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.

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 катодом.

Иванов А.

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

2 8056 Частотомеры

частотомер частота измеритель частоты измерения

Комментарии (5):

А есть печатка в LAY?Если есть,можно на почту выслать,очень хочется собрать такой.

Печатной платы, к сожалению, нет. Если бы она у нас была, то мы бы ее разместили под статьей.

Силовой трансформатор можно заменить на трансформатор со вторичной обмоткой без отвода средней точки, применив ключевой транзисторный каскад, шунтирующий выводы 1 и 2 на общий провод с частотой питающей сети и управляемый напряжением с делителя R9, R10; однако, там нужна хорошая фильтрация питающего напряжения. Но фильтр питания можно сделать местным. а вся остальная схема будет питаться от пульсирующего напряжения.

Мне кажется, но тут явно допущена ошибка в описании. В конце написано, что можно использовать семисигментный индикатор с общим анодом, но выше было написано, что микросхема CD4026 может работать только с индикаторами с общим катодом. Как же теперь быть?

Михаил, благодарим за замечание! В конце статьи была опечатка - исправили ее.