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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Due frequenzimetri analogici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Nel generatore LF [1], la frequenza del segnale di uscita viene impostata utilizzando le letture di un semplice frequenzimetro con un comparatore. L'esperienza con un tale generatore ha confermato che è possibile ottenere una precisione sufficiente nell'impostazione della frequenza. Tuttavia, in alcuni casi, attraverso connessioni parassite, il frequenzimetro stesso può introdurre significative interferenze nel segnale del generatore. Dopotutto, può essere riconosciuto come "analogico" solo con alcune ipotesi, poiché le armoniche di ordine superiore compaiono già nello shaper di input del "meandro" e viene aggiunta l'interferenza di un singolo vibratore. Pertanto, la maggior parte dei frequenzimetri analogici e le combinazioni di "frequenzimetro analogico con lettura digitale" o "digitale con dispositivo puntatore" difficilmente possono essere considerati puramente analogici.
In un dispositivo analogico con sensibilità aumentata, è desiderabile evitare del tutto i segnali a impulsi. Una delle soluzioni più semplici è misurare il segnale applicato attraverso il divisore RC con un voltmetro AC. Il circuito del frequenzimetro analogico è molto semplice (Fig. 1). La capacità Xc del condensatore diminuisce all'aumentare della frequenza del segnale: Xc = 1/ωС (ω= 2πF) e la tensione all'ingresso del voltmetro dipende solo dalla frequenza e dalla tensione del segnale Uc. Per un segnale con un'ampiezza costante, la lettura del voltmetro cambierà in proporzione alla variazione della sua frequenza. Di solito, nel generatore vengono sempre prese misure per stabilizzare l'ampiezza del segnale in uscita e non ci sono difficoltà nel determinarne la frequenza.
Sulla fig. 2 mostra un diagramma di un semplice contatore di frequenza puramente analogico che non aggiunge alcuna interferenza (armoniche) al segnale del generatore [1]. La sua caratteristica, che non è sempre uno svantaggio, è l'impedenza di ingresso dipendente dalla frequenza, che diminuisce nel sottointervallo delle alte frequenze da 20 kΩ a 10 kHz a 2 kΩ a 100 kHz. Il voltmetro è realizzato sul chip di un rilevatore/raddrizzatore a due canali K157DA1. Il secondo canale viene utilizzato come voltmetro del segnale di uscita nel generatore. Il chip DA1 fornisce una tensione di uscita di almeno 10 V e la scelta dei microamperometri non è difficile. Pertanto, il diagramma mostra diversi tipi: quelli in vendita. Il resistore variabile R1 e il chip DA2.1 con il circuito OOS corrispondono a R19 e DA5.1 dello stadio di uscita del generatore mostrato nello schema di fig. 2 [1]. La sua alimentazione è da una sorgente di tensione bipolare +/-17,5 V. Nei casi più semplici o generatori di piccole dimensioni si può fare a meno di un microamperometro collegandolo con un interruttore all'uscita desiderata per impostare la frequenza o misurare la tensione di uscita del generatore. I circuiti del voltmetro sono gli stessi. I resistori trimmer R12 e R13 vengono utilizzati per compensare la tensione iniziale all'uscita del microcircuito e per linearizzare la sezione iniziale della scala dello strumento. Nel microamperometro è necessario sostituire la scala, per la quale è necessario aprire con cura la custodia. La scala stessa può essere disegnata molto rapidamente usando FrontDesigner 3.0. Questo programma Russified viene utilizzato nella progettazione dei cruscotti anteriori. Appartiene alla stessa serie dei popolari Layout (per layout PCB) e SPian (per circuiti di disegno). Per uso non commerciale, è distribuito gratuitamente ed è facilmente reperibile su Internet. Ovviamente, in termini di capacità, è inferiore al programma CorelDRAW, ma è incomparabilmente più facile e veloce da padroneggiare e lavorare con esso.
Si è rivelato più conveniente per il frequenzimetro avere una scala non di 100 divisioni, ma di 110, il che facilita notevolmente la regolazione fine del generatore su una frequenza di 1 kHz quando si misura il coefficiente armonico utilizzando un millivoltmetro [2] . Per un esempio in fig. 3 mostra uno schizzo del pannello frontale con una scala frequenzimetro analogica con selezione automatica del limite di misura. Ma se è necessario utilizzare un frequenzimetro analogico come dispositivo autonomo o integrarlo, ad esempio, in un voltmetro, non sarà possibile utilizzare l'interruttore per selezionare la gamma di frequenza del generatore. E poiché qualcosa non è sempre noto in anticipo sul segnale misurato, è desiderabile avere la selezione automatica del limite di misura. In questa occasione è stato trovato un solo articolo [3]. Il frequenzimetro proposto non è solo complesso nella progettazione, ma può anche creare notevoli interferenze da segnali pulsati.
Se si utilizza un divisore RC nell'interruttore automatico del range, anche in questo caso è possibile ottenere una notevole semplificazione ed eliminare il nodo con un segnale a impulsi. Lo schema di un tale frequenzimetro è mostrato in Fig. 4. Qui, il circuito RC deve essere progettato per funzionare su una gamma di frequenze più ampia al fine di impostare con sicurezza i limiti di commutazione: "100 Hz", "1 kHz" e "10 kHz". Dall'uscita del circuito RC, il segnale viene inviato attraverso un raddrizzatore sul chip K157DA1 (DA1) ai comparatori del chip DA3 (LM324N). Le soglie del comparatore vengono impostate tramite i trimmer R30 (sottogamma fino a 100 kHz), R32 (fino a 10 kHz) e R33 (fino a 1 kHz). A frequenze molto basse oa bassi livelli di segnale, tutti i comparatori sono spenti ei led non si accendono. Con un segnale con una frequenza inferiore a 100 Hz e con una tensione superiore a 50 ... 70 mV, si accende il LED rosso HL4 ("100 Hz"). Tensione di alimentazione - +/-15 V.
Sulla fig. La Figura 5 mostra un disegno di una scheda a circuito stampato per un frequenzimetro automatico analogico. Per il cablaggio dei conduttori PCB è stato utilizzato il programma Sprint Layout 3.0; molti produttori di PCB accettano disegni elettronici in questo formato.
L'aspetto del gruppo frequenzimetro analogico è mostrato nella foto fig. 6. Il dispositivo fabbricato è impostato come segue. Prima della messa a punto, è meglio dissaldare uno dei fili dal microamperometro PA1 per non disabilitarlo accidentalmente. La resistenza del trimmer R28 deve essere impostata sulla posizione di massima resistenza. Durante la regolazione, viene utilizzato un segnale da un generatore con una tensione di 1 V. A una frequenza di 100 kHz, un resistore di regolazione R12 imposta una tensione di 8 V sull'uscita 10 del rilevatore DA2. Quindi, ad una frequenza di 10 kHz, la soglia di funzionamento del comparatore DA3.1 viene impostata con precisione dalla resistenza R30 in modo che il LED HL2 si spenga e HL1 ("100 kHz") si accenda. Il tipo di LED non ha importanza. Si consiglia di posizionare il LED HL100 nella gamma di frequenza più bassa ("4 Hz") in rosso, a una frequenza fino a 1 kHz (HL3) - giallo, a una frequenza fino a 10 kHz (HL2) - verde. Per la sottogamma delle frequenze più alte (fino a 100 kHz), è possibile impostare il LED HL1 in blu. Dall'uscita del comparatore DA3.1, il segnale di controllo viene inviato alla chiave elettronica VT3, che collega le resistenze corrispondenti al sottocampo nel divisore RC (C11R13R14). Quindi, alle frequenze di 1 kHz e 100 Hz, vengono impostate le soglie di funzionamento dei comparatori DA3.2 (resistenza R32) e DA3.3 (R33). Il comparatore DA3.4 spegne il LED HL4 a livelli di segnale di ingresso molto bassi, come avviene nell'INI C6-11 industriale. La soglia per il suo funzionamento può essere impostata selezionando la resistenza R34. KT3102G funziona in modo abbastanza soddisfacente come chiavi elettroniche, ma possono essere utilizzati anche altri transistor al silicio. Al sottointervallo di frequenza più basso, quando tutti gli interruttori elettronici sono aperti, la resistenza nel divisore RC è determinata dai resistori R22, R23. Ad una frequenza di 90 Hz, il resistore di trimming R23 imposta la tensione sul pin 12 del chip DA2 a 2,5 V. Quando viene attivato il comparatore DA3.3, la chiave elettronica VT5 collega un circuito aggiuntivo da R22, R23 in parallelo con resistori R20, R21. Quindi, ad una frequenza di 900 Hz, viene impostata la stessa tensione di 90 Hz, con un resistore di sintonia R21. Nel sottointervallo successivo (fino a 10 kHz), il resistore di trimming R17 raggiunge la stessa tensione a una frequenza di 9 kHz e, infine, la stessa regolazione viene eseguita con un resistore R14 a una frequenza di 90 kHz. Le frequenze di controllo sono scelte al di sotto del massimo in modo che non si verifichi la commutazione automatica della gamma. Quindi viene collegata la testa di misura e, con un segnale con una frequenza di 500 Hz, le letture del dispositivo vengono impostate con precisione con un resistore di sintonia R28. La loro conformità viene verificata a una frequenza di 200 Hz e, se necessario, viene eseguita una correzione con un resistore di sintonia R18. Successivamente, è necessario verificare l'accuratezza della scala in tutte le gamme. Un segnale con una tensione costante deve essere applicato all'ingresso del frequenzimetro "A" (ai condensatori C10 e C11), poiché una variazione di tensione all'ingresso del frequenzimetro introduce un errore proporzionale nelle sue letture. Senza il controllo automatico del guadagno, non sarà possibile farlo qui. Il voltmetro [2] dispone già di un ottimo autoregolatore (ARUR) per la calibrazione automatica del distorsore non lineare, negli altri casi è necessario installare un ARUR inerziale all'ingresso. Non è necessario ottenere distorsioni molto piccole introdotte dall'autoregolatore o determinate caratteristiche dinamiche [4], ma la caratteristica di stabilizzazione del livello dovrebbe essere orizzontale sull'intero intervallo di tensioni misurate. In quello mostrato in Fig. 4 del circuito del frequenzimetro a bassa frequenza (fino a 100 kHz), un semplice autoregolatore all'ingresso fornisce una precisione sufficiente per la pratica radioamatoriale quando la tensione del segnale è nell'intervallo 0,1 ... 10 V.
È molto conveniente configurare tali dispositivi utilizzando oscilloscopi digitali, i cui vantaggi sono noti. Gli HAM erano scoraggiati dai prezzi elevati, ma ora sul mercato ci sono oscilloscopi a memoria digitale relativamente economici. Quindi, un oscilloscopio a due canali PDS 5022S (fino a 20 MHz) di Owon con un ampio display a colori (7,8 pollici) o un simile oscilloscopio ASK-2525 è più economico del noto C1-94 a canale singolo. Naturalmente, questi dispositivi citati non sono disponibili per tutti, ma con l'aiuto di un tale oscilloscopio, l'impostazione di alcuni dispositivi, come un frequenzimetro, diventa un piacere, soprattutto perché la lettura sia della frequenza che dell'ampiezza del segnale è immediatamente visibile. Quattro oscillogrammi possono essere salvati e richiamati su un monitor secondo necessità o registrati su un computer. Letteratura 1. Kuznetsov E. Generatore di misura a bassa frequenza con un frequenzimetro analogico. - Radio, 2008, n. 1, pag. 19-21.
Autore: E. Kuznetsov, Mosca; Pubblicazione: radioradar.net
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Commenti sull'articolo: Michael Un articolo molto utile. Ciò che è molto prezioso, c'è una descrizione dettagliata.
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