Fréquencemètre à deux puces avec lecture binaire : 16 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

à l'aide de douze diodes électroluminescentes. Le prototype a un CD4040 comme compteur et un CD4060 comme générateur de base de temps. Le déclenchement du signal se fait par une résistance - porte à diode. Les circuits intégrés CMOS utilisés ici permettent à l'instrument d'être alimenté par n'importe quelle tension comprise entre 5 et 15 volts, mais la fréquence maximale est limitée à environ 4 MHz.

Le 4040 est un compteur binaire à douze étages dans un boîtier à 16 broches. Le 4060 est un compteur binaire et un oscillateur à quatorze étages, dans le même boîtier à 16 broches. Les versions 74HC ou 74HCT de ces puces peuvent être utilisées pour une plage de fréquence plus élevée, mais la plage de tension d'alimentation est alors limitée à un maximum de 5,5 volts environ. Afin d'utiliser ceci afin d'afficher la fréquence d'un émetteur HAM typique, une sorte de pré-échelonneur et un préamplificateur seront nécessaires. Espérons que ceux-ci feront l'objet d'un prochain instructable.

Étape 1: Matrice de douze LED

J'ai commencé ce projet afin d'avoir un fréquencemètre simple qui fonctionnerait avec le minimum de tracas, en utilisant le moins de composants et AUCUNE programmation. J'ai opté pour cette conception de "compteur de fréquence à deux puces" parce que sa simplicité était attrayante.

La première étape consistait à câbler le compteur et à le faire fonctionner. J'ai rassemblé un certain nombre de leds rouges de 3 mm de ma boîte à ordures et de diverses cartes et les ai soudées en ligne sur un morceau de carte de circuit imprimé - le résultat est affiché ici à côté de la puce du compteur. Cet ic particulier a été extrait d'un autre projet à moitié terminé, avec le fervent espoir qu'au moins celui-ci sera terminé. Le 74HC4040 sera un meilleur choix si vous envisagez de le construire. Il peut compter jusqu'à une fréquence plus élevée.

Étape 2: Démarrage du nid de rats

Il a été décidé de le construire aussi petit que possible, et il n'y a donc pas de circuit imprimé. Les fils du 4040 ont été coupés et un condensateur multicouche en céramique de 100 n connecté à ses fils d'alimentation. Il s'agit de lui permettre de mieux survivre à l'EDD.

Les fils (du câble CAT-5) ont ensuite été soudés aux embouts des fils. Après qu'un côté ait été ainsi traité, il était temps de tester si la puce était toujours vivante.

Étape 3: Test du 4040

La LED et la puce ont été présentées l'une à l'autre, et une vérification rapide, en appliquant l'alimentation à la puce et en mettant à la terre le commun des LED, m'a fait clignoter des LED lorsque l'entrée d'horloge de la puce a été touchée avec un doigt - elle comptait les 50 Bourdonnement du secteur Hz.

Une LED était trop brillante - elle rendait les autres trop faibles en comparaison. Il a été impitoyablement retiré, puis tendrement mis de côté pour une éventuelle utilisation en solo. Les LED sont des dispositifs fragiles et tombent facilement en panne en cas de surchauffe alors que les fils sont soumis à une contrainte. J'ai dû en remplacer environ trois dans mon tableau. Si vous les achetez, assurez-vous d'en avoir quelques-uns en plus. Si vous les cherchez, assurez-vous d'en avoir beaucoup plus, car vous en avez besoin d'une luminosité quelque peu similaire.

Étape 4: Le compteur - Terminé

L'image montre le compteur et l'affichage terminés. Il y a douze LED, la puce de comptage, le condensateur de dérivation d'alimentation et deux résistances. La résistance 1K règle la luminosité de l'écran. La résistance de 4,7 K relie l'entrée de réinitialisation à la masse. La broche non connectée à côté est l'entrée d'horloge.

Étape 5: Armoire pour comptoir

La gaine métallique d'une cellule D a été déroulée et formée autour de cet assemblage. Un film plastique a été utilisé pour éviter les courts-circuits.

Le film montre mon test du compteur. Il compte le signal 50 Hz fourni par mon doigt.

Étape 6: La base de temps - Pièces

Un compteur de fréquence fonctionne en comptant les impulsions du signal pendant une durée connue et en affichant ce compte. Un compteur forme la moitié du fréquencemètre. Un circuit pour fournir un intervalle connu avec précision - la base de temps - est l'autre partie.

Cette fonction est assurée par le CD4040, un oscillateur et un dispositif binaire à 14 étages dans un boîtier à 18 broches. Afin de l'adapter, toutes les sorties du diviseur n'ont pas été sorties. J'ai opté pour une fréquence d'oscillateur de 4 MHz - c'était la plus appropriée que j'avais dans ma poubelle. Ce choix de cristal signifie que la lecture de fréquence sera dans un multiple de mégahertz.

Étape 7: L'oscillateur à cristal

L'oscillateur à cristal de 4 MHz pour la base de temps prend forme. Une résistance à puce de 10 Meg se trouve entre les deux broches de l'oscillateur et les deux condensateurs de 10 pf sont fixés sur un morceau de circuit imprimé avec le cristal.

Étape 8: Oscillateur - Diviseur

Il s'agit de la base de temps terminée. Le fil rouge relie la sortie la plus significative (Q13) à l'entrée de réinitialisation. Cela provoque l'apparition d'une courte impulsion de réinitialisation sur cette broche toutes les 8192 vibrations du cristal. La sortie suivante (Q12) aura une onde carrée dessus, et ceci est utilisé pour activer le compteur lorsqu'il est bas et pour afficher ce compte lorsqu'il est haut.

Je n'ai pas encore de schémas électriques. C'est une idée approximative de la façon dont le fréquencemètre devrait fonctionner, et les dispositions de déclenchement et d'affichage étaient dans un état de flux alors que je m'efforçais de trouver une solution de composants minimum.

Étape 9: Tester la base de temps

Maintenant, le tester est un processus très complexe. Je vais devoir l'emmener au travail. Ensuite, promettez à ce gars de travailler (c'est ce qu'il prétend faire) avec l'oscilloscope, le ciel, la terre et la bière pour avoir une chance de l'utiliser. Ce troisième, cependant, est assez sûr car il est rarement hors de là le temps que le reste d'entre nous le fait.

Ensuite, soyez rapide, entrez pendant qu'il est en train de déjeuner et testez le circuit, et sortez vite avant qu'il ne revienne. Sinon, je devrais peut-être l'aider dans n'importe quel trou dans lequel il s'est fourré et peut-être manquer le déjeuner. C'est beaucoup plus simple d'utiliser une radio. Une radio de poche à ondes moyennes bon marché qui faisait fureur avant l'arrivée des gadgets mp3 dernier cri. Cette petite base de temps créera du hachage sur tout le cadran lorsqu'il fonctionnera. En l'utilisant et avec quelques cellules, j'ai pu m'assurer que la base de temps fonctionnait avec trois cellules, et qu'elle ne fonctionnait pas sur deux cellules, établissant ainsi qu'au moins 4,5 volts seraient nécessaires pour allumer mon compteur de fréquence.

Étape 10: Espace pour la base de temps

Cela montre l'espace à l'intérieur du compteur réservé pour le circuit de la base de temps.

Étape 11: Intégration

Cela montre les deux circuits intégrés en position. La logique de "colle" nécessaire entre eux pour les faire fonctionner comme un compteur de fréquence sera réalisée par des diodes et des résistances.

Un autre condensateur de découplage a été ajouté à travers la puce de base de temps. Vous ne pouvez pas avoir trop de découplage. J'ai l'intention de m'habituer à proximité de récepteurs sensibles, donc tout bruit doit être supprimé à proximité de la source et empêché de s'échapper. D'où l'armoire en tôle recyclée.

Étape 12: Phase deux de l'intégration

J'ai encore changé d'avis, et l'arrangement dans cette image est un peu différent. Il est plus compact et a donc été préféré.

Étape 13: Le schéma de circuit

Maintenant, lorsque la construction est presque terminée, voici un schéma de circuit. Lorsque j'ai finalement décidé de la façon dont cela allait être fait et que je l'ai mis sur papier, les fonctionnalités ont commencé à s'infiltrer. Je pouvais également le faire fonctionner comme un compteur, avec un interrupteur et deux composants supplémentaires. C'est donc maintenant un compteur/compteur de fréquence.

Une brève impulsion sur Q13 réinitialise les deux compteurs. Ensuite, Q12 sera bas pendant un certain temps (2048 cycles xtal) et pendant ce temps, le signal entrant cadence le 4040. Le transistor est éteint, donc les voyants ne s'allument pas. Ensuite, Q12 passe au niveau haut et le signal ne parvient pas à l'entrée du 4040. Le transistor s'allume et le compte dans le 4040 est affiché sur les LED pour que tout le monde puisse le voir. Encore une fois après 2048 horloges, Q12 passe au niveau bas, Q13 passe au niveau haut et y resterait, sauf qu'il est connecté aux entrées de réinitialisation des deux compteurs, de sorte que les deux comptes sont effacés, ce qui efface l'état de Q13 et le cycle recommence. S'il est défini comme un compteur, le 4060 est maintenu en permanence en réinitialisation et le transistor allumé à temps plein. Toutes les entrées sont comptées et immédiatement affichées. Le nombre maximum est de 4095, puis le compteur recommence à zéro. Cette diode Zener est volontairement constituée d'une tension plus élevée que la tension d'alimentation normale. Il ne coduct pas lors d'une utilisation normale. Si, cependant, une tension supérieure à la normale est appliquée, cela limitera la tension des deux puces à une valeur qu'elles peuvent gérer. Et une très haute tension fera brûler cette résistance de 470 ohms, protégeant toujours l'électronique - enfin, la plupart d'entre elles, de toute façon. Du moins, c'est ce que j'espère qui va se passer, si cette chose est connectée directement au secteur.

Étape 14: Commutateur Freq / Count

Un petit interrupteur a été installé pour choisir entre les deux modes, un comptage simple des impulsions entrantes par rapport à leur comptage pendant une période et à la détermination de la fréquence, et divers autres rangements ont été effectués.

Une partie du câblage a été recouverte de plastique pour les rendre résistants aux courts-circuits (j'espère). Souder un autre fer blanc à partir d'une autre cellule D sur le dessus rendra la boîte complète et protégera les entrailles des morceaux de fil et des gouttes de soudure, qui abondent sur mon plan de travail.

Étape 15: vue arrière

Le commutateur pour choisir entre les modes de fréquence et de comptage peut être vu dans cette vue arrière.

Étape 16: L'instrument terminé

Il s'agit d'une vue de l'instrument terminé. Les LED indiquent la fréquence pondérée comme suit:

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 Il faut additionner les poids des leds allumées pour lire la fréquence. Quelques données sur la consommation de courant: à une tension d'alimentation appliquée de six volts (quatre piles AA), le courant consommé était de 1 mA en mode compteur et de 1,25 mA en mode fréquence, sans rien affiché. Lors de l'affichage des comptages (certaines LED allumées), la consommation a bondi à environ 5,5 mA en mode compteur, et 3,5 mA en mode fréquence. Le compteur arrêtait de compter si la fréquence était augmentée au-dessus d'environ 4 MHz. Cela dépend un peu de l'amplitude du signal appliqué. Il nécessite une entrée entièrement compatible CMOS pour pouvoir compter de manière fiable. Une sorte de conditionnement du signal est donc presque toujours nécessaire. Un préampli et un préscaler à l'entrée étendront à la fois la gamme de fréquences et augmenteront la sensibilité. Vous trouverez plus d'informations sur ce sujet en recherchant les mots "compteur de fréquence à deux puces" sans les guillemets.