Цифровой частотомер

Частотные счетчики измеряют частоту входного сигнала. Они обычно используются в лабораториях, фабриках и полевых средах для обеспечения прямого измерения частоты различных устройств. Большинство счетчиков частоты работают с использованием счетчика, который накапливает количество событий (колебаний), происходящих с определенным периодом времени (например, одну секунду). По истечении заданного периода времени значение в счетчике передается на дисплей, а счетчик сбрасывается на ноль.

На рис.1 показана схема частотного счетчика, построенного на NE555, декадного счетчика / делителя CD4033, регулятора 7805, 7-сегментного дисплея и нескольких дискретных компонентов. Микросхемы с пятью десятичными счетчиками-7-сегментными драйверами (каждый из CD4033) соединены в тандеме, чтобы сформировать пятизначный десятичный счетчик. IC CD4033 состоит из 5-каскадного счетчика и выходного декодера, который преобразует код в 7-сегментный декодированный выход для управления одной ступени цифрового дисплея.

Рис.1: Схема частотного счетчика

Синусоидальные сигналы, поступающие от источника, сначала преобразуются в положительные импульсы с помощью транзистора Т2 и диода D1. Затем эти импульсы подсчитываются с помощью 5-значного десятичного счетчика. Если контакт 2 IC3 находится в логическом «0», каждый импульс от генератора продвигает счетчик на единицу. Логическое условие вывода 2 зависит от выхода моностабильного мультивибратора (IC2). Период времени моностабильного мультивибратора определяется комбинацией резистора R5, предустановки VR1 и конденсатора C4. Здесь он устанавливается ровно на одну секунду. Моностабильный мультивибратор запускается нестабильным мультивибратором (IC1). Период времени нестабильного мультивибратора определяется комбинацией резисторов R1 и R2 и конденсатора C1. Здесь IC1 предназначен для вывода квадратной волны, имеющей два вторых «высоких» и двухсекундных «низких» периода. Моностабильный мультивибратор (IC2) запускается всякий раз, когда выход нестабильного мультивибратора (IC1) становится низким. Выход IC2 мгновенно поднимается и остается высоким в течение одной секунды. Транзистор T1 инвертирует выход IC2, чтобы сделать входной контакт 2 IC3 низким. Как только IC2 запускается, передний фронт положительного выходного импульса посылает сигнал покоя на все счетчики десятилетия через конденсатор C6. Пять 7-сегментных дисплеев (DIS1 через DIS5) теперь показывают, что счетчик равен «00000». Поскольку контакт 2 IC3 является низким, счетчик может рассчитывать в течение одной секунды. Он продолжает считать входные импульсы до тех пор, пока выход IC2 остается высоким. Через одну секунду выход IC2 снова становится низким. Транзистор T1 отключен, запрещая дальнейший подсчет, вытягивая вывод 2 IC3 в логическую '1'. Количество импульсов, подсчитанных до сих пор, отображается на 7-сегментных дисплеях. Процесс повторяется, пока питание подается на цепь счетчика. Вывод 5 таймера NE555 является выводом управляющего напряжения, который в основном используется для фильтрации, когда таймер используется в шумных средах. Однако, накладывая напряжение на этом выводе, можно изменять рассчитанный период. Конденсатор 0,01 мкФ, подключенный к контакту 5 NE555, обходит любой шум от изменения рассчитанной длительности импульса. LED2 указывает период счета.

На рис. 2 показана схема электропитания 230 В, 50 Гц сеть переменного тока. Понижается трансформатором X1 для вторичного выхода 9 В, 500 мА. Вывод трансформатора выпрямляется полноволновым выпрямителем BR1, фильтруется конденсатором C7 и регулируется IC 7805 (IC8). Полученный таким образом регулируемый 5V DC дополнительно фильтруется конденсаторами C8 и C9. LED3 действует как индикатор питания. Резистор R14 действует как ограничитель тока. Конденсатор выше 10 мкФ подключен к выходу регулятора IC, в то время как диод D1 защищает регулятор IC в случае, если его вход замыкается на массу.

Рис.2: Схема питания

Тщательно соберите компоненты и проверьте их на отсутствие ошибок. Используйте кабель с малой емкостью для подачи сигнала от источника генератора на частотомер. Подключите источник известной частоты (например, калибровочный сигнал осциллографа) к входу счетчика и настройте VR1 для отображения частоты на семисегментных дисплеях.

Аруп Кумар Сена