Схема частотомера на 1Гц-100КГц (CD4001, CD4026, CD4040)

Не сложная схема самодельного пятиразрядного частотомера с пределами измерений от 1Гц до 99999Гц, выполнен на микросхемах CD4001, CD4026, CD4040.

Это простой частотомер для измерения частоты электрических сигналов от 1 Гц до 99999 Гц. Индикация на табло из пяти светодиодных семисегментных индикаторов. Схема состоит из входного усилителя, измерительного и индикаторного счетчика, устройства управления и источника питания.

Принципиальная схема

Входной усилитель - формирователь выполнен на транзисторах VТ1 и VТ2. Первый транзистор служит для усиления слабых сигналов, поступающих на вход частотомера. Диоды VD1 и VD2 ограничивают уровень сильных сигналов, образуя своим сопротивлением совместно с резистором R6 делитель, который начинает работать при уровне входного сигнала более 0,3-0,5V.

На транзисторе VТ2 выполнен формирователь импульсов. Транзистор включен по схеме ключа и открывается при достижении напряжения на его пороге некоторого уровня (около 0,5V).

В результате входное напряжение синусоидальной или какой-то другой формы преобразуется в импульсное, которое поступает на вход (вывод 1) счетчика младшего разряда D2.

Принципиальная схема пятиразрядного частотомера 1Гц до 99999Гц (CD4001, CD4026, CD4040)

Рис. 1. Принципиальная схема пятиразрядного частотомера 1Гц до 99999Гц (CD4001, CD4026, CD4040).

Измерительно - индикаторный счетчик выполнен на пяти микросхемах D2-D6 типа CD4026. Эти микросхемы могут работать только с индикаторами с общим катодом, но есть важное преимущество, -вход, выполненный по схеме триггера Шмитта, да еще и с блокировкой единицей, подаваемой на вывод N.

Плюс, схема гашения индикаторов подачей нуля на вывод S. Таким образом, поток импульсов для подсчета управляется логическим уровнем на выводе 2 D2.

Когда там ноль -идет счет импульсов. При подаче на этот вывод единицы вход закрывается. Далее нужно подать единицу на все выводы S (выводы 3) всех счетчиков CD4026, чтобы результат измерения отобразился на цифровых индикаторах. Этим процессом управляет схема управления на микросхемах D1 и D7.

На элементах D1.3 и D1.4 выполнен триггер, регулирующий длительность импульсов, в течение которых происходит индикация результата измерения. На элементах D1.1 и D1.2 выполнен формирователь тактовых импульсов по схеме триггера Шмитта.

В качестве образцовой частоты для данного частотомера используется частота электросети 50 Гц. Стабильность, конечно, получается ниже, чем при использовании кварцевого генератора. Но, этот частотомер низкочастотный и содержит всего пять разрядов, так что стандартной стабильности частоты электросети для него вполне достаточно.

Переменное напряжение 50 Гц снимается с одной из обмоток силового трансформатора Т1, служащего основой источника питания. Это напряжение через делитель на резисторах R10-R9 и ограничитель отрицательной полуволны на диоде VD6 поступает на формирователь логических импульсов, сделанный по схеме триггера Шмитта на элементах D1.1 и D1.2.

Полученное импульсное напряжение частотой 50 Гц поступает на счетчик D7. Задача этого счетчика в формировании измерительного интервала времени, в течение которого происходит подсчет входных импульсов, частоту которых нужно измерить, то есть, 1 секунду. Предположим, в исходном состоянии счетчик D7 в нулевом положении, а на выходе элемента D1.3, - логический ноль. Это приводит к открыванию входа D2 и гашению индикации.

При этом происходит счет входных импульсов. Одновременно, происходит счет счетчиком D7 импульсов частотой 50 Г ц. Через пятьдесят импульсов, следующих с частотой 50 Гц, на его выводах 2, 3 и 7 появятся единицы (32+16+2=50). Это приведет к закрыванию диодов VD3, VD4 и VD5 и поступлению напряжения уровня логической единицы через R5 на вывод 12 D1.4.

Триггер на элементах D1.4 и D1.3 совместно с счетчиком D7 образует одновибратор, и с выхода D1.3 формирует фронт положительного импульса в течение которого происходит закрывание входа D2 и включение индикации. Начинается время индикации.

Счетчик D7 продолжает считать, и как только, на его выводе 12 появляется единица, она, поступая на вывод 9 D1.3, переключает триггер D1.3-D1.4 в исходное состояние. Она же, поступая на соединенные вместе выводы 15 счетчиков D2-D6 обнуляет их. И затем, через очень короткое время, заданное цепью R7-C5, эта же единица поступает на вывод 11 D7, и обнуляет его.

Цепь R7-C5 теоретически не нужна, но без неё могут происходить сбои в работе частотомера из-за того, что, например, счетчик D7 обнулится раньше чем переключится триггер D1.3-D1.4 или раньше чем обнулятся все счетчики D2-D6.

Данная цепь немного увеличивает длительность этого обнуляющего импульса, и этим устраняет саму возможность сбоя. В частотомере можно использовать любые семисегментные светодиодные цифровые индикаторы с общим анодом.

Иванов А.

Литература: 1. Иванов А. - Частотомер-генератор. РК-05-2006.

2 759 Частотомеры
частотомер частота измеритель частоты измерения
Написать комментарий:

cashback