Brak produktów
Kategorie
-
Wafel krzemowy wielki jak pizza
299,00 zł 399,00 zł
Miernik częstotliwości TTL CMOS
Wszystko powinno być tak proste, jak to możliwe, ale nie uproszczone – Albert Einstein. Taka idea przyświecała przy projektowaniu tego układu, żeby zrobić ciekawą i funkcjonalną rzecz przy zastosowaniu możliwie najprostszych rozwiązań. Urządzenie można zastosować jako miernik od 1/2Hz do 100MHz, licznik impulsów do 100 000 000, a także jako prosty generator sygnału prostokątnego o częstotliwościach 1/4 - 16Hz
Założenia projektowe:
- zrobić fajną rzecz na zakończenie zabawy układami TTL/CMOS, zanim zabiorę się za mikroprocesory
- zaprojektować płytkę jednostronną bez żadnych zworek (300 pól lutowniczych)
- sprawdzić, czy uda mi się samodzielnie zaprojektować funkcjonalne urządzenie
Ogólna idea działania
Częstotliwość to nic innego jak liczba impulsów w okresie jednej sekundy. Tak więc układ musi składać się z licznika i wzorca czasu. Za licznik służy sześć układów 40110 połączonych kaskadowo. To bardzo wygodne liczniki – posiadają jednocześnie sterownik wyświetlacza i latch. W roli wzorca czasu występuje 4521 z kwarcem 4194304Hz, który na swoich wyjściach podaje częstotliwość 1 - 16Hz. Taka częstotliwość kwarcu jest najlepsza, bo jest wielokrotnością 2 i można ją wygodnie dzielić.
Liczniki są sterowane sygnałem o częstotliwości 0,5Hz. Oznacza to, że przez sekundę jest stan 1, a przez następną sekundę jest 0. Ten sygnał jest wzmacniany przez tranzystor T2 (a przy okazji odwracany, choć to nie ma znaczenia) i podawany na 12 wejść sterujących licznikami. Kiedy jest 0, wówczas liczniki liczą impulsy, a kiedy pojawi się 1, wówczas wynik na wyświetlaczu jest zatrzymywany i pokazywany przez sekundę. Ujemne zbocze kasuje wynik, a cykl się powtarza.
Mierzony sygnał jest wzmacniany przez prosty układ wejściowy z tranzystorem i podawany wprost do pierwszego licznika lub jest dzielony przez 10 albo 100. Wybór dzielnika odbywa się przez przełączenie zworki. Przewidziałem dwie wersje preskalera. Jako pierwszy dzielnik można zastosować prosty dzielnik 74LS90, który można nabyć za 0,90zł i „przetrawi” maksymalną częstotliwość 32MHz. Można też zastosować superszybki TTL 74S196, który da radę podzielić nawet 100MHz, ale kosztuje ok. 20zł. W płytce przewidziane są dwie podstawki, w jedną z nich należy włożyć wybrany układ. Wybrałem tańszy dzielnik, a podstawka dla szybszego pozostaje puste. Może kiedyś będę miał okazję przetestować tego demona szybkości, ale póki co nie wydam 20zł na scalak TTL.
Istnieje możliwość zmiany czasu zliczania impulsów na inny niż jedna sekunda. Do tego służy zworka po lewej stronie płytki. W sumie nie wiem po co :) ale 4521 ma tyle wyjść, że postanowiłem je do czegoś wykorzystać. Przy zmienionym czasie, wynik należy podzielić przez ten czas, aby otrzymać liczbę impulsów na sekundę. Aby urządzenie wykorzystać jako licznik, czas zliczania należy ustawić na nieskończoność. Licznik będzie liczył w górę, nie ma możliwości liczenia w dół, chociaż 40110 ma taką możliwość. Kiedy układ jest wykorzystywany jako generator przebiegów prostokątnych można wyłączyć wyświetlacz, żeby Unia Europejska nie uznała urządzenia za nieekologiczne ;)
Kalibracja wzorca czasu
Układ wymaga kalibracji. Początkowo miał do tego służyć trymer, ale wygodniejsze okazało się wlutowanie kawałka podstawki DIL, w którą wtykałem zwykłe kondensatory ceramiczne.
Jeżeli mamy do dyspozycji normalny miernik lub kolegę, który takowy posiada ;) budujemy najprostszy z możliwych generatorów na NE555, tak żeby podawał częstotliwość ok 1MHz. Podpinamy oba mierniki i dobieramy kondensatory tak, żeby odczyty na obu miernikach były takie same.
W dokumentacji 4521 pisali, że wyjście OUT1 (pin 7) można wykorzystać do wzorcowania. Częstotliwość występująca na tym pinie powinna być taka sama, jak częstotliwość nominalna kwarcu, ale u mnie jakoś nie ma tam żadnego sygnału (?).
Użytkowanie
Aby zmierzyć częstotliwość w jakimś urządzeniu, najpierw należy połączyć ich masy. Następnie można przystąpić do mierzenia dowolnego elementu. Jest to bardzo proste i nie wymaga wyjaśnień. Należy zwrócić uwagę, że baza tranzystora w układzie wejściowym jest sterowana dzielnikiem napięcia o łącznej rezystancji 20kOhm. Jest to dość niewielka rezystancja i czasami zakłóca mierzony układ, w szczególności kwarce. Można te rezystory wymienić na większe. Układ jest przeznaczony do mierzenia częstotliwości w urządzeniach cyfrowych, tzn sygnałów prostokątnych o stromym zboczu. Nie testowałem sinusa i trójkąta jako że takimi się nie zajmuję.
Mała wpadka
Nie obyło się bez małej wpadki, a popełniony błąd jest chyba najgłupszym z możliwych. Napisy po lewej stronie płytki umieściłem w odwrotnej kolejności :) Projekt w załączniku nie ma już tego błędu. No cóż, errare humanum est :)
Pliki do pobrania: