Цифровая шкала своими руками схемы
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 18.09.2024
В связи с динамично обновляющимся парком автомобилей (иномарок) в нашей стране в настоящее время достать блок цифровой шкалы (ЦШ) старой автомагнитолы или тюнера для радиолюбителя не представляет особых затруднений.
В своих конструкциях радиолюбители применяют эти блоки либо по прямому назначению – как цифровая шкала, чаще ЧМ-приемника, причем в диапазонах не только FM1, 2, но и других, начиная с гражданского СВ-диапазона 27 МГц, с шагом 50 кГц.
Реже эту ЦШ применяют в качестве частотомера [1]. Показания считываются с блока индикаторов и к ним добавляется (а в FM диапазоне может и вычитаться) выбранное значение ПЧ, что не совсем удобно. Да и шаг индикации 50 кГц, если выбрана ПЧ FM диапазона, не позволяет достаточно точно измерить частоту. На АМ диапазоне с приемлемым шагом 1 кГц верхний предел ограничен 2 МГц.
Собственно, это значит, что приступая к измерению нужно знать, в каком диапазоне (сколько МГц) находится измеряемая частота. Т.е., получается, что после первого участка диапазон до 18 мГц разбит на участки по 2 мГц (от 0 до 1999 кГц). При этом частоты участков выше 2 МГц при четных значениях (мегагерцы) будет всегда индицироваться первой цифрой индикатора - единицей.
Таким образом, алгоритм измерения частоты можно представить в два этапа:
1. Сначала на диапазоне FM определяем с точностью до +/- 50 кГц частоту исследуемого сигнала. Например, индикатор покажет 14,00 МГц. Собственно частота будет составлять 14,00 – 10,7 МГц (запрограмированная ПЧ) = 3,3 МГц.
2. Далее измерения проводим в диапазоне АМ. Индикатор покажет только последние три цифры значения измеряемой частоты в кГц + 455 кГц. Скажем, 378 (кГц). Вывод: измеренная частота равна 3,378 МГц + 455 = 3,833 МГц.
Если же на диапазоне FM первая из четырех цифра будет четной, то при уточняющих измерениях на АМ диапазоне первую цифру индикатора (единицу) следует игнорировать. Например, 15,00 (показывает индикатор) – 10,7 (вычитаем ПЧ) = 4,3 МГц (первая цифра "4" - четная). На втором этапе измерений индикатор покажет 1378. Измеренная частота будет 4,378 МГц (единица игнорирована, т.е заменена на 4) + 455 кГц.
В ЦШ из автомобильного приемника "зашита" частота 455 кГц (или другая, имеются стандартные варианты, см. табл.2). Это рассчитано на то, что в самом приемнике ПЧ = 455 кГц (или другая. ), и при работе в комплексе с приемником на дисплее будут истинные показатели принимаемой приемником частоты.
Алгоритм такой: в приемнике F пч = Fсигн. - Fгпд (всегда одна и та же ПЧ = 455 кГц, т.к. перестраивается и ГПД, меняется Fсигн. Далее детектирование Fпч в звуковой спектр и УЗЧ).
В ЦШ то же самое, только частота 455 кГц ("аналог Fгпд приемника") зашита в микропроцессор ЦШ "намертво", не меняется. При этом при смене (перестройке приемника) по частоте Fсигн. дисплей будет показывать меняющуюся частоту приема по алгоритму Fдиспл. = fсигн. - Fзашит.
Если взять ЦШ отдельно (вне приемника) и подать на ее вход какую либо частоту (режим частотомера), то чтобы получить (правильно прочитать) значение измеряемой частоты , нужно прибавлять (суммировать) 455 в уме к показаниям дисплея. Ведь в ЦШ эти 455 кГц "зашиты" и они учтены в показаниях на дисплее.
Таким образом, чтобы "нивелировать " эти "зашитые" в ЦШ 455 кГц можно сделать приставку, в которой в смесителе суммируется частота 455 кгц (она получается в ОГ приставки с помощью резонатора 455 кГц) с частотой измеряемого сигнала. Тогда на дисплее будут цифры, соответствующие измеряемой частоте, и суммировать в уме не требуется. Конечно, с учетом погрешности резонатора в ОГ приставки, "пролезания" его сигнала на вход ЦШ, амплитуды и вида входного сигнала и сигнала ОГ, завала частот на ВЧ, и многого возможного другого при конструировании прибора.
Ниже приводится схема ЦШ (рис.1), лишь немного отличающаяся от приведенной в [1].
Устройство выполняет следующие функции:
- частотомера с выводом измеренного значения частоты в герцах (до 8 разрядов);
- цифровой шкалы с АПЧ генератора плавного диапазона (ГПД) для радиолюбительского трансивера;
- электронных часов.
Основу устройства составляет программируемый контроллер PIC16F84 фирмы MICROCHIP. Большое быстродействие и широкие функциональные возможности этого контроллера позволяют подавать сигнал частотой до 50 МГц прямо на его счетный вход, т.е. можно обойтись без предварительного делителя, обычно применяемого в устройствах подобного типа.
Наличие электрически перепрограммируемой памяти данных внутри PIC16F84 позволило без специального оборудования перепрограммировать значение промежуточной частоты (ПЧ). Это дает возможность оперативно встраивать цифровую шкалу в трансивер с любым (О. 16 МГц) значением промежуточной частоты.
В качестве устройства индикации применен модуль ЖКИ от телефонных аппаратов типа "PANAPHONE". Ввод информации в модуль осуществляется по двум линиям в последовательном коде. Полезной оказалась встроенная функция электронных часов. Малый ток потребления обуславливает малые помехи радиоприемной аппаратуре, в которую может встраиваться данное устройство.
Схема устройства приведена на рис.1. На транзисторе VT1 и микросхеме DD1 выполнен формирователь входного сигнала. Микросхема DD2 выполняет функции контроллера частотомера, цифровой шкалы с АПЧ, управления модулем ЖКИ, а также позволяет оперативно изменять режим работы устройства. Если на выводе 1 микросхемы DD2 присутствует уровень логической "1", то устройство выполняет функцию частотомера, если уровень логического "О" - цифровой шкалы. В режиме цифровой шкалы на индикатор выводится значение частоты входного сигнала равное Рвх+Р„ч при наличии уровня логической "1" на выводе 2 микросхемы DD2; или Fвх-Fпч - при уровне логического "О" на выводе 2 DD2. Для записи не-обходимого значения Fпч надо в режиме частотомера подать на вход устройства сигнал с частотой Fпч (сигнал опорного генератора или телеграфного гетеродина, настроенных на центральную частоту полосы пропускания фильтра ПЧ), а на вывод 8 микросхемы DD2 на вре-мя 1,5. 2с подать уровень логического "О". Значение Fпч сохраняется в памяти при отключении питания и может неоднократно (не менее 106 раз) перепрограммироваться приведенным выше способом.
Система АПЧ ГПД работает следующим образом. После измерения частоты входного сигнала производится анализ числа равного сотням герц и, если оно четное, на вывод 8 микросхемы DD2 выдается уровень логического "О"; если нечетное, на вывод 8 микросхемы DD2 выдается уровень логической "1". Эти логические сигналы, предварительно проинтегрировав, можно использовать для управления емкостью варикапа в контуре ГПД. В результате осуществляется стабилизация частоты возле четных значений сотен герц с точностью ±10 Гц.
В режиме цифровой шкалы можно осуществить гашение десятков и единиц герц, если установить уровень логического "О" на выводе 9 микросхемы DD2.
Для перевода устройства в режим электронных часов необходимо нажать кнопку "НК". Для корректировки часов и минут служат кнопки "S1" и "S2". Печатная плата устройства приведена на рис.2.
Рабочий диапазон частот — 0,1 кГц — 20 МГц.
Точность отсчета частоты — 1 кГц.
Амплитуда входного сигнала — 0,5—5,0 В.
Напряжения питания: накапа индикатора — 2,5—3,5 В, 50 Гц,
анодов индикатора — 12—20 В,
цифровых микросхем — 5±0,1 В.
Время счета в режиме цифровой шкалы — 0,01 с. Частота измеряется с точностью до одного килогерца — вполне достаточно для точной настройки на станцию в любом диапазоне.
Рабочий диапазон частот — 0,1—180 МГц.
Коэффициент деления частоты — 10.
Амплитуда входного сигнала — 0,1—5,0 В.
Амплитуда выходного сигнала— 1,2 В.
Напряжение питания — 5 В.
Максимальный потребляемый ток — О, I5 A.
Дополнив этот РК простым делителем напряжения и выпрямителем, вам будет по силам измерять не только постоянное, но и переменное напряжение в широких пределах. Хотим предупредить, что если вы будете использовать один и тот же делитель напряжения при измерении постоянного и переменного напряжения, то при измерении последнего на индикаторе будет высвечиваться (если выпрямитель собран по двухполупериодной схеме — диодный мостик) амплитудное значение напряжения, которое в 1,4 раза больше эффективного. Так что придется сделать еще один делитель, ослабляющий выпрямленное напряжение в 1,4 раза.
А теперь познакомимся с приставкой для измерения номиналов резисторов, температуры и уровня освещенности. Состоит она всего из трех деталей — двух резисторов и операционного усилителя любого типа. На вход ОУ подается опорное напряжение 1,00 В. Чем точнее оно подобрано, тем меньше погрешность измерений. Напряжение на выходе ОУ при такой схеме включения зависит от того, как относятся друг к другу значения сопротивлений резисторов R1 и R2. Его можно рассчитать по формуле
U ВЫХ = (R2/R1) * 1В.
Допустим, что сопротивление резистора R1 — 100 кОм, а вместо R2 мы включили резистор, сопротивление которого надо определить. На выходе при этом ОУ появилось напряжение 0,25 В. Подставив эти данные в формулу, получим, что сопротивление резистора с неизвестным номиналом составляет 25 кОм. Включив вместо резистора R2 магазин с сопротивлениями 100 Ом, 1, 10, 100 кОм, вы получите многопредельный омметр, измеряющий сопротивления от 10 Ом до 1 МОм, что будет вполне достаточно для большинства случаев. Резисторы для магазина сопротивлений постарайтесь выбрать с максимальным отклонением от номинала 1%, иначе погрешность прибора будет очень велика.
Источник опорного напряжения можно собрать на базе простейшего параметрического стабилизатора с прецизионным стабилитроном, например Д818Г, Д818Д, Д818Е или другим. Их напряжение стабилизации — 9±5% В мало зависит от температуры окружающей среды. Для получения опорного напряжения 1,00 В вы можете воспользоваться делителем напряжения ее из двух резисторов, о котором мы подробно рассказали в прошлом выпуске рубрики. Резисторы делителя напряжения также постарайтесь подобрать очень точно. Если этого сделать нельзя, то для точной подстройки значения опорного напряжения надо будет заменить один из резисторов делителя на подстроенный с несколько большим номиналом. Настраивать делитель придется с помощью точного вольтметра. Операционный усилитель может быть любой, с соответствующими цепями коррекции для работы при постоянном напряжении на входе.
Этот РК заменит вам и измерительный генератор при налаживании звуковоспроизводящей радиоаппаратуры.
Если у вас найдется фоторезистор типа ФСК-7а, то советуем сделать модель цифрового индикатора освещенности. Вместо резистора R2 включите фоторезистор, a R1 подберите около 10— 15 кОм. В темноте напряжение на выходе ОУ должно быть около 0,02 В, а при ярком солнечном свете— 1,0 В или чуть меньше. Если дома окажется детский световой пистолет, то считайте, что вам повезло — достаточно поместить фоторезистор в конус из белого картона и длинным экранированным проводом соединить с измерительной схемой, чтобы получился световой тир с цифровой индикацией точности попадания. Чем точнее направлен луч света на фоторезистор, тем больше цифра на индикаторе. Словом, схема на базе всего трех деталей может иметь множество самых необычных применений — это и цифровой индикатор уровня воды в баке, и индикатор скорости ветра и так далее. Подумайте и сами найдите оригинальные применения этой схемы и РК, с которыми вы сегодня познакомились.
М. КОЛТОВОЙ
Рисунки А. ГРИЩЕНКО
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РК
Как самому изготовить плату?
НАНЕСЕНИЕ РИСУНКА. Из фольгированного гетинакса или текстолита вырежьте заготовку нужного размера, зачистите мелкой наждачной бумагой и обезжирьте ваткой, смоченной в ацетоне. Затем положите на заготовку копировальную бумагу и аккуратно обведите контуры токове-дущих дорожек платы, пользуясь рисунком как шаблоном. Места отверстий для выводов радиодеталей накерните острозаточенным щилом. После обводки на фольгированной поверхности заготовки появятся четкие контуры.
Два последних состава требуют, правда, несложного приспособления для их нанесения. Его можно сделать из иглы от медицинского шприца. Для этого ее надо укоротить до 8—10 мм, а к основанию припаять перо от ученической ручки. Острие иглы зашлифуйте мелкозернистой наждачной бумагой. В полость основания залейте лак или нитрокраску. Используя иглы различного диаметра, можно получать линии разной толщины.
Лак для ногтей советуем наносить стеклянным рейсфедером или, если его не окажется, пустым стержнем от шариковой ручки, из пишущего узла которого удален шарик (его легко вынуть с помощью булавки). Чтобы лак не вытекал из трубочки или стержня и равномерно ложился на поверхность платы, попробуйте опытным путем подобрать оптимальную густоту лака, добавляя ацетон постепенно — по нескольку капель. Разводить лак удобно в бутылочной металлической пробке с резьбой.
ТРАВЛЕНИЕ производят в растворе хлорного железа плотностью 1,3. В стакан емкостью 200 см 2 положите 150 г хлорного железа и залейте водой до краев. Травление удобнее всего вести в фотографической ванночке. Пользоваться металлической посудой нельзя — большинство растворов вступают с ней в химическую реакцию.
Если хлорного железа у вас не оказалось, его можно приготовить самому. На 25 объемных частей 9%-ной соляной кислоты возьмите одну часть железных опилок, смешайте в стеклянной посуде и оставьте на несколько дней. Сначала раствор приобретает светло-зеленый цвет, а через 5—6 дней станет желто-бурым. Это значит, что у вас получился готовый к употреблению раствор хлорного железа.
Для ускорения травления ванночку нужно непрерывно покачивать и каждые 5 минут осторожно протирать ватным тампоном незакрашенные участки платы, удаляя продукты реакции. При комнатной температуре плата, как правило, обрабатывается 40—50 минут, но если раствор подогреть до 40—50° С, то время можно сократить до 8—10 минут.
Хотим предложить вам еще несколько рецептов травления.
1. В стакане холодной воды растворите несколько таблеток перекиси водорода и осторожно добавьте 15—25 мл концентрированной серной кислоты. Время травления в таком растворе около 1 часа.
2. В литре горячей (60—70°С) воды растворите 350 г хромового ангидрида, а затем добавьте 50 г поваренной соли. Когда раствор остынет, можно приступать к травлению. Оно займет 20—50 минут. Процесс можно ускорить, если в раствор, соблюдая осторожность, добавить 50 г концентрированной серной кислоты.
3. Для быстрого травления (за 4—6 минут) советуем воспользоваться следующим составом: 38%-ная соляная кислота — 20 весовых частей, 40%-ная перекись водорода — пергидроль — 20 частей, вода — 60 частей. Обращаем внимание, что пользоваться этим раствором нужно очень осторожно, соблюдая все правила обращения с едкими веществами.
По окончании травления удалите с платы растворителем защитный слой, хорошенько промойте ее несколько раз в холодной и горячей воде и высушите. Затем просверлите отверстия для выводов радиодеталей. Чтобы фольга не отслаивалась, сверлить надо сначала с фольгированной стороны, а затем раззенковать отверстия сверлом, заточенным под углом 90°. Теперь остается лишь облудить плату, и можно приступать к монтажу.
Частотомеры, сделанные на основе микросхем К561 (CD40) или микроконтроллеров обычно предназначены для измерения частоты не более 1 Мгц. А частотомеры в составе мультиметров DT9206A всего до 20 кГц. Программные частотомеры, использующие в качестве входа звуковую карту компьютера - до 40 кГц. Но .
Простой частотомер на 5МГц (ATtiny2313, DV-162)
Схема самодельного частотомера без входного узла, выполненный на микроконтроллере AT-tiny2313 и жидкокристаллическом дисплее DV-162. Схема с минимальным набором навесных элементов. Модуль предназначен для встраивания в лабораторные генераторы, а так же для построения на его основе частотомера .
Схема частотомера на 1Гц - 10МГц (CD4060, CD4017, CD4001, HCF4026BEY)
Принципиальная схема простого частотомера, построенного на микросхемах HCF4026BEY, диапазон измеряемых частот от 1Гц до 10МГц. Сейчас радиолюбителям стала доступна зарубежная элементная база, а, подчас, она бывает даже доступнее отечественной. Вот пример, - искал счетчики К176ИЕ4 чтобы сделать .
Цифровой индикатор частоты, частотомер 1Гц-10кГц (К176ИЕ12, К176ТМ2, К176ИЕ4)
Действие цифрового частотомера основано на измерении числа входных импульсов в течение образцового интервала времени в 1 секунду. Исследуемый сигнал подают на вход формирователя импульсов, который собран на транзисторе VT1 и элементе DD3.1, который вырабатывает электрические колебания прямоугольной .
Схема частотомера на 1Гц-100КГц (CD4001, CD4026, CD4040)
Не сложная схема самодельного пятиразрядного частотомера с пределами измерений от 1Гц до 99999Гц, выполнен на микросхемах CD4001, CD4026, CD4040. Принципиальная схема пятиразрядного частотомера 1Гц до 99999Гц (CD4001, CD4026, CD4040). Это простой частотомер для измерения частоты .
Схема широкополосного делителя частоты, приставка к мультиметру (5Гц-20МГц)
Принципиальная схема самодельной приставки к мультиметру для измерения частоты в пределах 5Гц-20МГц. В некоторых цифровых мультиметрах, например, MY64, MY68, М320, M266F имеется встроенная функция измерения частоты, благодаря чему мультиметр может использоваться как цифровой частотомер .
Схема самодельного частотомера 0-100 кГц (4060, 4017, 4026)
Этот частотомер может работать и как самостоятельное устройство, так и всоставе генератора ЗЧ в качестве его цифровой шкалы. Частотомер предназначен для измерения частоты в пределах до 100 кГц. (0-99999 Гц). Схема состоит из входного усилителя на транзисторе VТ1, измерительного счетчика .
Схема простого самодельного НЧ частотомера (до 10 КГц)
Простой самодельный цифровой частотомер до 10МГц (CD4060, 74C926, 74LS28)
Микросхема ММ74С926 (или другие аналоги 74C926 представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации из дешифратора в код для семисегментного индикатора и схемы опроса для динамической индикации. На основе этой микросхемы можно строить различные приборы, в том .
Схема частотомера на цифровых микросхемах (до 1МГц)
Частотомеры, построенные по "медленной" схеме популярны среди радиолюбителей потому, что их схема проще и не требует применения регистров или триггеров для запоминая данных предыдущего измерения. Но, недостаток таких частотомеров вих медленности. Многоразрядный частотомер без переключателя .
Читайте также: