Circuiti per misuratori di frequenza semplici - Modelli analogici

Circuiti per misuratori di frequenza semplici - Modelli analogici

I seguenti semplici circuiti analogici per misuratori di frequenza possono essere utilizzati per misurare le frequenze che possono essere sia sinusoidali che quadre. La frequenza di ingresso da misurare deve essere di almeno 25 mV RMS, per un rilevamento e una misurazione ottimali.



Il design facilita una gamma relativamente ampia di misurazione della frequenza, da 10 Hz a un massimo di 100 kHz, a seconda dell'impostazione del selettore S1. Ciascuna delle 20 k impostazioni preimpostate associate a S1 a può essere regolata individualmente per ottenere altre gamme di deflessione di fondo scala di frequenza sul misuratore, come desiderato.

Il consumo complessivo di questo circuito del frequenzimetro è di soli 10 mA.





I valori di R1 e C1 determinano la deflessione di fondo scala sui relativi contatori utilizzati, e possono essere selezionati a seconda del contatore impiegato nel circuito. I valori potrebbero essere fissati di conseguenza con l'aiuto della seguente tabella:

Come funziona il circuito

Facendo riferimento allo schema del circuito del semplice frequenzimetro, 3 BJT sul lato di ingresso funzionano come amplificatori di tensione per amplificare la frequenza di bassa tensione in onde rettangolari da 5 V, per alimentare l'ingresso dell'IC SN74121



L'IC SN74121 è un multivibratore monostabile con ingressi trigger di Schmitt, che consente di elaborare la frequenza di ingresso in impulsi one-shot correttamente dimensionati, il cui valore medio dipende direttamente dalla frequenza del segnale di ingresso.

I diodi e la rete R1, C1 sul pin di uscita dell'IC funzionano come un integratore per convertire l'uscita vibrante del monostabile in una CC ragionevolmente stabile il cui valore è direttamente proporzionale alla frequenza del segnale di ingresso.

Quindi, all'aumentare della frequenza di ingresso, aumenta proporzionalmente anche il valore della tensione di uscita, che viene interpretata da una corrispondente deflessione sul misuratore e fornisce una lettura diretta della frequenza.

I componenti R / C associati al selettore S1 determinano la temporizzazione ON / OFF monostabile one-shot, e questa a sua volta decide la gamma per la quale la temporizzazione diventa più adatta, per garantire un intervallo di corrispondenza sul contatore e vibrazioni minime sul ago del metro.

Cambia gamma

  • a = 10 Hz è 100 Hz
  • b = da 100 Hz a 1 kHz
  • c = da 1 kHz a 10 kHz
  • d = da 10 kHz a 100 kHz

Circuito misuratore di frequenza accurato multi-range

Nella figura sopra viene visualizzata una versione migliorata del primo schema circuitale del misuratore di frequenza. Il transistor di ingresso TR1 è un junction-gate FET seguito da un limitatore di tensione. Il concetto consente allo strumento una grande impedenza di ingresso (di un megohm) e sicurezza contro il sovraccarico.

Il banco di interruttori S1 b tiene semplicemente il terminale positivo del misuratore ME1 'a massa' per le 6 configurazioni di portata designate su S1 a e quindi fornisce il percorso di scarica per il condensatore di portata corrispondente come delineato nelle osservazioni alla Fig. 1. Detto questo, al settimo posto, il misuratore e una resistenza preimpostata, VR1, vengono commutati attorno al diodo di riferimento D7 di Zener.

Questa preimpostazione viene modificata durante l'impostazione per fornire una deflessione del fondo scala del misuratore che viene quindi accuratamente calibrata per quello specifico livello di riferimento. Questo è importante poiché i diodi Zener da soli offrono una tolleranza del 5%. Una volta risolta, questa calibrazione è finalmente governata da un pannello del cruscotto potenziometro VR2 che fornisce il controllo per tutte le gamme di frequenza.

L'ampiezza massima della frequenza di ingresso posta sul f.e.t. gate è limitato a circa ± 2,7 V attraverso il Diodi Zener D1 e D2, collettivamente con il resistore R1.

Nel caso in cui il segnale di ingresso sia superiore a questo valore in entrambe le polarità, il rispettivo Zener metterà a terra la tensione in eccesso stabilizzandola a 2,7 V. Il condensatore C1 facilita alcune compensazioni ad alta frequenza.

Il FET è configurato come un source-follower e il carico della sorgente R4 funziona come una modalità in fase della frequenza di ingresso. Il transistore TR2 funziona come un semplice amplificatore di squadratura la cui uscita provoca l'accensione e lo spegnimento del transistore TR3 come da spiegazione precedentemente fornita.

I condensatori di carica per ogni singolo 6 intervalli di frequenza sono determinati con il banco di interruttori S1a. Questi condensatori devono essere estremamente stabili e di alta qualità come il tantalio.

Sebbene indicati come condensatori solitari nel diagramma, questi potrebbero essere realizzati utilizzando un paio di parti in parallelo. Il condensatore C5, ad esempio, è costruito utilizzando un 39n e un 8n2, una capacità complessiva di 47n2, mentre il C10 è composto da un trimmer da 100p e 5-65p.

Layout PCB

Il design della pista PCB e la sovrapposizione dei componenti per il circuito del frequenzimetro mostrato sopra sono mostrati nelle figure seguenti

Semplice misuratore di frequenza con IC 555

Il prossimo dispositivo di misurazione della frequenza analogico è probabilmente il più semplice ma presenta una lettura della frequenza ragionevolmente accurata sul misuratore collegato.

Il misuratore potrebbe essere del tipo a bobina mobile specificato o un misuratore digitale impostato su una gamma di 5 V CC

L'IC 555 è cablato come standard circuito monostabile , il cui tempo di attivazione dell'uscita è fissato tramite i componenti R3, C2.

Per ogni semiciclo positivo della frequenza di ingresso, il monostabile si attiva per il tempo specifico determinato dagli elementi R3 / C2.

Le parti R7, R8, C4, C5 all'uscita dell'IC funzionano come stabilizzatori o integratori per consentire agli impulsi monostabili ON / OFF di essere ragionevolmente stabili in CC affinché il misuratore possa leggerli senza vibrazioni.

Ciò consente inoltre all'uscita di produrre una Dc media continua che è direttamente proporzionale alla frequenza degli impulsi in ingresso alimentati alla base di TI.

Tuttavia, il preset R3 deve essere regolato correttamente per diversi intervalli di frequenze in modo tale che l'ago del misuratore sia abbastanza stabile e un aumento o una diminuzione della frequenza di ingresso provoca una quantità proporzionale di deflessione su quella gamma specifica.




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