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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Fréquencemètre combiné. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure La particularité du fréquencemètre proposé est qu'en plus de la fonction principale, il permet de déterminer l'inductance de diverses bobines, la fréquence de résonance des circuits et la capacité des condensateurs. C'est pourquoi le fréquencemètre est appelé combiné. Un bon assistant pour un concepteur radioamateur sera un instrument combiné, dont le schéma est illustré à la Fig. 1. Sa fabrication ne nécessite pas de pièces rares, il est facile à mettre en place et à utiliser. L'appareil peut mesurer la fréquence des signaux d'une amplitude de 0,1 ... 5 V de forme sinusoïdale ou rectangulaire dans la plage de 50 Hz à 500 kHz, ainsi que l'inductance de 4 μH à 1 H. Pour faciliter la lecture des lectures, la plage de valeurs de fonctionnement est divisée en quatre sous-plages. Le premier d'entre eux est installé lors de la mesure de fréquences jusqu'à 500 Hz. La seconde consiste à mesurer une fréquence de 500 Hz à 5 kHz ou une inductance de 40 mH à 1 H. Le troisième - à une fréquence de signal de 5 à 50 kHz, valeurs d'inductance de 0,4...40 mH. Et la quatrième sous-gamme - avec une fréquence de signal de 50 à 500 kHz et des valeurs d'inductance de 4...400 μH. La sous-gamme requise est réglée avec le commutateur SA2 et le mode de mesure (fréquence ou inductance) avec SA1. L'erreur de mesure de fréquence ne dépasse pas 5%. Le principe de fonctionnement du fréquencemètre est basé sur la conversion du signal d'entrée en une séquence d'impulsions rectangulaires de durée et d'amplitude stables, puis sur la mesure de la valeur moyenne du courant de cette séquence avec un microampèremètre. Le fonctionnement du fréquencemètre est expliqué de manière simplifiée par les schémas présentés sur la Fig. 3. Le signal étudié (Fig. 3, a) est envoyé à l'entrée du nœud tampon, qui est réalisé sur le transistor VT1. Le but du nœud est de fournir une grande impédance d'entrée et une capacité d'entrée minimale du fréquencemètre. Depuis la sortie du nœud, le signal traverse la section SA1.1 du commutateur SA1 jusqu'au convertisseur, réalisé sur les éléments DD4.1, DD4.2. Il sert à former une séquence d'impulsions rectangulaires à partir du signal d'entrée de forme arbitraire, qui, depuis la sortie de l'élément DD4.2 (Fig. 3, b), sont envoyées soit directement à l'entrée de l'inverseur sur le transistor VT2 ( si vous définissez la première sous-gamme), ou à l'entrée du diviseur de fréquence (avec travail sur d'autres sous-bandes) effectué sur les compteurs DD1 - DD3. Chacun des compteurs divise la fréquence du signal d'entrée par 10. Par conséquent, quelle que soit la sous-plage définie, la fréquence du train d'impulsions à l'entrée de l'inverseur à transistor ne dépassera pas 500 Hz. Sur l'onduleur DD4.3 et l'élément DD4.4, un shaper est réalisé, stable en amplitude et en durée des impulsions. La tension de haut niveau du collecteur du transistor VT2 (Fig. 3, c) est envoyée à l'entrée de l'inverseur DD4.3 et au circuit intégrateur R8 R9 C6. À l'entrée supérieure de l'élément DD4.4 selon le circuit, une tension de niveau bas est réglée (Fig. 3, d), et à son entrée inférieure - haute (Fig. 3, e), mais avec un délai cela dépend du signe de la constante de temps du circuit intégrateur. La durée du retard est régulée par une résistance d'accord R8, et sa valeur détermine la durée des impulsions t à la sortie de l'élément DD4.4 (Fig. 3, e). La valeur moyenne du courant de la séquence de ces impulsions est mesurée à l'aide d'un microampèremètre RA1. La valeur actuelle est proportionnelle à la fréquence du signal d'entrée.
Comment fonctionne un inductancemètre ? Pour ce mode, l'interrupteur SA1 est déplacé en position "L". Le convertisseur sur les éléments DD4.1, DD4.2 se transforme en générateur dont la fréquence est déterminée par la valeur de la capacité du condensateur C2 et l'inductance de la bobine Lx - il est connecté aux prises X2, X3 . La valeur de fréquence est mesurée par un fréquencemètre (son fonctionnement est décrit ci-dessus) et l'inductance est calculée par la formule : Lx = 1 / f ^ 2, où Lx est en μH, af est en MHz. Pour faciliter la lecture, l'échelle de l'appareil peut être en outre calibrée en valeurs d'inductance ou une échelle de conversion peut être réalisée séparément pour chaque sous-gamme et les échelles peuvent être collées sur le corps de l'appareil.
La précision de la mesure dépend de la stabilité de l'amplitude de l'impulsion à la sortie de l'élément de comparaison DD4.4. L'amplitude, quant à elle, dépend de la stabilité de la tension d'alimentation. C'est pourquoi l'appareil est alimenté via un régulateur de tension paramétrique, réalisé sur les transistors VT3, VT4. La jonction émetteur du transistor VT4 est utilisée comme diode Zener et la batterie Krona est utilisée comme source d'alimentation principale (une batterie Corindon ou 7D-0,115 convient). Les capacités de l'appareil peuvent être étendues en tenant compte de la capacité des puces 561IE14 à fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 2 MHz et en installant un autre diviseur de fréquence (il n'est pas représenté sur la Fig. 1). Ensuite, la limite supérieure de mesure du fréquencemètre augmentera jusqu'à 1,5 ... 2 MHz et, par conséquent, la plage de mesures d'inductance s'élargira - jusqu'à 1 μH. Le nombre de sous-bandes passera à cinq. Il est également facile de prévoir la possibilité de mesurer la fréquence de résonance d'un circuit inconnu ou la valeur de capacité d'un condensateur. Pour ce faire, il est nécessaire de remplacer le commutateur SA1 par un commutateur à trois positions et d'installer des prises d'entrée supplémentaires (sur la Fig. 1, ces ajouts sont représentés par une ligne pointillée). En connectant le circuit aux prises X4, X5, ils trouvent sa fréquence de résonance - selon les lectures du fréquencemètre. Selon l'inductance connue (ou pré-mesurée) de la bobine, la valeur de la capacité est calculée par la formule : Cx = 25,33 / f ^ 2 * L, où f est en kHz, L est en mH et Cx est en μF . Les pièces suivantes peuvent être utilisées dans l'appareil. Transistors : VT1-KP303A-KP303V ; VT2-VT4-KT315A-KT315I ou KT312A-KT312B. Condensateur C2-K73MBM (s'il n'est pas possible de sélectionner un condensateur d'une telle capacité parmi ceux disponibles, il est composé de plusieurs condensateurs de capacités différentes connectés en parallèle). Résistance ajustée R8 - SP3-3. Commutateur SA2 - PG-2 ou P2K. En l'absence de microampèremètre, vous pouvez utiliser la tête de mesure magnétoélectrique de l'avomètre, par exemple Ts20 ou TL-4 (le mode de mesure de l'avomètre est en courant continu). Dans ce cas, le dispositif lui-même peut être réalisé sous la forme d'un accessoire. Il suffit que les fils de connexion soient aussi courts que possible. Des pinces crocodiles peuvent être utilisées pour connecter des inducteurs. Les pièces de l'appareil sont montées (à l'exception des interrupteurs SA1, SA2, du condensateur C2 et du nœud d'entrée) sur un circuit imprimé (Fig. 2) en feuille de fibre de verre. Les pièces de l'ensemble d'entrée sont placées dans le boîtier de la sonde déportée. Ceci est fait afin de réduire la valeur de la capacité que l'appareil introduit dans le circuit mesuré. La sonde est connectée à l'appareil avec un fil blindé. Les prises pour connecter la sonde proviennent d'un microtéléphone. Le condensateur C2 est fixé directement entre les bornes des prises X2, X3. Le réglage de l'appareil commence par le fait que le curseur de la résistance R8 est réglé sur la position la plus basse selon le schéma, après quoi l'appareil est mis sous tension. Un voltmètre est utilisé pour surveiller la tension sur le condensateur C5. Il doit être compris entre 5,5 et 7 V et ne pas changer avec une augmentation de la tension d'alimentation de l'appareil de 9 à 12 V. Ensuite, la sonde à distance est éteinte et l'interrupteur SA1 est commuté sur la position "F" - mesure de fréquence. Si la flèche de l'appareil s'écarte sensiblement du repère zéro, cela indique l'excitation du convertisseur (éléments DD4.1, DD4.2). Cela peut être dû à des interférences parasites provenant des fils de connexion rapprochés des interrupteurs SA1, SA2. Pour éliminer l'excitation, séparez les conducteurs ou installez un condensateur d'une capacité allant jusqu'à 4.2 pF entre la sortie de l'élément DD100 et le fil commun. Ensuite, la sonde de mesure est connectée et, après avoir fermé ses conclusions, le fonctionnement du convertisseur est à nouveau contrôlé. Ce n'est qu'après s'être assuré qu'il n'y a pas d'excitation qu'ils commencent à calibrer le fréquencemètre. Le commutateur SA2 est commuté sur la première sous-gamme et un signal sinusoïdal d'une amplitude de 1 ... 2 V et d'une fréquence de 500 Hz est envoyé à l'entrée de la sonde de mesure. La résistance réglable R8 place le pointeur du microampèremètre sur la marque d'extrémité de l'échelle. En modifiant l'amplitude du signal d'entrée de 0,2 à 5 V, nous sommes convaincus de la stabilité des lectures du fréquencemètre. Sinon, la sensibilité du nœud d'entrée est égalisée en sélectionnant la résistance R2. Pour établir un inductancemètre, le commutateur SA1 est commuté sur la position "L" et SA2 - sur la quatrième sous-plage. Une bobine dont l'inductance est connue (2... 3 µH) est connectée aux prises X4, X10. Selon la première des formules ci-dessus, la valeur de fréquence est calculée, puis en sélectionnant le condensateur C2, les lectures du fréquencemètre sont faites pour correspondre à cette valeur.
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