Fréquencemètre simple. Schéma, description

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Un simple fréquencemètre. Radio - pour les débutants

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Sur la base d'un seul microcircuit K155LAZ, utilisant tous ses éléments logiques, il est possible de construire un dispositif relativement simple capable de mesurer la fréquence d'une tension alternative d'environ 20 Hz à 20 kHz.

L'élément d'entrée d'un tel appareil de mesure est un déclencheur de Schmitt - un dispositif qui convertit une tension alternative sinusoïdale fournie à son entrée en impulsions rectangulaires de même fréquence. Autrement dit, il convertit les « impulsions » sinusoïdales avec un front plat et les chute en rectangulaires avec un front et une chute raides. Un déclencheur Schmitt "se déclenche" à une certaine amplitude du signal d'entrée. S'il est inférieur à la valeur seuil, il n'y aura pas de signal d'impulsion à la sortie de déclenchement.

Commençons par l'expérience. En utilisant le circuit de déclenchement de Schmitt illustré à la Fig. 1, a, montez la puce K155LAZ sur la planche à pain, en n'allumant que deux de ses éléments logiques. Ici, sur le panneau, placez les batteries GB1 et GB2, composées de deux cellules galvaniques 332 (ou 316) chacune, et d'une résistance variable R1 avec une résistance de 1,5 ou 2,2 kOhm (de préférence avec une caractéristique fonctionnelle A-linéaire). Connectez les câbles de la batterie à la résistance uniquement pendant la durée des expériences.

Mettez le microcircuit sous tension et, à l'aide d'un voltmètre CC, réglez le curseur de résistance variable sur une position telle qu'il y aura une tension nulle sur la borne gauche de la résistance R2, qui est l'entrée du déclencheur de Schmitt. Dans ce cas, l'élément DD1.1. sera dans un seul état, sa sortie sera une tension de haut niveau, et l'élément DD1.2 sera à zéro C'est l'état initial des éléments de ce déclencheur.

Fréquencemètre simple
Riz. 1 Expérience avec la gâchette de Schmitt

Connectez maintenant le voltmètre CC à la sortie de l'élément DD1.2 et, en surveillant attentivement sa flèche, commencez à déplacer doucement le curseur de résistance variable vers le haut du circuit jusqu'à ce qu'il s'arrête, puis, sans vous arrêter, dans la direction opposée - vers le bas sortie, puis de nouveau vers le haut, etc. Que montre le voltmètre ? Commutation périodique de l'élément DD1.2 de l'état zéro à l'état simple et vice versa, c'est-à-dire, en d'autres termes, l'apparition d'impulsions de polarité positive à la sortie du déclencheur.

Le fonctionnement de cette version du trigger de Schmitt est illustré par les graphiques b et c de la même fig. 1. En déplaçant le curseur de résistance variable d'une position extrême à une autre, vous avez simulé l'alimentation d'une tension alternative sinusoïdale à l'entrée du déclencheur (Fig. 1, b) avec une amplitude allant jusqu'à 3 V. Alors que la tension de l'alternance positive de ce signal étant inférieure à une certaine valeur, communément appelée seuil supérieur (Unop1), l'appareil a conservé son état d'origine. Lorsque cette tension de seuil, égale à environ 1,7 V (à l'instant t1), a été atteinte, les deux éléments sont passés à l'état opposé et une tension de niveau haut est apparue en sortie de déclenchement (en sortie de l'élément DD1.2). Une nouvelle augmentation de la tension positive à l'entrée ne modifie pas cet état des éléments de déclenchement.

Lors du déplacement du curseur de la résistance R1 dans le sens opposé, lorsque la tension à l'entrée de déclenchement a chuté à la valeur de seuil inférieure (Unop2). égal à environ 0,5 V (instant t2), les deux éléments sont passés à leur état d'origine. A la sortie du trigger, un niveau de tension élevé est réapparu.

L'alternance négative n'a pas modifié l'état des éléments qui forment le trigger de Schmitt. Pendant ce demi-cycle, les diodes internes du circuit d'entrée de l'élément DD1.1 s'ouvrent, fermant l'entrée de déclenchement à un fil commun.

A la prochaine demi-onde positive de la tension alternative d'entrée, une deuxième impulsion de niveau haut se formera à la sortie de déclenchement (instants t3 et t4).Répétez cette expérience plusieurs fois et, selon les lectures du voltmètre connecté au entrée et sortie du déclencheur, tracer des graphiques caractérisant son fonctionnement. Ils doivent être proches de ceux indiqués dans les graphiques de la Fig. 20. Deux éléments de niveaux de seuil différents sont la caractéristique la plus caractéristique du trigger de Schmitt.

Passons maintenant à l'étude du fréquencemètre. Le schéma de principe du fréquencemètre proposé pour la répétition est illustré à la fig. 2. Ici, les éléments logiques DD1.1, DD1.2 et les résistances R1-R3 forment le déclencheur de Schmitt déjà familier, et les deux éléments restants du microcircuit forment le façonneur de ses impulsions de sortie, les lectures du microampèremètre PA1 dépendent de dont le taux de répétition. Sans shaper, l'appareil ne donnera pas de résultats fiables de mesure de la fréquence, car la durée des impulsions à la sortie de déclenchement dépend de la fréquence de la tension alternative mesurée à l'entrée.

Fréquencemètre simple
Riz. 2 Fréquencemètre

Le condensateur C1 se sépare. En laissant passer une large bande d'oscillations de fréquence sonore, il bloque le chemin de la composante constante de la source du signal. La diode VD2 ferme les alternances négatives de la tension d'entrée au fil commun (elle duplique les diodes internes à l'entrée de l'élément DD1.1, donc cette diode ne peut pas être installée). La diode VD1 limite l'amplitude des alternances positives reçues aux entrées de l'élément DD1.1, au niveau de la tension d'alimentation.

À partir de la sortie du déclencheur de Schmitt (à partir de la sortie de l'élément DD1.2), des impulsions de polarité positive sont envoyées à l'entrée du conformateur. L'élément DD1.3 est activé par l'onduleur et DD1.4 est utilisé conformément à sa destination - en tant qu'élément logique 2I-NOT. Dès qu'une tension de bas niveau apparaît à l'entrée du shaper - aux entrées de l'élément DD1.3 connectés ensemble, il passe à un seul état et l'un des condensateurs C4-C2 est chargé à travers lui et la résistance R4 . Lorsque le condensateur se charge, la tension positive à l'entrée inférieure de l'élément DD1.4 monte à un niveau élevé. Mais cet élément reste dans un état unique, car à sa deuxième entrée, ainsi qu'à la sortie du trigger de Schmitt, il y a un niveau de tension bas. Dans ce mode, un petit courant traverse le microampèremètre RA1.

Dès qu'une tension de haut niveau apparaît à la sortie du déclencheur de Schmitt, l'élément DD1.4 passe à l'état zéro et un courant important commence à traverser le microampèremètre, déterminé par la résistance de l'une des résistances R5-R7 . Dans le même temps, l'élément DD1.3 passe à l'état zéro et le condensateur chargé du conformateur commence à se décharger. Après un certain temps, la tension sur celui-ci diminuera tellement que l'élément DD1.4 passera à nouveau à un seul état. Ainsi, une courte impulsion de bas niveau apparaît à la sortie du conformateur (voir Fig. 1, d), au cours de laquelle un courant traverse le microampèremètre beaucoup plus important que celui initial. L'angle de déviation de l'aiguille du microampèremètre est proportionnel au taux de répétition des impulsions : plus la fréquence est élevée, plus l'angle est grand.

La durée des impulsions à la sortie du shaper est déterminée par la durée de décharge du condensateur de temporisation allumé (C2, S4 ou C1.4) à la tension de commutation de l'élément DD2. Plus la capacité du condensateur est petite, plus l'impulsion est courte, plus la fréquence du signal d'entrée peut être mesurée. Ainsi, avec un condensateur de temporisation C0,2 d'une capacité de 20 F, l'appareil est capable de mesurer la fréquence d'oscillation d'environ 200 à 3 Hz, avec un condensateur C0,02 d'une capacité de 200 F - de 2000 à 4 Hz, avec un condensateur C2000 d'une capacité de 2 pF - de 20 à 5 kHz . Lors du réglage avec les résistances d'ajustement R7-R1,5, l'aiguille du microampèremètre est réglée sur la marque d'extrémité de l'échelle correspondant à la fréquence mesurée la plus élevée de chaque sous-gamme. Le niveau minimum de tension alternative, dont la fréquence peut être mesurée, est d'environ 8 V et le maximum est de 10...XNUMX V.

Reprenons les graphiques de la Fig. 1 pour mémoriser le principe de fonctionnement du fréquencemètre, puis compléter le déclencheur de Schmitt monté sur la planche à pain avec les détails du circuit d'entrée et du pilote et tester l'appareil en action. À ce stade, un commutateur de sous-gamme n'est pas nécessaire - un condensateur de mise à l'heure, par exemple C2, peut être connecté directement à la borne 13 de l'élément DD1.4, et l'une des résistances d'accord ou une résistance constante avec une résistance de 2,2 ... 3,3 kOhm peuvent être connectés au circuit du microampèremètre. Microampèremètre RA1 - pour le courant de la déviation totale de la flèche 100 μA.

Une fois l'installation terminée, allumez la source d'alimentation et appliquez des impulsions de haut niveau à l'entrée de l'élément déclencheur de Schmitt DD1.1. Leur source peut être un multivibrateur selon le circuit de la Fig. 10 ou autre générateur similaire. Réglez le taux de répétition des impulsions au minimum. Dans ce cas, l'aiguille du microampèremètre RA1 doit dévier fortement d'un petit angle, ce qui indiquera l'efficacité du fréquencemètre. Si le microampèremètre ne répond pas aux impulsions d'entrée, vous devrez choisir une autre résistance R2 de plus grande résistance. En général, sa résistance peut être comprise entre 1,8 et 5,1 kOhm.

Ensuite, appliquez à l'entrée du fréquencemètre (à travers le condensateur C1) une tension alternative de 3.. .5 V à partir d'un transformateur de réseau abaisseur. Maintenant, l'aiguille du microampèremètre doit s'écarter d'un angle plus grand que dans l'expérience précédente. Connectez un autre condensateur de capacité identique ou supérieure en parallèle avec le condensateur de temporisation. Maintenant, l'angle de déviation de la flèche va diminuer. De même, vous pouvez tester l'appareil sur les deuxième et troisième sous-gammes de mesure, mais avec des signaux d'entrée de la fréquence appropriée. Si vous décidez d'inclure ce fréquencemètre dans votre laboratoire de mesure à domicile, ses pièces doivent être transférées de la planche à pain à la carte de circuit imprimé et les résistances d'ajustement R5-R7 doivent y être montées (Fig.22), et la carte doit être fixée dans une boîte de tailles appropriées. Les condensateurs C2-C4 peuvent être composés de deux condensateurs ou plus chacun.

L'apparence de la conception du fréquencemètre est illustrée à la fig. 3. Sur sa face avant, placez un microampèremètre, un interrupteur de sous-gamme (par exemple, un biscuit PZZN ou un autre à deux sections pour trois positions), des prises d'entrée (XS1, XS2) ou des pinces.

L'échelle du fréquencemètre est commune à toutes les sous-gammes de mesure et est presque uniforme. Il suffit donc de déterminer

les limites initiales et finales de l'échelle par rapport à l'une d'elles - à la sous-gamme "20 .. .200 Hz", puis ajustez les limites de fréquence des deux autres sous-gammes de mesure en dessous. A l'avenir, lors du passage de l'appareil dans la sous-gamme "200.. .2000 Hz", le résultat de mesure lu sur l'échelle sera multiplié par 10, et lors de la mesure dans la sous-gamme "2.. .20 kHz", par 100 .

Fréquencemètre simple
Riz. (3)23 Installation des pièces du fréquencemètre. Riz. 4(24) Amplificateur qui augmente la puissance du fréquencemètre

C'est la méthode de classement. Réglez le commutateur SA1 sur la position de mesure dans la sous-gamme "20 .. .200 Hz", le moteur de résistance d'ajustement R5 sur la position de résistance la plus élevée et appliquez un signal avec une fréquence de 33 Hz avec une tension de 20 .. .1,5 B Faire une marque sur l'échelle correspondant à l'angle de déviation de l'aiguille du microampèremètre. Réglez ensuite le générateur de sons sur une fréquence de 2 Hz et réglez le pointeur de l'instrument sur la marque finale de l'échelle avec une résistance de réglage R200. Après cela, selon les signaux du générateur de sons, faites des marques sur l'échelle correspondant à 5, 30, 40, etc. jusqu'à 50 Hz. Plus tard, divisez ces sections de l'échelle en 190, 2 ou 5 parties.

Basculez ensuite le fréquencemètre sur la deuxième sous-gamme de mesure et appliquez un signal d'une fréquence de 200 Hz à son entrée. Dans ce cas, l'aiguille du microampèremètre doit être positionnée contre le repère gradué correspondant à la fréquence de 20 Hz de la première sous-gamme. Plus précisément, vous pouvez le régler sur ce repère initial en sélectionnant le condensateur C3 ou en connectant un deuxième (troisième, etc.) condensateur en parallèle, ce qui augmente légèrement leur capacité totale.

Après cela, appliquez un signal avec une fréquence de 200 Hz du générateur à l'entrée de l'appareil et réglez l'aiguille du microampèremètre sur la marque finale de l'échelle avec une résistance ajustable R6. De même, ajustez les limites de la troisième sous-gamme de la fréquence mesurée à l'échelle du microampèremètre - 2.. .20 kHz. Peut-être que les limites de mesure de fréquence sur les sous-bandes seront différentes ou que vous souhaitez les modifier. Faites cela avec une sélection de condensateurs de synchronisation C2-C4.

Il est possible que vous souhaitiez augmenter la sensibilité du fréquencemètre. Dans ce cas, le fréquencemètre le plus simple devra être complété par un amplificateur de signal d'entrée, utilisant par exemple un transistor npn de faible puissance ou, mieux encore, un microcircuit analogique K118UP1G (Fig. 4). Ce microcircuit est un amplificateur à trois étages pour les canaux vidéo des récepteurs de télévision, doté d'un gain élevé. Son boîtier à 14 broches est le même que celui du microcircuit K155LAZ, mais sa broche d'alimentation positive est la 7ème, et sa broche d'alimentation négative est la 14ème. Avec un tel amplificateur, la sensibilité du fréquencemètre augmentera jusqu'à 30...50 mV.

Les oscillations de la fréquence mesurée peuvent être sinusoïdales, rectangulaires, en dents de scie - quelconques. À travers le condensateur C1, ils entrent dans l'entrée (broche 3) du microcircuit DA1 et, après amplification de la sortie (broche 10 connectée à la broche 9), le microcircuit à travers le condensateur C3 arrive à l'entrée du déclencheur de Schmitt de la fréquence mètre. Le condensateur C2 élimine la rétroaction négative interne, ce qui affaiblit les propriétés amplificatrices du microcircuit.

Les diodes VD1, VD2 et la résistance R1 (Fig. 2) peuvent maintenant être retirées et à leur place une puce analogique DA1 et des condensateurs à oxyde peuvent être montés. La puce K118UP1G peut être remplacée par K118UP1V ou K118UP1A. Mais dans ce cas, la sensibilité du fréquencemètre sera un peu moindre.

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Le hic, c'est que pour contrôler une superintelligence qui dépasse de loin l'entendement humain, il faudra simuler cette superintelligence, qui peut être analysée et contrôlée. Mais si les gens ne sont pas capables de comprendre cela, alors il est impossible de créer une telle simulation.

Des règles telles que "ne pas blesser les gens" ne peuvent pas être définies si les gens ne comprennent pas les scénarios que l'IA a à offrir. Une fois qu'un système informatique fonctionne à un niveau au-delà des capacités de nos programmeurs, plus aucune limite ne peut être fixée.

La superintelligence présente une problématique fondamentalement différente de celles habituellement étudiées sous le slogan de « l'éthique du robot », du fait que la superintelligence est multiforme et donc potentiellement capable de mobiliser des ressources variées pour atteindre des objectifs potentiellement incompréhensibles. aux humains, sans parler de leur contrôle.

Une partie du raisonnement de l'équipe provenait du problème d'arrêt posé par Alan Turing en 1936. Le problème est de savoir si le programme informatique proposera une sortie et une réponse (donc il s'arrêtera) ou s'il fera simplement une boucle pour essayer de la trouver.

Les chercheurs ont noté, comme Turing l'a prouvé avec des mathématiques intelligentes, bien que nous puissions le savoir pour certains programmes spécifiques, il est logiquement impossible de trouver un moyen qui nous permettrait de le savoir pour chaque programme potentiel qui pourrait jamais être écrit. Cela nous ramène à l'IA, qui, dans un état superintelligent, pourrait simultanément contenir dans sa mémoire tous les programmes informatiques possibles.

Selon les scientifiques, tout programme écrit pour empêcher l'IA de nuire aux humains et de détruire le monde, par exemple, peut décider (et arrêter) s'il est ou non mathématiquement impossible d'être absolument sûr de toute façon, ce qui signifie qu'il ne peut pas être contenu . Les scientifiques ont déclaré que l'alternative à enseigner à l'IA une certaine éthique et à lui dire de ne pas détruire le monde - ce dont aucun algorithme ne peut être absolument sûr - est de limiter les capacités de la superintelligence.

"L'étude a également rejeté cette idée, suggérant qu'elle limiterait les possibilités de l'IA. L'argument est que si nous n'allons pas l'utiliser pour résoudre des problèmes au-delà des capacités humaines, alors pourquoi le créer du tout ? Si nous allons bouger aller de l'avant avec l'IA "nous ne savons peut-être même pas quand une superintelligence indépendante de notre volonté apparaîtra, tant elle est incompréhensible. Cela signifie que nous devons commencer à nous poser de sérieuses questions sur la direction dans laquelle nous nous dirigeons", ont noté les scientifiques.

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