποια τρύπα έχει μπει και ίσως να χάσει το μεσημεριανό. Είναι πολύ πιο απλό να χρησιμοποιήσετε ένα ραδιόφωνο. Ένα φθηνό, μεσαίο κύμα, ραδιόφωνο τσέπης που ήταν ενθουσιασμένο πριν από την εμφάνιση των gadgets mp3. Αυτή η μικρή χρονική βάση θα δημιουργήσει κατακερματισμό σε ολόκληρο τον επιλογέα όταν λειτουργεί. Χρησιμοποιώντας το και μερικά κελιά μπόρεσα να διαπιστώσω ότι η χρονική βάση δούλευε με τρία κελιά και ότι δεν λειτουργούσε σε δύο κελιά, διαπιστώνοντας έτσι ότι θα απαιτούνταν τουλάχιστον 4,5 βολτ για να πυροδοτήσω τον μετρητή συχνοτήτων μου.

Βήμα 10: Χώρος για Timebase

Αυτό δείχνει τον χώρο στο εσωτερικό του μετρητή που προορίζεται για το κύκλωμα της χρονικής βάσης.

Βήμα 11: Ενσωμάτωση

Αυτό δείχνει τα δύο ολοκληρωμένα κυκλώματα στη θέση τους. Η λογική "κόλλας" που απαιτείται μεταξύ τους για να λειτουργήσουν ως μετρητής συχνοτήτων θα πραγματοποιηθεί από διόδους και αντιστάσεις.

Ένας άλλος πυκνωτής αποσύνδεσης προστέθηκε στο τσιπ χρονικής βάσης. Δεν μπορείς να έχεις πολύ αποσύνδεση. Σκοπεύω αυτό να συνηθίσει κοντά σε ευαίσθητους δέκτες, οπότε κάθε θόρυβος πρέπει να κατασταλεί κοντά στην πηγή και να αποφευχθεί η διαφυγή. Εξ ου και το ανακυκλωμένο ντουλάπι από τσίγκο.

Βήμα 12: Δεύτερη φάση ενσωμάτωσης

Άλλαξα γνώμη ξανά και η διάταξη σε αυτήν την εικόνα είναι λίγο διαφορετική. Είναι πιο συμπαγές και έτσι προτιμήθηκε.

Βήμα 13: Το διάγραμμα κυκλώματος

Τώρα, όταν η κατασκευή έχει σχεδόν ολοκληρωθεί, εδώ είναι ένα διάγραμμα κυκλώματος. Όταν τελικά αποφάσισα πώς θα γινόταν και το έγραψα στο χαρτί, άρχισαν να σέρνονται οι χαρακτηρισμοί. Θα μπορούσα να το κάνω να λειτουργεί και σαν πάγκο, με διακόπτη και δύο επιπλέον εξαρτήματα. Έτσι, τώρα είναι ένας μετρητής μετρητών / συχνοτήτων.

Ένας σύντομος παλμός στο Q13 επαναφέρει και τους δύο μετρητές. Στη συνέχεια, το Q12 θα είναι χαμηλό για ορισμένο χρονικό διάστημα (2048 κύκλοι xtal) και κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου το εισερχόμενο σήμα κλείνει το 4040. Το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο, οπότε τα led δεν ανάβουν. Στη συνέχεια, το Q12 ανεβαίνει ψηλά και το σήμα δεν περνάει στην είσοδο του 4040. Το τρανζίστορ ενεργοποιείται και ο αριθμός στο 4040 εμφανίζεται στις λυχνίες LED για να το δει όλος ο κόσμος. Και πάλι μετά τα 2048 ρολόγια, το Q12 πέφτει χαμηλά, το Q13 ανεβαίνει ψηλά και παραμένει εκεί, εκτός από το ότι συνδέεται με τις εισόδους επαναφοράς και των δύο μετρητών, οπότε και οι δύο μετρήσεις διαγράφονται που καθαρίζουν την κατάσταση του Q13 και έτσι ο κύκλος ξεκινά ξανά από την αρχή. Εάν έχει οριστεί ως μετρητής, το 4060 διατηρείται μόνιμα σε επαναφορά και το τρανζίστορ ενεργοποιείται με πλήρη απασχόληση. Όλη η είσοδος μετράται και εμφανίζεται αμέσως. Ο μέγιστος αριθμός είναι 4095 και στη συνέχεια ο μετρητής ξεκινά από το μηδέν ξανά. Αυτή η δίοδος zener κατασκευάζεται εκ παραδρομής από υψηλότερη τάση από την κανονική τάση τροφοδοσίας. Δεν συρρικνώνεται κατά την κανονική χρήση. Εάν, ωστόσο, εφαρμοστεί τάση μεγαλύτερη από την κανονική, θα περιορίσει την τάση στα δύο τσιπ σε μια τιμή που μπορούν να χειριστούν. Και μια πραγματικά υψηλή τάση θα προκαλέσει την αντίσταση των 470 ohm να καεί, προστατεύοντας ακόμα τα ηλεκτρονικά - καλά, τα περισσότερα, έτσι κι αλλιώς. Τουλάχιστον, αυτό ελπίζω ότι θα συμβεί, εάν αυτό το πράγμα συνδεθεί απευθείας με το δίκτυο.

Βήμα 14: Διακόπτης συχνότητας / καταμέτρησης

Ένας μικρός διακόπτης τοποθετήθηκε για να επιλέξει μεταξύ των δύο τρόπων λειτουργίας, απλή καταμέτρηση των εισερχόμενων παλμών έναντι καταμέτρησης αυτών για μια περίοδο και καθορισμού της συχνότητας, και πραγματοποιήθηκε διάφορες διευθετήσεις.

Μερικές από τις καλωδιώσεις έχουν πνιγεί σε πλαστικό για να γίνουν ανθεκτικές σε βραχυκύκλωμα (ελπίζω). Η συγκόλληση μιας άλλης λευκοσιδηρής πλάκας από ένα άλλο κελί D στην κορυφή θα κάνει το κουτί πλήρες και θα προστατεύσει τα εσωτερικά από αδέσποτα κομμάτια σύρματος και σφαιρίδια συγκόλλησης, και τα δύο αφθονούν στον πάγκο μου.

Βήμα 15: Πίσω όψη

Η επιλογή επιλογής μεταξύ των τρόπων συχνότητας και καταμέτρησης εμφανίζεται σε αυτήν την προβολή Πίσω.

Βήμα 16: Το Ολοκληρωμένο Όργανο

Αυτή είναι μια άποψη του ολοκληρωμένου οργάνου. Τα LED δείχνουν τη σταθμισμένη συχνότητα ως εξής:

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 Πρέπει να προσθέσετε μαζί τα βάρη των φωτισμένων led για να διαβάσετε τη συχνότητα. Μερικά δεδομένα για την τρέχουσα κατανάλωση: σε εφαρμοζόμενη τάση τροφοδοσίας έξι βολτ (τέσσερις κυψέλες ΑΑ) το ρεύμα που αντλήθηκε ήταν 1 mA στη λειτουργία μετρητή και 1,25 mA στη λειτουργία συχνότητας, χωρίς να εμφανίζεται τίποτα. Όταν εμφανίζονται οι μετρήσεις (κάποιες λυχνίες LED αναμμένες) η κατανάλωση αυξήθηκε στα περίπου 5,5 mA σε μετρητή και 3,5 mA στη λειτουργία συχνότητας. Ο μετρητής σταμάτησε να μετρά εάν η συχνότητα αυξανόταν πάνω από περίπου 4 MHz. Αυτό εξαρτάται λίγο από το πλάτος του εφαρμοζόμενου σήματος. Απαιτεί πλήρη συμβατή CMOS είσοδο για να μετρά αξιόπιστα. Ως εκ τούτου, είναι σχεδόν πάντα απαραίτητο κάποιο είδος ρύθμισης σήματος. Ένας προενισχυτής και ένας προκατασκευαστής στην είσοδο θα επεκτείνουν το εύρος συχνοτήτων και θα αυξήσουν την ευαισθησία. Περισσότερα για αυτό το θέμα μπορείτε να βρείτε για την αναζήτηση των λέξεων "μετρητής συχνότητας δύο τσιπ" χωρίς τα εισαγωγικά.