Contor de frecvență cu două cipuri cu citire binară: 16 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

folosind douăsprezece diode emițătoare de lumină. Prototipul are un CD4040 ca contor și un CD4060 ca generator de baze de timp. Semnalizarea se face printr-o poartă rezistor - diodă. ICOS-urile utilizate aici permit instrumentului să fie alimentat de orice tensiune în intervalul de 5 până la 15 volți, dar frecvența maximă este limitată la aproximativ 4 MHz.

4040 este un contor binar cu două trepte într-un pachet cu 16 pini. 4060 este un contor și oscilator binar cu paisprezece trepte, în același pachet cu 16 pini. Versiunile 74HC sau 74HCT ale acestor cipuri pot fi utilizate pentru o gamă de frecvență mai mare, dar gama de tensiune de alimentare este apoi limitată la maximum 5,5 volți sau cam așa ceva. Pentru a utiliza acest lucru pentru a afișa frecvența unui emițător HAM tipic, vor fi necesare un fel de prescaler și un preamplificator. Sperăm că acestea vor face obiectul unei instrucțiuni ulterioare.

Pasul 1: Douăsprezece matrice de LED-uri

Am început acest proiect pentru a avea un contor de frecvență simplu, care să funcționeze cu minimul de hassle, folosind cel mai mic număr de componente și fără programare. M-am așezat pe acest proiect de „contor de frecvență cu două cipuri”, deoarece simplitatea sa era atrăgătoare.

Primul pas a fost să conectați contorul și să-l faceți să funcționeze. Am rotunjit un număr de led-uri roșii de 3 mm din cutia de gunoi și diverse plăci și le-am lipit în linie pe o bucată de placă de circuit - rezultatul este afișat aici lângă contra-cip. Acest ic special a fost extras dintr-un alt proiect pe jumătate finalizat, cu speranța fierbinte că cel puțin acesta va sfârși. 74HC4040 va fi o alegere mai bună dacă intenționați să construiți acest lucru. Poate conta până la o frecvență mai mare.

Pasul 2: Pornirea cuibului de șobolani

S-a decis construirea acestuia cât mai mică posibil, astfel încât nu există o placă de circuit. Conductoarele modelului 4040 au fost decupate și un condensator multistrat din ceramică de 100n conectat de la cablurile de alimentare. Aceasta este pentru a-i permite să supraviețuiască mai bine ESD.

Sârmele (din cablul CAT-5) au fost apoi lipite pe tijele cablurilor. După ce o parte a fost atât de tratată, a venit timpul să testăm dacă cipul era încă în viață.

Pasul 3: Testarea dispozitivului 4040

LED-ul și cipul au fost introduse reciproc, iar o verificare rapidă, aplicarea puterii cipului și împământarea comună a LED-urilor, mi-a dat LED-uri intermitente când intrarea ceasului cipului a fost atinsă cu un deget - număra cele 50 Hz rețea zumzăit.

Un LED era prea luminos - îi făcea pe ceilalți să pară prea slabi în comparație. A fost scos nemilos, apoi lăsat cu tandrețe deoparte pentru o eventuală utilizare solo. LED-urile sunt dispozitive fragile și se defectează ușor dacă sunt supraîncălzite în timp ce cablurile sunt stresate. A trebuit să înlocuiesc aproximativ trei în matricea mea. Dacă le cumpărați, asigurați-vă că primiți câteva în plus. Dacă le scrutați, asigurați-vă că obțineți mult mai mult, deoarece aveți nevoie de ele oarecum similare în luminozitate.

Pasul 4: Contorul - Finalizat

Imaginea arată contorul complet și afișajul. Există douăsprezece LED-uri, contra-cip, condensator de bypass de alimentare și două rezistențe. Rezistorul 1K setează luminozitatea afișajului. Rezistorul de 4,7 K conectează intrarea de reset la masă. Pinul neconectat de lângă acesta este intrarea ceasului.

Pasul 5: Cabinet pentru tejghea

Învelișul metalic dintr-o celulă D a fost desfăcut și format în jurul acestui ansamblu. Folia de plastic a fost utilizată pentru a preveni scurtcircuitele.

Filmul arată testul meu de tejghea. Se numără semnalul de 50 Hz furnizat de degetul meu.

Pasul 6: Baza de timp - părți

Un contor de frecvență funcționează prin numărarea impulsurilor de semnal pentru un timp cunoscut și afișarea acestui număr. Un contor formează jumătate din contorul de frecvență. Un circuit pentru a furniza un interval cunoscut cu exactitate - baza de timp - este cealaltă parte.

Această funcție este realizată de CD4040, un oscilator și un separator binar de 14 trepte într-un pachet cu 18 pini. Pentru a se potrivi, nu au fost scoase toate ieșirile divizor. Am decis o frecvență a oscilatorului de 4 MHz - a fost cea mai potrivită pe care o aveam în cutia de gunoi. Această alegere a cristalului înseamnă că citirea frecvenței va fi într-un multiplu al unui megaherț.

Pasul 7: Oscilatorul de cristal

Oscilatorul de cristal de 4 MHz pentru baza de timp prinde contur. Un rezistor cu cip de 10 Meg stă peste cei doi pini ai oscilatorului, iar cei doi condensatori de 10 pf sunt fixați pe o bucată de placă de circuit împreună cu cristalul.

Pasul 8: Oscilator - Divizor

Aceasta este baza de timp finalizată. Firul roșu conectează cea mai semnificativă ieșire (Q13) la intrarea de resetare. Acest lucru face ca un scurt impuls de resetare să apară pe acest pin la fiecare 8192 de vibrații ale cristalului. Următoarea ieșire (Q12) va avea o undă pătrată pe ea și aceasta este utilizată pentru a activa contorul în timp ce este scăzut și pentru a afișa acest număr când este ridicat.

Încă nu am nicio diagramă de circuit. Aceasta este o idee aproximativă a modului în care ar trebui să funcționeze contorul de frecvență, iar aranjamentele de porți și afișări erau într-o stare de flux pe măsură ce m-am străduit să găsesc o soluție de componentă minimă.

Pasul 9: Testarea bazei de timp

Acum, testarea acestuia este un proces foarte implicat. Va trebui să o duc la treabă. Apoi promite-i tipului care lucrează (asta pretinde că face) cu osciloscopul, cerul, pământul și berea pentru o șansă de a-l folosi. Cu toate acestea, al treilea este destul de sigur, deoarece rareori este plecat de acolo în timp ce restul dintre noi o fac.

Apoi fii rapid, intră în timp ce iese afară luând prânzul și testează circuitul și scoate-te repede înainte de a se întoarce. Altfel s-ar putea să trebuiască să-l ajut în orice gaură în care s-a băgat și poate să rateze prânzul. Este mult mai simplu să folosești un radio. Un radio de buzunar ieftin, mediu, cu buzunar, care era la modă înainte de apariția gadget-urilor mp3 nou apărute. Această mică bază de timp va crea hash pe tot cadranul atunci când funcționează. Folosindu-l și câteva celule, am putut constata că baza de timp funcționează cu trei celule și că nu funcționează pe două celule, stabilind astfel că vor fi necesare cel puțin 4,5 volți pentru a declanșa contorul meu de frecvență.

Pasul 10: spațiu pentru Timebase

Aceasta arată spațiul din interiorul contorului rezervat pentru circuitul bazei de timp.

Pasul 11: Integrare

Aceasta arată cele două circuite integrate în poziție. Logica „lipiciului” necesară între ele pentru a le face să funcționeze ca un contor de frecvență va fi realizată de diode și rezistențe.

Un alt condensator de decuplare a fost adăugat pe cipul bazei de timp. Nu poți avea prea mult de decuplare. Intenționez ca acest lucru să se obișnuiască aproape de receptoarele sensibile, astfel încât orice zgomot trebuie suprimat aproape de sursă și împiedicat să scape. De aici și dulapul din tablă reciclată.

Pasul 12: Faza a doua de integrare

M-am răzgândit din nou, iar aranjamentul din această imagine este puțin diferit. Este mai compact și așa a fost preferat.

Pasul 13: Diagrama circuitului

Acum, când construcția este aproape terminată, iată o schemă de circuit. Când m-am hotărât în sfârșit despre modul în care urma să se facă și l-am așezat pe hârtie, au început să se strecoare featurisme. Am putut să-l fac să funcționeze și ca un contor, cu un comutator și două componente suplimentare. Deci, acum este un contor de contor / frecvență.

Un impuls scurt pe Q13 resetează ambele contoare. Apoi Q12 va fi scăzut pentru o anumită perioadă de timp (2048 cicluri xtal) și în acest timp semnalul de intrare ceasul 4040. Tranzistorul este oprit, astfel încât ledurile nu se aprind. Apoi Q12 crește și semnalul nu ajunge la intrarea 4040. Tranzistorul pornește și numărul din 4040 este afișat pe LED-uri pentru a fi văzut de toată lumea. Din nou, după 2048 de ceasuri Q12 scade, Q13 se ridică și rămâne acolo, cu excepția faptului că este conectat la intrările de resetare ale ambelor contoare, astfel încât ambele conturi sunt șterse, ceea ce șterge starea Q13 și astfel ciclul începe din nou. Dacă este setat ca un contor, 4060 este ținut permanent în reset și tranzistorul este pornit cu normă întreagă. Toate intrările sunt numărate și sunt afișate imediat. Numărul maxim este 4095 și apoi contorul începe din nou de la zero. Acea diodă zener este făcută în mod deliberat dintr-o tensiune mai mare decât tensiunea normală de alimentare. Nu se codifică în timpul utilizării normale. Dacă, totuși, se aplică o tensiune mai mare decât cea normală, aceasta va limita tensiunea la cele două cipuri la o valoare pe care o pot suporta. Și o tensiune cu adevărat ridicată va face ca rezistența de 470 ohmi să ardă, protejând în continuare electronica - ei bine, majoritatea, oricum. Cel puțin, asta sper să se întâmple, dacă acest lucru se conectează direct la rețea.

Pasul 14: Comutator Freq / Count

S-a montat un mic comutator pentru a selecta între cele două moduri, numărarea simplă a impulsurilor de intrare versus numărarea acestora pentru o perioadă și determinarea frecvenței, și s-au făcut diverse alte ordonări.

O parte din cabluri au fost înăbușite în plastic pentru a le face rezistente la scurtă durată (sper). Lipirea unei alte tablă de tablă dintr-o altă celulă D de deasupra va face ca cutia să fie completă și să protejeze interiorul de bucăți de sârmă și globuri de lipit, ambele abundând pe blatul meu de lucru.

Pasul 15: Vizualizare înapoi

Selecția pentru a selecta între modurile Frecvență și numărare poate fi văzută în această vizualizare Înapoi.

Pasul 16: Instrumentul finalizat

Aceasta este o vedere a instrumentului finalizat. LED-urile arată frecvența ponderată după cum urmează:

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 Trebuie să adăugați greutățile ledurilor aprinse pentru a citi frecvența. Unele date despre consumul de curent: la o tensiune de alimentare aplicată de șase volți (patru celule AA) curentul tras a fost de 1 mA în modul Contor și de 1,25 mA în modul Frecvență, fără a fi afișat nimic. La afișarea numărărilor (unele LED-uri aprinse), consumul a crescut la aproximativ 5,5 mA în modul contor și 3,5 mA în modul frecvență. Contorul a încetat să mai numere dacă frecvența a crescut la peste aproximativ 4 MHz. Acest lucru este puțin dependent de amplitudinea semnalului aplicat. Este nevoie de intrare compatibilă CMOS completă pentru ca acesta să fie contabil în mod fiabil. Prin urmare, un fel de condiționare a semnalului este aproape întotdeauna necesară. Un preamplificator și un prescaler la intrare vor extinde gama de frecvențe și vor crește sensibilitatea. Mai multe despre acest subiect pot fi găsite pentru căutarea cuvintelor „contor de frecvență cu două cipuri” fără ghilimele.