Схема сетевого частотомера

Данный частотомер имеет узкоспециальное назначение - он может измерять только частоту питающей сети, 50 Гц ± 1%. Применять его имеет смысл только при необходимости быстро и с неплохой точностью (2 знака после запятой) отслеживать изменение сетевой частоты. В классической схеме частотомера для получения такой точности надо ждать 100 с (почти 2 минуты), а в этой цикл измерения - всего 0,2 с!

Принцип действия этой схемы заключается в вычитании импульсов эталонного генератора из начальной величины в 10000 за 8 периодов входной частоты. Количество импульсов в счетчике (К) вычисляется по формуле:

где f - частота входного сигнала, Гц.

Чтобы получить измеренное значение частоты, надо разделить это число на 100 простым перенесением запятой на два знака влево.

Эта формула в диапазоне 49,50 ÷ 50,50 Гц дает погрешность не более одного знака младшего разряда. При расширении диапазона погрешность резко растет.

Сама схема выглядит так:

Циклом измерения управляет счетчик DD2:

1) при состояниях счетчика от 0 до 7 включительно идет счет (вычитание 5000 импульсов эталонной частоты 31,25 кГц за 160 мс);

2) при состоянии 8 - прекращение счета и разрешение отображения результата;

3) при состоянии 9 - запоминание результата и сброс счетчиков путем параллельной записи в них нулей; счет еще запрещен;

4) при состоянии 0 - новый цикл измерения.

На микросхемах DD13 и DD14 собран делитель на 10000 (до частоты 50 Гц) для контроля работоспособности прибора. SB - кнопка контроля. Этот узел необязателен.

Схема дешифрации состояний счетчика DD2 выполнена на микросхеме 176ЛС1, что затрудняет ее анализ. Это прихоть разработчика схемы, не моя!

Индикаторы ИВ-3 можно заменить на ИВ-3А, ИВ-6 и даже на светодиодные с учетом их цоколевки. Дешифраторы 176ИД2 выдерживают подключение индикаторов типа АЛС даже без балластных резисторов.

Поясню несколько необычную схему блока питания. Она строилась из подручного материала на базе трансформатора типа Т-10. В штатном включении он дает 38 В и 2 х 1,6 В. Включение последовательного гасящего конденсатора на 0,2 мкФ снижает выходные напряжения примерно вчетверо, до необходимых величин. Кроме того, этот же конденсатор служит и балластным "резистором" для стабилитрона.

Главная особенность данного частотомера:
применён высокостабильный TCXO (Термо-Компенсированный Опорный Генератор). Применение технологии TCXO, позволяет сразу, без предварительного прогрева, обеспечивать заявленную точность измерения частот.

Технические характеристики частотомера FC1100-M2:

Отличительные особенности частотомеров линейки FC1100 и FC1100-M2 в частности:

Габариты печатной платы прибора FC1100-M2: 83мм*46мм.
Дисплей цветной TFT LCD с подсветкой (диагональ 1,44" = 3,65см).
* Чувствительность по DataSheet MB501L (параметр "Input Signal Amplitude": -4,4dBm = 135 мВ@50 Ом соответственно).
** Верхний предел входного сигнала ограничен мощностью рассеивания защитных диодов B5819WS (0,2 Вт*2 шт).

Обратная сторона частотомера FC1100-M2

Схема компаратора/формирователя входного сигнала 0...50 МГц.

Схема делителя частоты входного сигнала 1...1100 МГц.

Краткое описание частотомера FC1100-M2:

Частотомер FC1100-M2 имеет два раздельных канала измерения частоты.
Оба канала частотомера FC1100-M2 работают независимо друг от друга, и могут использоваться для измерения двух различных частот одновременно.
При этом, оба значения измеренной частоты одновременно отображаются на дисплее.
"Вход A" - (Тип разъёма SMA-FEMALE) Предназначен для измерения относительно высокочастотных сигналов, от 1 МГц до 1100 МГц. Нижний порог чувствительности этого входа составляет чуть менее 0,2 В., а верхний порог - ограничивается на уровне 0,5...0,6 В. защитными диодами, включенными встречно-параллельно. Нет смысла подавать на этот вход значительные напряжения, ибо напряжения, выше порога открывания защитных диодов будут ограничиваться.
Примененные диоды позволяют рассеивать мощность не более 200 мВт., защищая вход микросхемы делителя MB501L. Не подключайте этот вход непосредственно к выходу передатчиков значительной мощности (более 100 мВт). Для измерения частоты источников сигнала амплитудой более 5 В., или значительной мощности - используйте внешний делитель напряжения (аттенюатор) или переходной конденсатор малой ёмкости (единицы пикофарад), включенный последовательно. При необходимости измерения частоты передатчика - обычно достаточно короткого отрезка провода в качестве антенны, включенного в разъём частотомера, и расположенного на небольшом расстоянии от антенны передатчика или можно использовать подходящую антенну "резинка" от портативных радиостанций, подключенную к разъёму SMA.

"Вход B" - (Тип разъёма SMA-FEMALE) Предназначен для измерения относительно низкочастотных сигналов, от 1 Гц до 50 МГц. Нижний порог чувствительности этого входа ниже, чем у "Входа A", и составляет 0,6 В., а верхний порог - ограничивается защитными диодами на уровне 5 В.
При необходимости измерения частоты сигналов, амплитудой более 5 В., используйте внешний делитель напряжения (аттенюатор). На этом входе использован высокоскоростной компаратор MAX999.
Входной сигнал подается на неинвертирующий вход компаратора, и сюда же подключен резистор R42, увеличивающий аппаратный гистерезис компаратора MAX999 до уровня 0,6 В. На инвертирующий вход компаратора MAX999, с переменного резистора R35, подается напряжение смещения, задающее уровень срабатывания компаратора. При измерении частоты зашумленных сигналов, необходимо вращением ручки переменного резистора R35 - добиться устойчивых показаний частотомера. Наибольшая чувствительность частотомера реализуется в среднем положении ручки переменного резистора R35. Вращение против часовой стрелки - снижает, а по часовой стрелке - увеличивает пороговое напряжение срабатывания компаратора, позволяя сдвигать порог срабатывания компаратора на незашумленный участок измеряемого сигнала.

Кнопкой "Управление", осуществляется переключение между режимом измерения частоты "Вход B" и режимом тестирования кварцевых резонаторов.
В режиме тестирования кварцевых резонаторов, к крайним контактам панели "Кварц Тест" - необходимо подключить тестируемый кварцевый резонатор, с частотой от 1 МГц до 25 МГц. Средний контакт этой панели - можно не подключать, он соединён с "общим" проводом прибора.

Обратите внимание, что в режиме тестирования кварцевых резонаторов, при отсутствии тестируемого кварца в панели, наблюдается постоянная генерация на относительной высокой частоте (от 35 до 50 МГц).
Также, следует заметить, что при подключении исследуемого кварцевого резонатора, частота генерации будет несколько выше его типовой частоты (в пределах единиц килогерц). Это определяется параллельным режимом возбуждения кварцевого резонатора.
Режим тестирования кварцевых резонаторов с успехом можно использовать для подбора одинаковых кварцевых резонаторов для лестничных многокристальных кварцевых фильтров. При этом, основной критерий подбора кварцевых резонаторов - максимально близкая частота генерации подбираемых кварцев.

Разъёмы, применяемые в частотомере FC1100-M2:

Источник питания для Частотомера FC1100-M2:

Частотомер FC1100-M2 оборудован стандартным разъёмом Mini-USB с напряжением питания +5,0 Вольт.
Потребляемый ток (не более 300 мА) - обеспечивает совместимость с большинством источников питания напряжения USB.
В комплекте имеется кабель "Mini-USB" <> "USB A", который позволяет питать частотомер от любого устройства, обладающего таким разъёмом (Персональный Компьютер, Ноутбук, USB-HUB, Блок Питания USB, Сетевое Зарядное Устройство USB) и так далее.

Для автономного питания Частотомера FC1100-M2 - оптимально подходят широко-распространенные батареи "Power Bank", со встроенными Литий-Полимерными аккумуляторами, используемые обычно для питания аппаратуры, обладающей разъёмами USB. В этом случае, помимо явного удобства, бонусом вы получаете гальваническую развязку от сети и/или питающего устройства, что немаловажно.

«Интернет-Магазин Opt-in-China» — работающий 24 часа в сутки, и предлагающий огромный выбор разнообразных продуктов, включая электронику, одежду, товары для дома, косметику и др. Центры сборки и отправки заказов находятся в Гонконге и Китае (Шанхае, Шенжене).

Почему вы должны выбрать нас:

• ориентируемся только на самые популярные продукты;
• имеем связи с несколькими фабриками непосредственно;
• отлаженная система контроля качества;
• постоянный контакт для слежения за наличием на складе;
• все склады практически рядом с компаниями доставки товара.

Китайские товары оптом?

Значит Вы попали туда, куда нужно. Наш Интернет-магазин, представляет китайские товары и электронику оптом, такие как мобильные телефоны, планшетные компьютеры, компьютерную электронику, часы, одежду, и другие в розницу по оптовым ценам. Теперь нет необходимости искать в Интернете планшет который тоже можно у купить нас.

Искали Иинтернет-магазин одежды из Китая? Мы можем Вам в этом помочь. У нас большой каталог китайской одежды. Opt-in-China.com готов сделать поставку как оптовой так и розничной партии для Вашего бизнеса одностраничников, или Интернет-магазина

сайт — китайский Интернет-магазин, который предлагает только качественные и недорогие товары из Китая. Мы работаем 24 часа в сутки. Дешевые товары можно заказать нажав кнопку «Купить» напротив нужного товара и оформить доставку. Электроника оптом доставляется к Вам почтой.

Вы хотите купить обувь, одежду, игрушки, телефоны, электронику, часы, планшеты, запчасти? У нас продаже Вы можете найти все это по доступным ценам.

Автор статьи работает в электротехнической лаборатории электрических сетей города. Как-то нам понадобилось устройство для изменения частоты силовой сети. Поиски готового изделия в магазинах города результата не дали. Пришлось поискать в Интернет-магазинах. Но и тут возникли сложности: в продаже были или некие устройства для измерения частоты без гарантий их работоспособности в сети 50 Гц, или очень дорогие многофункциональные частотомеры, а нам достаточно иметь индикатор частоты. Дело в том, что действующие ГОСТы в плане изменения частоты силовой сети описывают этот параметр как «±2 Гц/мин». Следовательно, приобретать дорогостоящий прибор, позволяющий измерить частоту с точностью в тысячные доли Гц просто бессмысленно.

Основой частотомера является 8-битный микроконтроллер AVR ATtiny2313 производства компании ATMEL, а индикация выполнена на распространенных 7-сегментных индикаторах с общим анодом. Схема измерителя частоты силовой сети показана на рисунке.

Работа схемы

Напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 подается на диодный мост и далее, через разделительный диод D5, - на микросхему стабилизатора напряжения U2 7805, с выхода которой напряжение 5В поступает в цепи узлов схемы.

К выходу диодного моста через делитель напряжения R14R15 подключен также транзистор Q5 (формирователь импульсов). Напомню, что на выходе диодного моста частота тока удваивается, следовательно, на коллекторе транзистора Q5 будут присутствовать импульсы с частотой 100 Гц. Диод D5 предотвращает «сглаживание» выпрямленного напряжения на базе Q5 емкостями С5 и С6. Без этого диода формирователь на Q5 не будет обеспечивать формирование импульсов.

Импульсы с частотой 100 Гц поступают на вход (вывод 11) микроконтроллера (МК). Внутри МК к этому выводу подключен счетчик, который ведет подсчет импульсов в течение 10 мс (не забываем, что в схеме удвоенная частота - 100 Гц). Полученные данные обрабатываются и отображаются на 7-сегментном индикаторе. Индикатор подключен по обычной схеме, и работает в режиме динамической индикации.

При сборке схемы обратите внимание на наличие внешнего кварцевого резонатора. Следовательно, после загрузки программы в память МК необходимо выставить значения «фузов» (Fuses): работа от внешнего резонатора, частота 4 МГц. Методы установки зависят от программы управления вашим программатором.

Как работает программа

При подаче питания МК инициализируется: настраиваются его выводы, производится настройка режимов таймера, активируется режим защиты от «зависания». Затем начинает работу основная часть программы. Из регистров счетчика вычитываются данные, производится их обработка и отображение на индикаторе. Если полученные данные (частота) выше 99,99 Гц, то на индикаторе отображается значок «превышение» и полученные данные игнорируются. Данные на индикаторе обновляются примерно 5 раз в секунду. Как показала практика, это оптимальное время, так как более частое отображение данных раздражает и затрудняет их считывание. В программе есть константы, позволяющие задать частоту обновления и немного регулировать яркость свечения сегментов индикатора. По умолчанию они выставлены на оптимальное значение.

Сборка и наладка

Печатная плата для изделия не разрабатывалась. Весь монтаж выполнен на макетной плате обычным монтажным проводом. Устройство смонтировано в корпусе подходящих размеров. В устройстве использован внешний сетевой адаптер от какого-то телефонного аппарата, а на корпусе частотомера расположен разъем для его подключения.

Схема не критична практически ко всем деталям. Транзисторы можно применить те, какие есть под рукой, например КТ3102 или КТ315. Не советую изменять только сопротивления резисторов R14 и R15, т.к. они задают режим работы транзистора Q5. Уменьшать сопротивление токоограничивающих резисторов в цепи индикатора ниже 200 Ом нельзя - это может привести к повреждению МК.

Если вам необходимо измерять частоту более точно, то методика подстройки типовая для всех устройств с кварцем - подбор емкостей в цепи кварцевого резонатора. Эта методика расписана многократно, поэтому достаточно открыть любую статью с описанием часов или таймеров.

Устройство работает круглосуточно с ноября 2011 года, претензий и нареканий к его работе у персонала диспетчерской службы электрических сетей города нет.