Mesurador de freqüència de dos xips amb lectura binària: 16 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

utilitzant dotze díodes emissors de llum. El prototip té un CD4040 com a comptador i un CD4060 com a generador de bases de temps. El tancament del senyal es fa mitjançant una porta de resistència-díode. Els ics CMOS que s’utilitzen aquí permeten alimentar l’instrument amb qualsevol voltatge entre 5 i 15 volts, però la freqüència màxima es limita a uns 4 MHz.

El 4040 és un comptador binari de dotze etapes en un paquet de 16 pins. El 4060 és un comptador i oscil·lador binari de catorze etapes, en el mateix paquet de 16 pins. Les versions 74HC o 74HCT d'aquests xips es poden utilitzar per a un rang de freqüència més alt, però el rang de tensió d'alimentació es limita a un màxim de 5,5 volts més o menys. Per utilitzar-lo per mostrar la freqüència d'un transmissor HAM típic, caldrà una mena de precalificador i un preamplificador. Esperem que aquests siguin objecte d’una instrucció posterior.

Pas 1: dotze matrius de LED

Vaig començar en aquest projecte per tenir un comptador de freqüències senzill que funcionés amb el mínim de molèsties, fent servir el menor nombre de components i sense programació. Em vaig conformar amb aquest disseny de "comptador de freqüència de dos xips" perquè la seva senzillesa era atractiva.

El primer pas va ser connectar el taulell i fer-lo funcionar. Vaig arrodonir diversos leds vermells de 3 mm de la meva caixa brossa i diverses taules i els vaig soldar en línia en una estella de placa de circuit; el resultat es mostra aquí al costat del taulell de comptador. Aquest ic particular es va extreure d’un altre projecte mig acabat, amb la fervent esperança que almenys aquest acabés acabat. El 74HC4040 serà una opció millor si teniu previst construir-lo. Pot comptar fins a una freqüència més alta.

Pas 2: iniciar el Rats Nest

Es va decidir construir-lo el més petit possible i, per tant, no hi ha cap placa de circuit. Es van retallar els cables del 4040 i es va connectar un condensador multicapa de ceràmica 100n a través dels cables de la font d'alimentació. Això és perquè pugui sobreviure millor a l’EDS.

Els cables (del cable CAT-5) es soldaven després a les puntes dels cables. Després de tractar tan bé una de les parts, era hora de provar si el xip encara estava viu.

Pas 3: proveu el 4040

El LED i el xip es van introduir entre ells, i una comprovació ràpida, aplicant alimentació al xip i posant a terra el comú dels LEDs, em va donar LED parpellejants quan es va tocar el dit amb el dit l’entrada del rellotge del xip. Hz zumbit de xarxa.

Un LED era massa brillant; feia que els altres semblessin massa foscos en comparació. Es va treure despietadament i després es va deixar amb tendresa per a un possible ús en solitari. Els LED són dispositius fràgils i fallen fàcilment si es sobreescalfen mentre els cables estan estressats. Vaig haver de substituir uns tres de la meva matriu. Si els esteu comprant, assegureu-vos d’obtenir-ne uns quants més. Si els analitzeu, assegureu-vos d’obtenir molts més, ja que els necessiteu una mica semblants en la brillantor.

Pas 4: el comptador: complet

La imatge mostra el comptador i la pantalla completats. Hi ha dotze LEDs, el xip de comptador, condensador de derivació de subministrament i dues resistències. La resistència 1K estableix la brillantor de la pantalla. La resistència de 4,7 K connecta l’entrada de restabliment a terra. El pin desconnectat que hi ha al costat és l’entrada de rellotge.

Pas 5: gabinet per al taulell

El revestiment metàl·lic d'una cèl·lula D es va desembolicar i es va formar al voltant d'aquest conjunt. Es va utilitzar pel·lícula de plàstic per evitar curtcircuits.

La pel·lícula mostra la meva prova del taulell. Compta el senyal de 50 Hz proporcionat pel meu dit.

Pas 6: la base de temps: parts

Un comptador de freqüències funciona comptant els impulsos del senyal durant un temps conegut i mostrant aquest recompte. Un comptador forma la meitat del comptador de freqüències. L’altra part és un circuit per proporcionar un interval conegut amb precisió (la base de temps).

Aquesta funció la duu a terme el CD4040, un oscil·lador i un divisor binari de 14 etapes en un paquet de 18 pins. Per tal d’ajustar-lo, no s’han obtingut totes les sortides divisòries. Vaig decidir una freqüència d'oscil·lador de 4 MHz: era la més adequada que tenia a la meva escombraries. Aquesta opció de cristall significa que la lectura de freqüència serà en un múltiple de megahertz.

Pas 7: l'oscil·lador de vidre

L’oscil·lador de cristall de 4 MHz per a la base de temps pren forma. Una resistència de xip de 10 Megs es troba a través dels dos pins de l’oscil·lador, i els dos condensadors de 10 pf es fixen en un fragment de placa de circuit juntament amb el cristall.

Pas 8: oscil·lador - divisor

Aquesta és la base de temps completada. El cable vermell connecta la sortida més significativa (Q13) a l'entrada de restabliment. Això fa que aparegui un breu impuls de restabliment en aquest pin cada 8192 vibracions del cristall. La següent sortida (Q12) tindrà una ona quadrada i s’utilitzarà per habilitar el comptador mentre està baix i per mostrar aquest recompte quan sigui alt.

Encara no tinc diagrames de circuits. Aquesta és una idea aproximada de com hauria de funcionar el comptador de freqüències, i els arranjaments de visualització i tancament estaven en un estat de flux mentre em vaig esforçar per trobar una solució de components mínims.

Pas 9: provar la base de temps

Ara, provar-lo és un procés molt implicat. Ho hauré de portar a treballar. Després promet a aquell noi que treballa (això és el que diu fer) amb l’oscil·loscopi, el cel, la terra i la cervesa per tenir l’oportunitat d’utilitzar-lo. Aquest tercer, però, és bastant segur, ja que poques vegades surt d’allà el temps que fem la resta.

Aleshores sigueu ràpids, entreu mentre surt a dinar i proveu el circuit i traieu-vos ràpid abans de tornar. En cas contrari, hauria d’ajudar-lo en qualsevol forat on s’hagi ficat i potser trobaria a faltar el dinar. És molt més senzill utilitzar una ràdio. Una ràdio de butxaca d’ona mitjana i barata que va estar de moda abans que apareguessin els aparells mp3 de nova creació. Aquesta petita base de temps crearà hash a tot el marcatge quan funcioni. Utilitzant-lo i unes quantes cel·les vaig poder comprovar que la base de temps funcionava amb tres cel·les i que no funcionava en dues cel·les, establint així que es necessitarien almenys 4,5 volts per activar el meu comptador de freqüències.

Pas 10: espai per a la base de temps

Es mostra l'espai dins del comptador reservat per al circuit de la base de temps.

Pas 11: Integració

Això mostra els dos circuits integrats en posició. La lògica de "cola" necessària entre ells per fer-los funcionar com a comptador de freqüències serà realitzada per díodes i resistències.

Es va afegir un altre condensador de desacoblament al xip de la base de temps. No es pot tenir massa desacoblament. Tinc la intenció que això s’acostumi a prop de receptors sensibles, de manera que s’ha de suprimir qualsevol soroll a prop de la font i evitar que s’escapi. D’aquí el moble de llauna reciclada.

Pas 12: Fase segona d'integració

Vaig canviar d’opinió de nou i l’arranjament d’aquesta imatge és una mica diferent. És més compacte i, per tant, es va preferir.

Pas 13: el diagrama del circuit

Ara, quan la construcció està gairebé acabada, aquí teniu un diagrama de circuits. Quan finalment em vaig fixar en com s’havia de fer i el vaig deixar sobre el paper, van començar a introduir-se featurismes. També podia fer que funcionés com a taulell, amb un interruptor i dos components addicionals. Per tant, ara és un comptador de comptadors / freqüències.

Un impuls curt a Q13 reinicia els dos comptadors. Aleshores Q12 serà baix durant un cert temps (2048 cicles xtal) i durant aquest temps el senyal entrant rellotge el 4040. El transistor està apagat, de manera que els leds no s’encenen. A continuació, Q12 augmenta i el senyal no arriba a l'entrada del 4040. El transistor s'encén i el recompte del 4040 es mostra als LED perquè el món ho vegi. Una vegada més, després del 2048, els rellotges Q12 es redueixen, Q13 augmenten i es mantindrien allà, tret que estigui connectat a les entrades de restabliment dels dos comptadors, de manera que tots dos recomptes s’esborren, cosa que neteja l’estat de Q13 i, per tant, el cicle torna a començar. Si s'estableix com a comptador, el 4060 es manté permanentment restablert i el transistor s'encén a temps complet. Totes les entrades es comptabilitzen i es mostren immediatament. El recompte màxim és 4095 i el comptador torna a començar de zero. Aquest díode zener està compost de manera deliberada amb una tensió superior a la tensió d'alimentació normal. No es codifica durant un ús normal. Si, però, s’aplica una tensió més gran del normal, limitarà la tensió als dos xips a un valor que puguin gestionar. I un voltatge realment alt farà que la resistència de 470 ohms es cremi, encara protegint l’electrònica, bé, la majoria d’ells. Si més no, això és el que espero que passi, si aquesta cosa es connecta directament a la xarxa elèctrica.

Pas 14: commutador Freq / Count

Es va instal·lar un petit commutador per seleccionar entre els dos modes, comptant de forma senzilla els polsos entrants en comparació amb comptant-los durant un període i determinant la freqüència, i es va fer qualsevol altra ordenació.

Alguns dels cables han estat sofocats amb plàstic per fer-los resistents a curts (espero). Soldar una altra placa de llauna d’una altra cèl·lula D a la part superior farà que la caixa estigui completa i protegirà les entranyes de trossos de filferro i globus de soldadura perduts, que abunden al meu taulell.

Pas 15: Vista posterior

La selecció per seleccionar entre els modes de freqüència i recompte es pot veure en aquesta vista posterior.

Pas 16: l'instrument complet

Aquesta és una vista de l'instrument complet. Els LED mostren la freqüència ponderada de la següent manera:

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 Heu de sumar els pesos dels leds encesos per llegir la freqüència. Algunes dades sobre el consum de corrent: a una tensió d'alimentació aplicada de sis volts (quatre cel·les AA), el corrent extret era d'1 mA en mode comptador i d'1,25 mA en mode freqüència, sense mostrar res. Quan es mostren els recomptes (alguns LED s’encenen), el consum va saltar a uns 5,5 mA en mode comptador i a 3,5 mA en mode freqüència. El comptador deixava de comptar si la freqüència augmentava a uns 4 MHz. Això depèn una mica de l'amplitud del senyal aplicat. Requereix una entrada compatible amb CMOS completa perquè pugui comptar de manera fiable. Per tant, gairebé sempre és necessari algun tipus de condicionament del senyal. Un preamplificador i un precalador a l'entrada ampliaran el rang de freqüències i augmentaran la sensibilitat. Podeu trobar més informació sobre aquest tema per cercar les paraules "comptador de freqüència de dos xips" sense les cometes.