Deux compteurs de fréquence analogiques. Schéma, description

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Deux compteurs de fréquence analogiques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Dans le générateur BF [1], la fréquence du signal de sortie est réglée à l'aide des lectures d'un simple fréquencemètre avec un indicateur à cadran. L'expérience avec un tel générateur a confirmé qu'il est possible d'obtenir une précision de réglage de fréquence suffisante. Cependant, dans certains cas, par le biais de connexions parasites, le fréquencemètre lui-même peut introduire des interférences importantes dans le signal du générateur. Après tout, il ne peut être reconnu comme "analogique" qu'avec certaines hypothèses, car des harmoniques d'ordre élevé apparaissent déjà dans le shaper d'entrée du "méandre" et les interférences d'un seul vibrateur sont ajoutées. Par conséquent, la plupart des fréquencemètres analogiques et des combinaisons de "fréquencemètre analogique avec affichage numérique" ou "numérique avec dispositif de pointage" peuvent difficilement être considérés comme purement analogiques.

Deux compteurs analogiques
Fig. 1

Dans un dispositif analogique à sensibilité accrue, il est souhaitable d'éviter complètement les signaux impulsionnels. L'une des solutions les plus simples consiste à mesurer le signal appliqué à travers le diviseur RC avec un voltmètre CA. Le circuit du fréquencemètre analogique est très simple (Fig. 1). La capacité Xc du condensateur diminue avec l'augmentation de la fréquence du signal : Xc = 1/ωС (ω= 2πF), et la tension à l'entrée du voltmètre ne dépend que de la fréquence et de la tension du signal Uc. Pour un signal d'amplitude constante, la lecture du voltmètre changera proportionnellement au changement de sa fréquence. Habituellement, des mesures sont toujours prises dans le générateur pour stabiliser l'amplitude du signal de sortie, et il n'y a aucune difficulté à déterminer sa fréquence.

Deux compteurs analogiques
Fig. 2

Sur la fig. 2 montre le schéma d'un compteur de fréquence simple, purement analogique, qui n'ajoute aucune interférence (harmonique) au signal du générateur [1]. Sa caractéristique, qui n'est pas toujours un inconvénient, est l'impédance d'entrée dépendant de la fréquence, qui diminue dans la sous-gamme haute fréquence de 20 kΩ à 10 kHz à 2 kΩ à 100 kHz. Le voltmètre est réalisé sur la puce d'un détecteur/redresseur à deux voies K157DA1. Le deuxième canal est utilisé comme voltmètre de signal de sortie dans le générateur.

La puce DA1 fournit une tension de sortie d'au moins 10 V, et le choix des microampèremètres n'est pas difficile. Par conséquent, le diagramme montre différents types - ceux qui étaient en vente. La résistance variable R1 et la puce DA2.1 avec le circuit OOS correspondent à R19 et DA5.1 de l'étage de sortie du générateur représenté sur le schéma de la fig. 2 [1]. Son alimentation se fait par une source de tension bipolaire +/-17,5 V.

Dans les cas les plus simples ou les petites dimensions du générateur, vous pouvez vous débrouiller avec un microampèremètre, en le connectant avec un interrupteur à la sortie souhaitée pour régler la fréquence ou mesurer la tension de sortie du générateur. Les circuits du voltmètre sont les mêmes. Les résistances ajustables R12 et R13 sont utilisées pour compenser la tension initiale à la sortie du microcircuit et pour linéariser la section initiale de l'échelle de l'instrument.

Dans le microampèremètre, l'échelle doit être remplacée, pour laquelle il est nécessaire d'ouvrir soigneusement son boîtier. L'échelle elle-même peut être dessinée très rapidement à l'aide de FrontDesigner 3.0. Ce programme russifié est utilisé dans la conception des tableaux de bord avant. Il appartient à la même série que les populaires Layout (pour la disposition des PCB) et SPIan (pour le dessin des circuits). Pour un usage non commercial, il est distribué gratuitement et facile à trouver sur Internet. Bien sûr, en termes de capacités, il est inférieur au programme CorelDRAW, mais il est incomparablement plus facile et plus rapide à maîtriser et à travailler avec.

Deux compteurs analogiques
Fig. 3

Il s'est avéré plus pratique pour le fréquencemètre d'avoir une échelle non pas de 100 divisions, mais de 110, ce qui facilite grandement le réglage fin du générateur à une fréquence de 1 kHz lors de la mesure du coefficient harmonique à l'aide d'un millivoltmètre [2] . Pour un exemple sur la fig. 3 montre un schéma du panneau avant avec une échelle de fréquencemètre analogique avec sélection automatique de la limite de mesure.

Mais si vous devez utiliser un fréquencemètre analogique comme appareil autonome ou l'intégrer, par exemple, dans un voltmètre, vous ne pourrez pas utiliser le commutateur pour sélectionner la plage de fréquences du générateur. Et puisque quelque chose n'est pas toujours connu à l'avance sur le signal mesuré, il est souhaitable d'avoir une sélection automatique de la limite de mesure. A cette occasion, un seul article a été retrouvé [3]. Le fréquencemètre qui y est proposé est non seulement de conception complexe, mais peut également créer des interférences notables à partir de signaux pulsés.

Deux compteurs analogiques
Fig. 4

Si un diviseur RC est utilisé dans le commutateur de gamme automatique, il est alors également possible d'obtenir une simplification significative et d'éliminer le nœud avec un signal d'impulsion. Le schéma d'un tel fréquencemètre est illustré à la Fig. 4. Ici, le circuit RC doit être conçu pour fonctionner sur une plage de fréquences plus large afin de définir en toute confiance les limites de commutation - "100 Hz", "1 kHz" et "10 kHz". De la sortie du circuit RC, le signal est envoyé à travers un redresseur sur la puce K157DA1 (DA1) aux comparateurs de la puce DA3 (LM324N). Les seuils du comparateur sont réglés à l'aide des potentiomètres R30 (sous-gamme jusqu'à 100 kHz), R32 (jusqu'à 10 kHz) et R33 (jusqu'à 1 kHz). Aux très basses fréquences ou aux faibles niveaux de signal, tous les comparateurs sont éteints et les LED ne s'allument pas. Avec un signal avec une fréquence inférieure à 100 Hz et avec une tension supérieure à 50 ... 70 mV, la LED rouge HL4 ("100 Hz") s'allume. Tension d'alimentation - +/-15 V.

Deux compteurs analogiques
Fig. 5

Sur la fig. La figure 5 montre un dessin de carte de circuit imprimé pour un fréquencemètre automatique analogique. Lors du câblage des conducteurs PCB, le programme Sprint Layout 3.0 a été utilisé; de nombreux fabricants de PCB acceptent les dessins électroniques dans ce format.

Deux compteurs analogiques
Fig. 6

L'apparence de l'ensemble du fréquencemètre analogique est illustrée sur la photo fig. 6.

Le dispositif fabriqué est configuré comme suit. Avant le réglage, il est préférable de dessouder l'un des fils du microampèremètre PA1 afin de ne pas le désactiver accidentellement. La résistance ajustable R28 doit être réglée sur la position de résistance maximale.

Lors du réglage, on utilise un signal provenant d'un générateur avec une tension de 1 V. À une fréquence de 100 kHz, une résistance d'ajustement R12 définit une tension de 8 V à la sortie 10 du détecteur DA2. Puis, à une fréquence de 10 kHz, le seuil de fonctionnement du comparateur DA3.1 est réglé précisément par la résistance R30 pour que la LED HL2 s'éteigne et que HL1 ("100 kHz") s'allume. Le type de LED n'a pas d'importance. Il est conseillé de mettre la LED HL100 dans la plage de fréquences la plus basse ("4 Hz") en rouge, à une fréquence jusqu'à 1 kHz (HL3) - jaune, à une fréquence jusqu'à 10 kHz (HL2) - vert. Pour la sous-gamme des fréquences les plus élevées (jusqu'à 100 kHz), vous pouvez régler la LED bleue HL1.

A partir de la sortie du comparateur DA3.1, le signal de commande est envoyé à la clé électronique VT3, qui connecte les résistances correspondant à la sous-gamme dans le diviseur RC (C11R13R14). Ensuite, aux fréquences de 1 kHz et 100 Hz, les seuils de fonctionnement des comparateurs DA3.2 (résistance R32) et DA3.3 (R33) sont fixés. Le comparateur DA3.4 éteint la LED HL4 à des niveaux de signal d'entrée très bas, comme cela se fait dans l'INI C6-11 industriel. Le seuil de son fonctionnement peut être défini en sélectionnant la résistance R34. Le KT3102G fonctionne de manière tout à fait satisfaisante en tant que clé électronique, mais d'autres transistors au silicium peuvent également être utilisés.

Dans la sous-gamme de fréquence la plus basse, lorsque tous les commutateurs électroniques sont ouverts, la résistance dans le diviseur RC est déterminée par les résistances R22, R23. À une fréquence de 90 Hz, la résistance ajustable R23 règle la tension sur la broche 12 de la puce DA2 à 2,5 V. Lorsque le comparateur DA3.3 est déclenché, la clé électronique VT5 connecte un circuit supplémentaire de R22, R23 en parallèle avec des résistances R20, R21. Puis, à une fréquence de 900 Hz, on fixe la même tension qu'à 90 Hz, avec une résistance d'accord R21. Sur la sous-gamme suivante (jusqu'à 10 kHz), la résistance d'ajustement R17 atteint la même tension à une fréquence de 9 kHz, et enfin, le même réglage est effectué avec une résistance R14 à une fréquence de 90 kHz. Les fréquences de commande sont choisies en dessous du maximum afin qu'une commutation automatique de plage ne se produise pas.

Ensuite, la tête de mesure est connectée et, avec un signal d'une fréquence de 500 Hz, les lectures de l'appareil sont réglées avec précision avec une résistance d'accord R28. Leur conformité est vérifiée à une fréquence de 200 Hz et, si nécessaire, une correction est effectuée avec une résistance d'accord R18. Ensuite, vous devez vérifier la précision de l'échelle dans toutes les plages.

Un signal avec une tension constante doit être appliqué à l'entrée du fréquencemètre "A" (aux condensateurs C10 et C11), car un changement de tension à l'entrée du fréquencemètre introduit une erreur proportionnelle dans ses lectures. Sans contrôle de gain automatique, il ne sera pas possible de le faire ici. Le voltmètre [2] dispose déjà d'un très bon autorégulateur (ARUR) pour l'étalonnage automatique du distorsiomètre non linéaire, dans les autres cas il faut installer un ARUR inertiel en entrée. Il n'est pas nécessaire d'obtenir de très petites distorsions introduites par l'autorégulateur ou certaines caractéristiques dynamiques [4], mais la caractéristique de stabilisation du niveau doit être horizontale sur toute la gamme des tensions mesurées.

Dans celui représenté sur la Fig. 4 du circuit de fréquencemètre basse fréquence (jusqu'à 100 kHz), un simple autorégulateur à l'entrée assure la précision des lectures de paramètres suffisantes pour la pratique de la radio amateur à une tension de signal dans la plage de 0,1 ... 10 V .
Les distorsions introduites par l'autorégulateur ne lui permettent pas d'être utilisé dans les équipements d'enregistrement et de lecture de musique, mais il fait face avec succès à la tâche AGC dans de tels appareils de mesure. Afin de ne pas sous-estimer les lectures à haute fréquence (50 ... 100 kHz), un amplificateur opérationnel à fréquence plus élevée K544UD2A (DA1) a dû être utilisé dans l'ARUR. La résistance d'ajustement R2 définit le seuil de stabilisation du niveau, atteignant une tension de sortie d'environ 1 V à une tension d'entrée de 0,1 ... 10 V. L'écart par rapport à cette valeur déterminera principalement l'erreur de mesure.

Il est très commode de mettre en place de tels dispositifs à l'aide d'oscilloscopes numériques dont les avantages sont connus. Auparavant, les HAM étaient découragés par les prix élevés, mais il existe désormais sur le marché des oscilloscopes à stockage numérique relativement bon marché. Ainsi, un oscilloscope à deux canaux PDS 5022S (jusqu'à 20 MHz) d'Owon avec un grand écran couleur (7,8 pouces) ou un oscilloscope ASK-2525 similaire est moins cher que le célèbre monocanal C1-94. Bien sûr, ces appareils mentionnés ne sont pas disponibles pour tout le monde, mais avec l'aide d'un tel oscilloscope, la mise en place de certains appareils, comme un compteur de fréquence, devient un plaisir, d'autant plus que la lecture de la fréquence et de l'amplitude du signal est immédiatement visible. Quatre oscillogrammes peuvent être sauvegardés et appelés sur un moniteur selon les besoins ou enregistrés sur un ordinateur.

littérature

1. Kuznetsov E. Générateur de mesure basse fréquence avec un fréquencemètre analogique. - Radio, 2008, n°1, p. 19-21.
2. Kuznetsov E. Voltmètre - INI avec
sélection automatique de la limite de mesure. - Radio, 2008, n°5, p. 19-22, n° 6, p. 19-21.
3. Griev Yu. Fréquencemètre analogique avec sélection automatique de la limite de mesure. : Sat. "Pour aider le radioamateur", vol. 108, p. 40-51. - M. : Patriote, 1990.
4. E. Kuznetsov.Régulateurs automatiques du niveau des signaux audio. - Radio, 1998, n° 9, p. 16-19.

Auteur : E. Kuznetsov, Moscou ; Publication : radioradar.net

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