Máy đo tần số hai chip với đầu đọc nhị phân: 16 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

sử dụng mười hai điốt phát quang. Nguyên mẫu có CD4040 làm bộ đếm và CD4060 làm bộ tạo cơ sở thời gian. Gating tín hiệu bằng một điện trở - cổng diode. Các ics CMOS được sử dụng ở đây cho phép thiết bị được cấp nguồn bằng bất kỳ điện áp nào trong phạm vi từ 5 đến 15 vôn, nhưng tần số tối đa được giới hạn trong khoảng 4 MHz.

4040 là một bộ đếm nhị phân mười hai giai đoạn trong một gói 16 chân. 4060 là một bộ đếm và dao động nhị phân mười bốn giai đoạn, trong cùng một gói 16 chân. Phiên bản 74HC hoặc 74HCT của các chip này có thể được sử dụng cho dải tần số cao hơn, nhưng dải điện áp cung cấp sau đó bị giới hạn ở mức tối đa là 5,5 vôn hoặc hơn. Để sử dụng điều này nhằm hiển thị tần số của bộ phát HAM điển hình, sẽ cần một số loại bộ định mức trước và bộ tiền khuếch đại. Hy vọng rằng những điều này sẽ là chủ đề của một hướng dẫn tiếp theo.

Bước 1: 12 mảng LED

Tôi bắt đầu dự án này để có một bộ đếm tần số đơn giản có thể hoạt động với ít rắc rối nhất, sử dụng ít thành phần nhất và KHÔNG lập trình. Tôi quyết định chọn thiết kế "bộ đếm tần số hai chip" này bởi vì sự đơn giản của nó rất hấp dẫn.

Bước đầu tiên là nối dây cho bộ đếm và làm cho nó hoạt động. Tôi đã làm tròn một số đèn led 3mm màu đỏ từ hộp rác của mình và các bảng khác nhau và hàn chúng thẳng hàng trên một mảnh bảng mạch - kết quả được hiển thị ở đây bên cạnh chip đếm. Ic cụ thể này đã được trích xuất từ một dự án đang hoàn thành khác, với hy vọng nhiệt thành rằng ít nhất cái này sẽ kết thúc. 74HC4040 sẽ là một lựa chọn tốt hơn nếu bạn đang có ý định xây dựng cái này. Nó có thể đếm với tần số cao hơn.

Bước 2: Khởi động tổ chuột

Nó đã được quyết định xây dựng nó càng nhỏ càng tốt, và vì vậy không có bảng mạch. Các dây dẫn của 4040 đã bị cắt và một tụ điện đa lớp bằng gốm 100n được kết nối qua các dây dẫn cung cấp điện của nó. Điều này là để cho phép nó tồn tại ESD tốt hơn.

Sau đó, các dây (từ cáp CAT-5) được hàn vào các cuống của dây dẫn. Sau khi một bên được xử lý như vậy, đã đến lúc kiểm tra xem con chip có còn sống hay không.

Bước 3: Kiểm tra 4040

Đèn LED và chip đã được giới thiệu với nhau và việc kiểm tra nhanh, cấp nguồn cho chip và nối đất chung của các đèn LED, cho tôi các đèn LED nhấp nháy khi đầu vào xung nhịp của chip được chạm bằng ngón tay - nó đang đếm 50 Hz chính hum.

Một đèn LED quá sáng - so với đèn LED, đèn LED còn lại có vẻ quá mờ. Nó được kéo ra một cách tàn nhẫn, sau đó dịu dàng đặt sang một bên để có thể sử dụng solo. Đèn LED là thiết bị dễ hỏng và dễ hỏng nếu quá nóng trong khi các dây dẫn bị căng. Tôi đã phải thay thế khoảng ba trong mảng của tôi. Nếu bạn đang mua chúng, hãy chắc chắn nhận được thêm một vài chiếc. Nếu bạn đang quét chúng, hãy nhớ lấy thêm nhiều vì bạn cần chúng có độ sáng tương tự nhau.

Bước 4: Bộ đếm - Hoàn thành

Hình ảnh cho thấy bộ đếm và màn hình đã hoàn thành. Có mười hai đèn LED, chip đếm, tụ điện phụ và hai điện trở. Điện trở 1K đặt độ sáng của màn hình. Điện trở 4,7 K kết nối đầu vào đặt lại với đất. Chân không kết nối bên cạnh nó là đầu vào đồng hồ.

Bước 5: Tủ quầy

Lớp phủ kim loại từ một ô D đã được mở ra và hình thành xung quanh cụm máy này. Màng nhựa đã được sử dụng để ngăn ngừa đoản mạch.

Phim chiếu thử quầy của tôi. Nó đang đếm tín hiệu 50 Hz do ngón tay của tôi cung cấp.

Bước 6: Cơ sở thời gian - Các bộ phận

Bộ đếm tần số hoạt động bằng cách đếm các xung tín hiệu trong một thời gian đã biết và hiển thị số lượng này. Một bộ đếm tạo thành một nửa của bộ đếm tần số. Phần khác là một mạch để cung cấp một khoảng thời gian đã biết chính xác - khoảng thời gian - là phần khác.

Chức năng này được thực hiện bởi CD4040, một bộ dao động và bộ phát nhị phân 14 giai đoạn trong một gói 18 chân. Để làm cho nó phù hợp, không phải tất cả các đầu ra của bộ chia đã được đưa ra. Tôi quyết định chọn tần số dao động là 4 MHz - đó là tần số phù hợp nhất mà tôi có trong hộp rác của mình. Sự lựa chọn tinh thể này có nghĩa là tần số đọc được sẽ là bội số của megahertz.

Bước 7: Bộ dao động tinh thể

Bộ dao động tinh thể 4 MHz cho cơ sở thời gian đang hình thành. Một điện trở chip 10 Meg nằm trên hai chân của bộ dao động và hai tụ điện 10 pf được cố định vào một mẩu bảng mạch cùng với tinh thể.

Bước 8: Bộ tạo dao động - Bộ phân chia

Đây là cơ sở thời gian đã hoàn thành. Dây màu đỏ kết nối đầu ra quan trọng nhất (Q13) với đầu vào đặt lại. Điều này gây ra một xung đặt lại ngắn xuất hiện trên chân này sau mỗi 8192 lần dao động của tinh thể. Đầu ra tiếp theo (Q12) sẽ có một sóng vuông trên đó và điều này được sử dụng để bật bộ đếm khi ở mức thấp và để hiển thị số lượng đó khi ở mức cao.

Tôi chưa có bất kỳ sơ đồ mạch nào. Đây là một ý tưởng sơ bộ về cách bộ đếm tần số sẽ hoạt động, và việc bố trí cổng và màn hình ở trạng thái thay đổi khi tôi cố gắng tìm ra giải pháp thành phần tối thiểu.

Bước 9: Kiểm tra Cơ sở thời gian

Bây giờ, thử nghiệm nó là một quá trình rất liên quan. Tôi sẽ phải mang nó đến nơi làm việc. Sau đó, hứa với anh chàng đó đang làm việc (đó là những gì anh ta tuyên bố đang làm) với máy hiện sóng, trời, đất và bia để có cơ hội sử dụng nó. Tuy nhiên, thứ ba đó khá an toàn vì anh ta hiếm khi ra khỏi đó trong thời gian mà những người còn lại chúng tôi làm.

Sau đó, hãy nhanh chóng, ăn trưa trong khi anh ấy ra ngoài ăn trưa và kiểm tra mạch điện, và nhanh chóng rút ra trước khi anh ấy quay lại. Nếu không, tôi có thể phải giúp anh ta thoát khỏi bất kỳ lỗ nào mà anh ta tự chui vào và có thể bỏ lỡ bữa trưa. Sử dụng radio đơn giản hơn nhiều. Một chiếc radio bỏ túi, sóng trung bình, giá rẻ đã trở thành cơn thịnh nộ trước khi các tiện ích mp3 mới ra đời. Cơ sở thời gian nhỏ này sẽ tạo ra hàm băm trên toàn mặt số khi nó đang hoạt động. Sử dụng nó và một vài ô, tôi có thể chắc chắn rằng cơ sở thời gian hoạt động với ba ô và nó không hoạt động trên hai ô, do đó thiết lập rằng cần ít nhất 4,5 vôn để kích hoạt bộ đếm tần số của tôi.

Bước 10: Khoảng trống cho Timebase

Điều này cho thấy không gian bên trong bộ đếm dành riêng cho mạch cơ sở thời gian.

Bước 11: Tích hợp

Điều này cho thấy hai mạch tích hợp ở vị trí. Logic "keo" cần thiết giữa chúng để làm cho chúng hoạt động như một bộ đếm tần số sẽ được thực hiện bởi các điốt và điện trở.

Một tụ điện tách khác đã được thêm vào trên chip cơ sở thời gian. Bạn không thể có quá nhiều phân tách. Tôi dự định điều này sẽ được sử dụng gần với các máy thu nhạy cảm, vì vậy bất kỳ tiếng ồn nào phải được triệt tiêu gần nguồn và ngăn không cho thoát ra ngoài. Do đó, tủ thiếc tái chế.

Bước 12: Giai đoạn hai tích hợp

Tôi lại đổi ý, và cách sắp xếp trong bức tranh này hơi khác một chút. Nó nhỏ gọn hơn nên được ưa thích hơn.

Bước 13: Sơ đồ mạch

Bây giờ, khi việc xây dựng gần hoàn thành, đây là một sơ đồ mạch. Cuối cùng, khi tôi đã quyết định xem nó sẽ diễn ra như thế nào và đặt nó xuống giấy, các bộ sưu tập bắt đầu xuất hiện. Tôi cũng có thể làm cho nó hoạt động như một bộ đếm, với một công tắc và hai thành phần bổ sung. Vì vậy, bây giờ nó là một bộ đếm Tần số / Bộ đếm.

Một xung ngắn trên Q13 đặt lại cả hai bộ đếm. Khi đó Q12 sẽ ở mức thấp trong một khoảng thời gian nhất định (2048 chu kỳ xtal) và trong thời gian đó, tín hiệu đến đồng hồ 4040. Bóng bán dẫn tắt, do đó các đèn LED không sáng. Sau đó, Q12 tăng cao và tín hiệu sau đó không đi qua đầu vào của 4040. Bóng bán dẫn bật và số đếm trong 4040 được hiển thị trên đèn LED cho tất cả thế giới nhìn thấy. Một lần nữa sau khi 2048 đồng hồ Q12 xuống thấp, Q13 tăng cao và sẽ vẫn ở đó, ngoại trừ việc nó được kết nối với đầu vào đặt lại của cả hai bộ đếm, vì vậy cả hai bộ đếm đều bị xóa, xóa trạng thái của Q13 và do đó chu kỳ bắt đầu lại. Nếu nó được đặt làm bộ đếm, 4060 được giữ vĩnh viễn trong quá trình thiết lập lại và bóng bán dẫn được bật toàn thời gian. Tất cả đầu vào được tính và hiển thị ngay lập tức. Số đếm tối đa là 4095 và sau đó bộ đếm bắt đầu lại từ 0. Điốt zener đó được tạo ra một cách chính xác bằng điện áp cao hơn điện áp cung cấp bình thường. Nó không coduct trong quá trình sử dụng bình thường. Nếu, howvever, một điện áp lớn hơn bình thường được đặt vào, nó sẽ giới hạn điện áp cho hai chip đến một giá trị mà chúng có thể xử lý. Và một điện áp thực sự cao sẽ khiến điện trở 470 ohm đó bị đốt cháy, vẫn bảo vệ các thiết bị điện tử - dù sao thì hầu hết chúng đều như vậy. Ít nhất, đó là điều tôi hy vọng sẽ xảy ra, nếu thứ này được kết nối trực tiếp với nguồn điện lưới.

Bước 14: Công tắc tần số / đếm

Một công tắc nhỏ được trang bị để lựa chọn giữa hai chế độ, đếm đơn giản các xung đến so với đếm chúng trong một khoảng thời gian và xác định tần số, và các công việc thu dọn lặt vặt khác đã được thực hiện.

Một số hệ thống dây điện đã được làm bằng nhựa để làm cho chúng có khả năng chống chập (tôi hy vọng). Hàn một tấm sắt tây khác từ một ô D khác trên cùng sẽ làm cho hộp hoàn chỉnh và bảo vệ các phần bên trong khỏi các đoạn dây và mảnh thuốc hàn đi lạc, cả hai đều có rất nhiều trên mặt bàn làm việc của tôi.

Bước 15: Xem lại

Bạn có thể thấy thao tác xoay để chọn giữa các chế độ Tần số và đếm trong chế độ xem Quay lại này.

Bước 16: Công cụ đã hoàn thành

Đây là hình ảnh của công cụ đã hoàn thành. Các đèn LED hiển thị tần số có trọng số như sau:

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 Bạn phải cộng trọng số của các đèn led sáng để đọc tần số. Một số dữ liệu về mức tiêu thụ hiện tại: ở điện áp cung cấp áp dụng là sáu vôn (bốn ô AA), dòng điện được tạo ra là 1 mA ở chế độ Bộ đếm và 1,25 mA ở chế độ Tần số, không có gì hiển thị. Khi hiển thị số đếm (một số đèn LED sáng), mức tiêu thụ tăng lên khoảng 5,5 mA ở chế độ bộ đếm và 3,5 mA ở chế độ tần số. Bộ đếm ngừng đếm nếu tần số được tăng lên trên khoảng 4 MHz. Điều này phụ thuộc một chút vào biên độ của tín hiệu được áp dụng. Nó yêu cầu đầu vào tương thích CMOS đầy đủ để nó đếm một cách đáng tin cậy. Do đó, một số loại điều hòa tín hiệu gần như luôn luôn cần thiết. Một preamp và prescaler ở đầu vào sẽ vừa mở rộng dải tần vừa tăng độ nhạy. Có thể tìm thấy thêm về chủ đề này để tìm kiếm các từ "bộ đếm tần số hai chip" mà không có dấu ngoặc kép.