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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Contatore di frequenza combinato. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione La particolarità del frequenzimetro proposto è che, oltre alla funzione principale, consente di determinare l'induttanza di varie bobine, la frequenza di risonanza dei circuiti e la capacità dei condensatori. Ecco perché il frequenzimetro è chiamato combinato. Un buon assistente di un progettista radioamatore sarà uno strumento combinato, il cui diagramma schematico è mostrato in Fig. 1. La sua fabbricazione non richiede parti scarse, è facile da installare e utilizzare. Il dispositivo può misurare la frequenza dei segnali con un'ampiezza di 0,1 ... 5 V di forma sinusoidale o rettangolare nell'intervallo da 50 Hz a 500 kHz, nonché l'induttanza da 4 μH a 1 H. Per comodità di lettura delle letture, l'intervallo operativo dei valori è suddiviso in quattro sottointervalli. Il primo viene impostato quando si misurano frequenze fino a 500 Hz. Il secondo è quando si misura la frequenza da 500 Hz a 5 kHz o l'induttanza da 40 mH a 1 H. Il terzo - a una frequenza del segnale da 5 a 50 kHz, valori di induttanza di 0,4 ... 40 mH. E il quarto sottointervallo ha una frequenza del segnale da 50 a 500 kHz e valori di induttanza di 4 ... 400 μH. Il sottocampo richiesto è impostato dall'interruttore SA2 e la modalità di misurazione (frequenza o induttanza) è SA1. L'errore di misurazione della frequenza non supera il 5%. Il principio di funzionamento del frequenzimetro si basa sulla conversione del segnale di ingresso in una sequenza di impulsi rettangolari di durata e ampiezza stabili, e quindi sulla misurazione del valore medio di corrente di questa sequenza con un microamperometro. Il funzionamento semplificato del frequenzimetro è spiegato dai diagrammi mostrati in Fig.3. Il segnale in esame (Fig. 3, a) viene inviato all'ingresso del nodo buffer, che è realizzato sul transistor VT1. Lo scopo del nodo è quello di fornire una grande impedenza di ingresso e una minima capacità di ingresso del frequenzimetro. Dall'uscita del nodo, il segnale passa attraverso la sezione SA1.1 dell'interruttore SA1 al convertitore, realizzato sugli elementi DD4.1, DD4.2. Serve a formare una sequenza di impulsi rettangolari dal segnale di ingresso di una forma arbitraria, che dall'uscita dell'elemento DD4.2 (Fig. 3, b) vengono alimentati direttamente all'ingresso dell'inverter sul transistor VT2 ( se si imposta il primo sottocampo), oppure all'ingresso del divisore di frequenza (con lavoro su altri sottocampi), eseguito sui contatori DD1 - DD3. Ciascuno dei contatori divide la frequenza del segnale di ingresso per 10, quindi, indipendentemente dal sottointervallo impostato, la frequenza del treno di impulsi all'ingresso dell'inverter a transistor non sarà superiore a 500 Hz. Sull'inverter DD4.3 e sull'elemento DD4.4, viene realizzato uno shaper stabile in ampiezza e durata degli impulsi. La tensione di alto livello dal collettore del transistor VT2 (Fig. 3, c) viene alimentata all'ingresso dell'inverter DD4.3 e al circuito integratore R8 R9 C6. All'ingresso superiore dell'elemento DD4.4 secondo il circuito, viene impostata una tensione di basso livello (Fig. 3, d) e al suo ingresso inferiore - alta (Fig. 3, e), ma con un ritardo che dipende dal segno della costante di tempo del circuito integratore. La durata del ritardo è regolata da un resistore di sintonia R8 e il suo valore determina la durata degli impulsi t all'uscita dell'elemento DD4.4 (Fig. 3, e). Il valore medio della corrente della sequenza di questi impulsi viene misurato utilizzando un microamperometro PA1. Il valore di corrente è proporzionale alla frequenza del segnale di ingresso.
Come funziona un misuratore di induttanza? Per questa modalità, l'interruttore SA1 viene spostato nella posizione "L". Il convertitore sugli elementi DD4.1, DD4.2 si trasforma in un generatore, la cui frequenza è determinata dal valore della capacità del condensatore C2 e dall'induttanza della bobina Lx - è collegato alle prese X2, X3 . Il valore della frequenza è misurato da un frequenzimetro (il suo funzionamento è descritto sopra) e l'induttanza è calcolata dalla formula: Lx \u1d 2 / f ^ XNUMX, dove Lx è in μH, af è in MHz. Per comodità di lettura, la scala del dispositivo può essere ulteriormente calibrata in valori di induttanza oppure è possibile creare una scala di conversione separatamente per ogni sottointervallo e le scale possono essere incollate sul corpo del dispositivo.
La precisione della misurazione dipende dalla stabilità dell'ampiezza dell'impulso all'uscita dell'elemento di confronto DD4.4. L'ampiezza, a sua volta, dipende dalla stabilità della tensione di alimentazione. Ecco perché il dispositivo viene alimentato attraverso un regolatore di tensione parametrico, realizzato sui transistor VT3, VT4. La giunzione dell'emettitore del transistor VT4 viene utilizzata come diodo zener e la batteria Krona viene utilizzata come fonte di alimentazione principale (è adatta una batteria Corundum o 7D-0,115). Le capacità del dispositivo possono essere ampliate tenendo conto della capacità dei chip 561IE14 di operare a frequenze fino a 2 MHz e installando un altro divisore di frequenza (non mostrato in Fig. 1). Quindi il limite di misurazione superiore del frequenzimetro aumenterà a 1,5 ... 2 MHz e, di conseguenza, la gamma di misurazioni dell'induttanza si espanderà, fino a 1 μH. Il numero di sottointervalli aumenterà a cinque. È anche facile prevedere la possibilità di misurare la frequenza di risonanza di un circuito sconosciuto o il valore di capacità di un condensatore. Per fare ciò, è necessario sostituire l'interruttore SA1 con uno a tre posizioni e installare jack di ingresso aggiuntivi (in Fig. 1, queste aggiunte sono mostrate da una linea tratteggiata). Collegando il circuito alle prese X4, X5, trovano la sua frequenza di risonanza - secondo le letture del frequenzimetro. Secondo l'induttanza nota (o pre-misurata) della bobina, il valore della capacità è calcolato dalla formula: Cx \u25,33d 2 / f ^ XNUMX * L, dove f è in kHz, L è in mH e Cx è in μF . Le seguenti parti possono essere utilizzate nel dispositivo. Transistor: VT1-KP303A-KP303V; VT2-VT4-KT315A-KT315I o KT312A-KT312V. Condensatore C2-K73MBM (se non è possibile selezionare un condensatore di tale capacità tra quelli disponibili, è composto da più condensatori di varie capacità collegati in parallelo). Resistenza regolata R8 - SP3-3. Commuta SA2 - PG-2 o P2K. In assenza di un microamperometro, è possibile utilizzare la testina di misurazione magnetoelettrica dell'avometro, ad esempio Ts20 o TL-4 (la modalità di misurazione dell'avometro è corrente continua). In questo caso, il dispositivo stesso può essere realizzato sotto forma di prefisso. È solo necessario che i fili di collegamento siano i più corti possibile. Le clip a coccodrillo possono essere utilizzate per collegare gli induttori. Le parti del dispositivo sono montate (ad eccezione degli interruttori SA1, SA2, condensatore C2 e nodo di ingresso) su un circuito stampato (Fig. 2) in lamina di fibra di vetro. I dettagli del nodo di input vengono inseriti nel corpo della sonda remota. Questo viene fatto per ridurre il valore della capacità che il dispositivo immette nel circuito misurato. La sonda è collegata al dispositivo con un filo schermato. Prese per il collegamento della sonda - dal microtelefono. Il condensatore C2 è collegato direttamente tra i terminali delle prese X2, X3. La regolazione del dispositivo inizia con il fatto che il cursore del resistore R8 è impostato nella posizione più bassa secondo il diagramma, dopodiché viene attivata l'alimentazione. Il voltmetro controlla la tensione ai capi del condensatore C5. Dovrebbe essere compreso tra 5,5 ... 7 V e non cambiare con un aumento della tensione di alimentazione del dispositivo da 9 a 12 V. Quindi la sonda remota viene spenta e l'interruttore SA1 viene portato in posizione "F" - misurazione della frequenza. Se la freccia del dispositivo si discosta notevolmente dal segno zero, ciò indica l'eccitazione del convertitore (elementi DD4.1, DD4.2). La ragione potrebbe essere un'interferenza parassita attraverso fili di collegamento ravvicinati degli interruttori SA1, SA2. Per eliminare l'eccitazione, separare i conduttori o installare un condensatore con una capacità fino a 4.2 pF tra l'uscita dell'elemento DD100 e il filo comune. Successivamente, la sonda di misurazione è collegata e, avendo chiuso le sue conclusioni l'una con l'altra, il funzionamento del convertitore viene nuovamente controllato. Solo dopo essersi assicurati che non ci sia eccitazione, iniziano a calibrare il frequenzimetro. L'interruttore SA2 viene commutato sul primo sottointervallo e un segnale sinusoidale con un'ampiezza di 1 ... 2 V e una frequenza di 500 Hz viene inviato all'ingresso della sonda di misurazione. La resistenza del trimmer R8 imposta il puntatore del microamperometro sul segno finale della scala. Modificando l'ampiezza del segnale di ingresso da 0,2 a 5 V, siamo convinti della stabilità delle letture del frequenzimetro. In caso contrario, la sensibilità del nodo di ingresso viene equalizzata selezionando il resistore R2. Per stabilire un misuratore di induttanza, l'interruttore SA1 viene portato nella posizione "L" e SA2 nella quarta sottogamma. Una bobina è collegata alle prese X2, X3, la cui induttanza è nota (4 ... 10 μH). Secondo la prima delle formule di cui sopra, viene calcolato il valore della frequenza, quindi selezionando il condensatore C2, le letture del frequenzimetro vengono fatte corrispondere a questo valore.
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