Twee-chip frequentiemeter met binaire uitlezing - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

met behulp van twaalf lichtgevende diodes. Het prototype heeft een CD4040 als teller en een CD4060 als tijdbasisgenerator. Het signaal wordt door een weerstand - diodepoort gepoort. Met de hier gebruikte CMOS-ics kan het instrument worden gevoed door elke spanning in het bereik van 5 tot 15 volt, maar de maximale frequentie is beperkt tot ongeveer 4 MHz.

De 4040 is een twaalftraps binaire teller in een 16-pins behuizing. De 4060 is een veertientraps binaire teller en oscillator, in hetzelfde 16-pins pakket. De 74HC- of 74HCT-versies van deze chips kunnen voor een hoger frequentiebereik worden gebruikt, maar het voedingsspanningsbereik is dan beperkt tot maximaal 5,5 volt of zo. Om dit te gebruiken om de frequentie van een typische HAM-zender weer te geven, is een soort van een prescaler en een voorversterker nodig. Hopelijk zullen deze het onderwerp zijn van een volgende instructable.

Stap 1: Twaalf LED-array

Ik begon aan dit project om een eenvoudige frequentieteller te hebben die zou werken met een minimum aan gedoe, met zo min mogelijk componenten en GEEN programmering. Ik koos voor dit ontwerp met "twee chipfrequentietellers", omdat de eenvoud ervan aantrekkelijk was.

De eerste stap was om de teller te bedraden en het te laten werken. Ik heb een aantal rode leds van 3 mm uit mijn junkbox en verschillende borden naar boven gehaald en ze in lijn op een stukje printplaat gesoldeerd - het resultaat staat hier naast de teller-chip. Dit specifieke ic werd gehaald uit een ander halfafgewerkt project, met de vurige hoop dat dit in ieder geval af zal zijn. De 74HC4040 is een betere keuze als u van plan bent dit te bouwen. Het kan tellen tot een hogere frequentie.

Stap 2: Het rattennest starten

Er werd besloten om het zo klein mogelijk te bouwen, en dus is er geen printplaat. De draden van de 4040 waren bijgesneden en een 100n keramische meerlaagse condensator aangesloten op de voedingskabels. Dit is om het ESD beter te laten overleven.

Draden (van CAT-5-kabel) werden vervolgens gesoldeerd aan de stompen van de leads. Nadat één kant zo was behandeld, was het tijd om te testen of de chip nog leefde.

Stap 3: De 4040. testen

De LED en chip werden aan elkaar voorgesteld, en een snelle controle, waarbij stroom op de chip werd gezet en de gemeenschappelijke van de LED's werd geaard, gaf me knipperende LED's wanneer de klokingang van de chip met een vinger werd aangeraakt - het telde de 50 Hz net zoemen.

Eén LED was te fel - daardoor leken de andere in vergelijking te zwak. Het werd meedogenloos naar buiten getrokken en vervolgens teder opzij gelegd voor mogelijk sologebruik. LED's zijn fragiele apparaten en falen gemakkelijk als ze oververhit raken terwijl de kabels onder spanning staan. Ik moest ongeveer drie in mijn array vervangen. Als je ze koopt, zorg er dan voor dat je er een paar extra krijgt. Als je ze opscharrelt, zorg er dan voor dat je veel extra krijgt, omdat je ze enigszins vergelijkbaar in helderheid nodig hebt.

Stap 4: De teller - Voltooid

De afbeelding toont de voltooide teller en weergave. Er zijn twaalf LED's, de tellerchip, voedingsbypasscondensator en twee weerstanden. De 1K-weerstand stelt de helderheid van het display in. De weerstand van 4,7 K verbindt de reset-ingang met aarde. De niet-verbonden pin ernaast is de klokingang.

Stap 5: Kast voor toonbank

De metalen bekleding van een D-cel werd uitgepakt en rond dit samenstel gevormd. Om kortsluiting te voorkomen werd plastic folie gebruikt.

De film toont mijn test van de teller. Het telt 50 Hz signaal geleverd door mijn vinger.

Stap 6: De tijdbasis - onderdelen

Een frequentieteller werkt door de signaalpulsen voor een bekende tijd te tellen en deze telling weer te geven. Een teller vormt de helft van de frequentieteller. Een circuit om een nauwkeurig bekend interval te leveren - de tijdbasis - is het andere deel.

Deze functie wordt uitgevoerd door de CD4040, een oscillator en 14-traps binaire verdeler in een 18-pins behuizing. Om het passend te maken zijn niet alle scheidingsuitgangen naar buiten gebracht. Ik koos voor een oscillatorfrequentie van 4 MHz - het was de meest geschikte die ik in mijn junkbox had. Deze kristalkeuze betekent dat de frequentie-uitlezing in een veelvoud van een megahertz zal zijn.

Stap 7: De kristaloscillator

De 4 MHz kristaloscillator voor de tijdbasis krijgt vorm. Een 10 Meg-chipweerstand zit over de twee oscillatorpinnen en de twee 10 pf-condensatoren zijn samen met het kristal op een stukje printplaat bevestigd.

Stap 8: Oscillator - Divider

Dit is de voltooide tijdbasis. De rode draad verbindt de belangrijkste uitgang (Q13) met de reset-ingang. Dit zorgt ervoor dat elke 8192 trillingen van het kristal een korte resetpuls op deze pin verschijnt. De volgende uitgang (Q12) heeft een blokgolf en deze wordt gebruikt om de teller in te schakelen als deze laag is en om die telling weer te geven als deze hoog is.

Ik heb nog geen schakelschema's. Dit is een ruw idee van hoe de frequentieteller zou moeten werken, en de poort- en weergave-arrangementen waren in een staat van verandering toen ik ernaar streefde een minimale componentoplossing te vinden.

Stap 9: de tijdbasis testen

Nu is het testen ervan een zeer betrokken proces. Ik zal het naar mijn werk moeten brengen. Beloof dan die kerel die werkt (dat is wat hij beweert te doen) met de oscilloscoop, hemel, aarde en bier voor een kans om het te gebruiken. Die derde is echter redelijk veilig, omdat hij daar zelden weg is de tijd dat de rest van ons dat doet.

Wees er dan snel bij, grijp naar binnen terwijl hij aan het lunchen is en test het circuit, en hap er snel uit voordat hij terugkomt. Anders moet ik hem misschien helpen in het gat waarin hij terecht is gekomen en misschien de lunch overslaan. Het is veel eenvoudiger om een radio te gebruiken. Een goedkope middengolf zakradio die een rage was voordat de nieuwerwetse mp3-gadgets op de markt kwamen. Deze kleine tijdbasis zal over de hele wijzerplaat hash creëren wanneer deze werkt. Met behulp van het en een paar cellen kon ik vaststellen dat de tijdbasis werkte met drie cellen, en dat het niet werkte op twee cellen, waardoor ik kon vaststellen dat er minstens 4,5 volt nodig zou zijn om mijn frequentieteller te activeren.

Stap 10: ruimte voor tijdbasis

Dit toont de ruimte binnen de teller die is gereserveerd voor het tijdbasiscircuit.

Stap 11: Integratie

Dit toont de twee geïntegreerde schakelingen op hun plaats. De "lijm"-logica die ertussen nodig is om ze als frequentieteller te laten werken, wordt gerealiseerd door diodes en weerstanden.

Een andere ontkoppelingscondensator werd toegevoegd over de tijdbasischip. Je kunt niet te veel ontkoppeling hebben. Ik ben van plan dit te gebruiken in de buurt van gevoelige ontvangers, dus eventuele ruis moet dicht bij de bron worden onderdrukt en voorkomen dat deze ontsnapt. Vandaar de kast van gerecycled blik.

Stap 12: integratiefase twee

Ik ben weer van gedachten veranderd en de opstelling op deze foto is een beetje anders. Het is compacter, en had dus de voorkeur.

Stap 13: Het schakelschema

Nu, wanneer de constructie bijna klaar is, is hier een schakelschema. Toen ik eindelijk had besloten hoe het zou gaan, en het op papier zette, begonnen er featurismen binnen te sluipen. Ik kon het ook als een teller laten werken, met een schakelaar en twee extra componenten. Het is nu dus een Teller/Frequentieteller.

Een korte puls op Q13 zet beide tellers terug. Dan zal Q12 een bepaalde tijd laag zijn (2048 xtal cycli) en gedurende die tijd klokt het binnenkomende signaal de 4040. De transistor is uit, dus de leds lichten niet op. Dan gaat Q12 hoog en komt het signaal niet door naar de ingang van de 4040. De transistor gaat aan en de telling in de 4040 wordt weergegeven op de LED's zodat de hele wereld het kan zien. Opnieuw na 2048 klokken gaat Q12 laag, Q13 gaat hoog en zou daar blijven, behalve dat het is verbonden met de reset-ingangen van beide tellers, dus beide tellingen worden gewist, wat de toestand van Q13 opheft en dus begint de cyclus opnieuw. Als deze als teller is ingesteld, wordt de 4060 permanent op reset gehouden en wordt de transistor fulltime ingeschakeld. Alle invoer wordt geteld en wordt onmiddellijk weergegeven. De maximale telling is 4095 en dan begint de teller weer vanaf nul. Die zenerdiode is bewust gemaakt van een hogere spanning dan de normale voedingsspanning. Het coduct niet tijdens normaal gebruik. Als er echter een grotere dan normale spanning wordt toegepast, wordt de spanning naar de twee chips beperkt tot een waarde die ze aankunnen. En een echt hoge spanning zal ervoor zorgen dat die weerstand van 470 ohm opbrandt, terwijl de elektronica nog steeds wordt beschermd - nou ja, de meeste in ieder geval. Tenminste, dat hoop ik dat er gaat gebeuren, als dit ding rechtstreeks op het lichtnet wordt aangesloten.

Stap 14: Freq / Count-schakelaar

Er werd een kleine schakelaar aangebracht om tussen de twee modi te kiezen, het tellen van de binnenkomende pulsen versus het tellen ervan voor een bepaalde periode en het bepalen van de frequentie, en allerlei andere opruimwerkzaamheden werden gedaan.

Een deel van de bedrading is in plastic gesmoord om ze kortbestendig te maken (hoop ik). Het solderen van nog een blik van een andere D-cel aan de bovenkant zal de doos compleet maken en de ingewanden beschermen tegen losse stukjes draad en klodders soldeer, die beide in overvloed op mijn werkblad liggen.

Stap 15: Achteraanzicht

De swich om te kiezen tussen de frequentie- en telmodi is te zien in deze achterweergave.

Stap 16: Het voltooide instrument

Dit is een weergave van het voltooide instrument. De LED's tonen de frequentie gewogen als volgt:

2 MHz 1 MHz 500 KHz 250 KHz 125 KHz 62,5 KHz 31,25 KHz 15,625 KHz 7,8125 KHz 3,90625 KHz 1,953125 KHz 0,9765625 KHz Je moet de gewichten van de brandende leds bij elkaar optellen om de frequentie af te lezen. Enkele gegevens over stroomverbruik: bij een aangelegde voedingsspanning van zes volt (vier AA-cellen) was de opgenomen stroom 1 mA in de tellermodus en 1,25 mA in de frequentiemodus, zonder dat er iets werd weergegeven. Bij het weergeven van tellingen (sommige LED's branden) sprong het verbruik naar ongeveer 5,5 mA in de tellermodus en 3,5 mA in de frequentiemodus. De teller stopte met tellen als de frequentie werd verhoogd tot boven ongeveer 4 MHz. Dit is een beetje afhankelijk van de amplitude van het aangelegde signaal. Het vereist volledige CMOS-compatibele invoer om betrouwbaar te kunnen tellen. Een vorm van signaalconditionering is daarom bijna altijd nodig. Een voorversterker en prescaler aan de ingang vergroten zowel het frequentiebereik als de gevoeligheid. Meer over dit onderwerp is te vinden door te zoeken op de woorden "twee chipfrequentieteller" zonder de aanhalingstekens.