Частотомер. Автор Владислав Князьков

Московский Международный Форум "Одаренные дети" Творческие работы участников Форума | Competitors' creative works Номинация "Юные Кулибины"

Владислав Князьков, 11 лет

Дворец детского творчества г. Саранск, респ. Мордовия

Данный частотомер может найти применение в лаборатории радиолюбителя, в радиокружке и в школьном физическом кабинете для измерения частоты переменного тока.

Основное  достоинство  предлагаемого  прибора  —  простота, сочетающаяся с экономичностью и удобством управления. Повышение экономичности   достигнуто   применением   жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) и узла автоматического отключения питания по прошествии определенного времени бездействия.

Основные технические характеристики описываемого частотомера следующие:

— диапазон измерения частоты — 20 Гц…60 МГц;

— порог чувствительности по входному напряжению — 0,3…0,5 В;

— максимальная амплитуда входного сигнала — 3 В.

Питается прибор постоянным напряжением 12 В  через внешний сетевой адаптер, потребляемый ток — 10… 12 мА.

Предусмотрено изменение времени измерения (0,1; 1 и 10 с), умножение показаний на 1000 (при применении внешнего делителя ча­стоты), удержание показаний, запись одного значения частоты в энергонезависимую память и возможность последующего считывания.

Принципиальная схема частотомера   изображена на рис.1. Его основа — микроконтроллер PIC16F84A, который осуществляет счет импульсов

 

внешнего сигнала, обработку полученных значений и вывод результатов измерения на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ). В функции микроконтроллера также входят опрос кнопок (SB1—SB4) и управление питанием прибора.

Современные    микроконтроллеры    (раньше    их    называли однокристальными микро-ЭВМ) в одном корпусе объединяют мощное процессорное ядро, запоминающие устройства для хранения выполняемой программы и данных, устройства приема входных и формирования выходных сигналов, многочисленные вспомогательные узлы. Общая

тенденция построения современных МК — уменьшение числа внешних элементов, необходимых для нормальной работы. На кристалле микросхемы размещают не только компараторы, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, но и всевозможные нагрузочные и «подтягивающие» резисторы, цепи сброса    и т.п.

Включают и выключают частотомер кнопкой SB1. После подачи напряжения от источника питания прибор остается в выключенном состоянии. При нажатии на кнопку SB1 напряжение питания через диод VD3 поступает на интегральный стабилизатор напряжения DA1, а с его выхода — на входной каскад (VT3), микроконтроллер DD1  и индикатор HG1. При этом на выводе 1 (RA2) микроконтроллера появляется высокий логический уровень, что приводит к открыванию транзисторов VT1 и VT2. Далее контроллер ожидает отпускания кнопки SB1 (контролируя сигнал на выводе 6). После размыкания ее контактов напряжение питания подается на вход стабилизатора ВА1 через открытый транзистор УТ1 и начинается измерение частоты.

Во время удержания SB1 на экране индикатора (рис. 2,а) высвечиваются надписи «ЧАСТОТОМЕР» и «ВЕРСИЯ: 1.00» (версия пришивки  контроллера).  При повторном нажатии на SB1 напряжение питания поступает на вывод 6 (RBO) микроконтроллера, который после этого ожидает размыкания ее контактов, и когда это произойдет, устанавливает низкий логический уровень на выводе 1 (RA2). В результате транзисторы VT1, VT2 закрываются и прибор обесточивается. Если в режиме измерения  на  индикаторе  отображаются нулевые показания в течение примерно 3 мин, микроконтроллер    устанавливает   низкий ' Рис.2 логический уровень на выводе 1 (RA2), тем самым отключая себя от источника питания.





Время измерения, выбранное кнопкой SB2 (0,1; 1 или 10 с) отображается в правой части нижней строки индикатора (рис. 2,6). При этом цена младшего разряда измеренного значения частоты — 10,1 или 0,1 Гц соответственно. При времени измерения 0,1; 1 и 10с максимально не ЖКИ может отображаться семь,  восемь или девять разряде! соответственно, т. е. максимальное отображаемое значение равно соответственно 99,999 99; 99,999 999 или 99,999 999 9 МГц.

Нажатием кнопки 8В4 показания частоты умножают на 1000. Это сделано для удобства считывания показаний при использовании внешнего делителя на 1000. Коэффициент умножения ( «х1» или «х1000» отображается в середине нижней строки.

Чтобы удержать (зафиксировать) показания, нажимают; кнопку SB3 ( «Память»). При этом на ЖКИ остается значение той частоты, которое было в момент нажатия кнопки. Его можно сохранить в энергонезависимой па­мяти микроконтроллера, воспользовавшись кнопкой SB2, функция которой в этом случае — «Запомнить» (рис. 2, в). Прежнее значение при этом теряет­ся. Если необходимо считать частоту из памяти, нажимают на SB4 (ее новая функция — «Считать»). Для выхода из режима работы с памятью используют кнопку SB3 (новая функция — «Выход»). В режиме работы с памятью частотомер автоматически выключается примерно через 3 мин после нажатия на любую кнопку независимо от показаний индикатора. После выключения питания в энергонезависимой памяти сохраняются последние параметры измерения (время измерения и множитель).

Резистором К 11 регулируется контрастность выводимых показаний индикатора.

В данном частотомере использован жидкокристаллический индикатор отличный от того который использован в [2] и поэтому с программой которая приведена в [2] индикатор неправильно отображал информацию. В связи с этим пришлось вводить изменения в программу. Эти изменения показаны на приведенных ниже фрагментах программы. В скобках показаны старые значения — до внесения изменений. Программа на ассемблере откомпилирована (преобразована в машинные коды, т.е. получен hex-файл) при помощи интегрированной среды разработки MPLAB [I].

Hex-файл загружен в микроконтроллер с использованием      самостоятельно      изготовленного      адаптера программирования, принципиальная схема которого представлена на рис.3.

Схема адаптера взята из [З]. Этот адаптер работает под управлением известной программы PonyProg [З].

Конструкция прибора

Прибор смонтирован на односторонней печатной плате размерами 80х45 мм из стеклотекстолита толщиной 2 мм. Ее чертеж представлен на рис.4. На плате установлены все детали, кроме индикатора, входного гнезда и гнезда подключения блока питания. Плата и индикатор помещены в корпус,  склеенный из органического    стекла толщиной   5мм.   Его габаритные     размеры 100х55х45мм,        вес прибора — 200 грамм. Крышка корпуса является и её лицевой панелью. Корпус покрыт нитрокраской черного цвета. Для индикатора Н01 в передней панели оставлено окно, не покрытое краской. Сверху расположены кнопки управления прибором. Сбоку установлено входное гнездо типа «тюльпан» и гнездо для подключения блока питания. Общий вид прибора показан на рис.5

 

 

 

           

Литература.

1. В.С. Яценков. Микроконтроллеры MicroCHIP. Издательство «Горячая линия — Телеком», Москва. 2002 г.

2. А. Шарыпов. Экономичный многофункциональный частотомер. Журнал «Радио», 2002 г., №10, с.26-27.

3. А. Долгий. Программаторы и программирование микроконтроллеров. Журнал «Радио», 2004 г., №№1-12.

29.07.2007

Анонсы и новости

Изменения в списочном составе Полномочных представителей

Постановлением Центрального Совета движения от 25 мая 2019 года существенно изменён списочный состав Полномочных Представителей

Принимаются наградные листы на награждение педагогического состава

Центральный Совет принимает от образовательных учреждений и Полномочных представителей движения наградные листы

Учреждена новая общественная награда Движения

Центральный Совет движения учредил новую общественную награду — Кавалерский знак ПОКРОВИТЕЛЮ ДЕТСТВА

Фоторепортаж о событиях Форума

Фоторепортаж о съездах Движения

Галерея детского плаката

Галерея народного творчества