Частотомер – цифровая шкала

0,1 Гц – 30 МГц

 

Технические характеристики:

 

     Максимальная измеряемая частота .………………30 мгц
     Максимальному разрешению измеряемой частоты 0,1 Гц. - 1 Гц. - 10 Гц, соответствует время измерения  0,1- 1, и 10 сек.        
     Чувствительность по входу………………………….250 мВ
     Напряжение питания …………………………………. 8…12 В,
     Потребляемый ток…………………………………….. 30 мА,

     Количество разрядов индикатора…………………..  8

 

При работе на любительской радиостанции перед радиолюбителем часто встает необходимость точно знать частоту, на которую настроен его трансивер или приемник для того, чтобы не уйти за пределы диапазона или для точной настройки на заранее оговоренную частоту. Механические шкалы не дают такой возможности, поэтому приходится конструировать электронные шкалы. В настоящее время разработано большое количество электронных шкал и частотомеров, при разработке которых используются микросхемы разной степени интеграции. Зачастую это сложные устройства, насчитывающие несколько десятков микросхем. Данная конструкция отличается простотой и практичностью.

В предлагаемом частотомере – цифровой шкале вся работа по измерению, преобразованию и динамической индикации перенесена на программное обеспечение, а аппаратная часть содержит всего две микросхемы. .

Принципиальная схема частотомера - цифровой шкалы  состоит из:
 

Кнопка № 1 подключается между выводом J4 и корпусом.

Кнопка № 2 подключается между выводом J3 и корпусом.

Обе кнопки без фиксации, с нормально разомкнутыми контактами.

Советуем разместить на передней панели устройства: кнопку № 1 - слева, а кнопку № 2 - справа, на одной горизонтальной линии.

Раскладка клавиатуры режима частотомера

Кнопки

Время измерения

Пояснения

Кнопка № 1

0,1 сек.

Переход на время измерения 0,1 сек.

Кнопка № 2

1 сек.

Переход на время измерения 1 сек.

Кнопка № 1 +
кнопка № 2

10 сек.

Переход на время измерения 10 сек.
(кнопки нажимаются одновременно)

Раскладка клавиатуры режима цифровой шкалы

Кнопки

Режим шкалы

Пояснения

Кнопка № 1

"минус ПЧ"

Промежуточная частота вычитается из
измеряемой частоты

Кнопка № 2

"плюс ПЧ"

Промежуточная частота суммируется с
измеряемой частотой

Кнопка № 1
+
кнопка № 2

Установка ПЧ

Запись в оперативную память значения
измеряемой частоты (ПЧ)

Повторно:
Кнопка № 1
+
кнопка № 2

Запись ПЧ

Копирование значения измеряемой частоты из
оперативной памяти в энергонезависимую с
целью дальнейшего ее использования в качестве
промежуточной

Переключения между режимами частотомера и цифровой шкалы осуществляются непрерывным нажатием кнопки № 1 до появления в 8-м (старшем) разряде индикатора признаков режимов частотомера или цифровой шкалы (подробнее - см. ниже).

Инструкция по эксплуатации

При включении питания, устройство автоматически переходит в тот режим, в котором оно работало ранее (до последнего выключения питания).
Если это был режим частотомера, то в крайнем левом разряде индикатора высветится признак режима частотомера "
F.".
В младшем разряде индикатора высветится "0", а остальные разряды будут погашены.
Частотомер автоматически перейдет в режим измерения частоты с временем измерения 1 сек. (по умолчанию) и, после этого, будет находиться в режиме ожидания.
При подаче на вход частотомера сигнала с измеряемой частотой, признак режима частотомера "F." гасится (при этом 8-й разряд включается в работу по отображению значения измеряемой частоты), и индикатор отобразит значение измеряемой частоты в килогерцах (относительно десятичной точки).
При этом будет отображаться только полезная информация, а разряды, которые ее не содержат, будут погашены.
Если на момент включения питания, на входе частотомера присутствует измеряемый сигнал, то, после включения питания, признак работы частотомера "F." высветится в течение 1-й секунды, а затем погаснет.
Далее частотомер работает так же, как описано выше.
Для того чтобы перейти на время измерения 0,1 сек. или 10 сек., необходимо нажать либо кнопку № 1, либо одновременно нажать кнопку № 1 и кнопку № 2 соответственно (см. раскладку клавиатуры для режима частотомера), затем дождаться изменения положения десятичной точки, после чего отпустить кнопку (кнопки).
Если после этого необходимо вернуться к времени измерения 1 сек., то необходимо нажать кнопку № 2 и дождаться изменения положения десятичной точки, после чего отпустить кнопку.
Для любого времени измерения десятичная точка отмечает килогерцы.
Если перед выключением питания происходила работа в режиме частотомера, то при следующем включении питания установится этот же режим, а время измерения установится по умолчанию (1 сек.).
Если перед выключением питания происходила работа в режиме цифровой шкалы, то при следующем включении питания будет установлен именно этот режим, а внутри режима цифровой шкалы будет установлен именно тот подрежим ("минус ПЧ" или "плюс ПЧ"), в котором происходила работа до последнего выключения питания.
Признаки подрежимов цифровой шкалы ("L." или "H." соответственно) будут постоянно высвечиваться в левом (старшем) разряде индикатора.
При отсутствии сигнала на входе цифровой шкалы (частотомер и цифровая шкала имеют общий вход), индикатор будет показывать значение записанной в энергонезависимую память PIC контроллера промежуточной частоты, а при его наличии - результат вычитания или сложения частоты сигнала, присутствующего на входе цифровой шкалы, и значения записанной в энергонезависимую память PIC контроллера промежуточной частоты.
Так же, как и в режиме частотомера, в этих подрежимах режима цифровой шкалы, разряды индикатора, не содержащие полезной информации, будут погашены.
Время измерения в режиме цифровой шкалы составляет 0,1 сек. (погрешность измерения 10 Гц.) и изменить его нельзя.
При использовании времени измерения 0,1 сек. (это относится также и к работе в режиме частотомера с временем измерения 0,1 сек.), для облегчения визуального восприятия показаний прибора, негативный эффект мерцаний показаний индикатора ослабляется (см. информацию по мерцаниям).
Режим цифровой шкалы имеет 4 подрежима (см. раскладку клавиатуры режима цифровой шкалы).
При нажатии на кнопку № 1 происходит переход в подрежим "минус ПЧ", при этом в левом разряде индикатора высветится признак подрежима "L.".
При нажатии на кнопку № 2 происходит переход в подрежим "плюс ПЧ", при этом в левом разряде индикатора высветится признак подрежима "H.".
В процессе "прошивки" PIC контроллера, в его энергонезависимую память записывается значение промежуточной частоты = 5,5 мГц., но, впоследствии, пользователь может самостоятельно записать в нее любое значение частоты в пределах рабочего диапазона частот и использовать ее в качестве промежуточной.
Для выполнения этой процедуры необходимо подать на вход цифровой шкалы внешний сигнал (например, от генератора стандартных сигналов) с частотой, которая далее будет использоваться в качестве промежуточной.
Проконтролировать значение этой частоты можно, перейдя в режим частотомера (переходы между режимами будут описаны ниже).
Убедившись, что на вход устройства поступает сигнал с требуемой частотой, необходимо перейти в режим цифровой шкалы, затем одновременно нажать кнопку № 1 и кнопку № 2 и держать их в нажатом состоянии до тех пор, пока все разряды индикатора не окажутся погашенными.
После этого кнопки нужно отпустить.
В индикаторе высветится значение будущей промежуточной частоты, заложенное в оперативную память при помощи одномоментной записи.
По этой причине, значение будущей промежуточной частоты в разрядах индикатора фиксируется (не меняется), и можно не спеша сравнить его с тем значением частоты, которое требуется записать в энергонезависимую память в качестве промежуточной.
Если значение содержимого оперативной памяти (будущая ПЧ) Вас устраивает, то можно записать его в энергонезависимую память PIC контроллера.
Для этого еще раз нажимаются обе кнопки.
Их необходимо держать в нажатом состоянии до появления признака окончания записи в энергонезависимую память: "F" в правом (младшем) разряде индикатора, а затем отпустить.
В зависимости от того, какая кнопка была отпущена последней, в левом (старшем) разряде индикатора высветится признак подрежима цифровой шкалы "L." или "H.", незначащие разряды будут погашены, а в остальных разрядах будет индицироваться результат вычитания или сложения установленной промежуточной частоты и измеряемой частоты.
Если установившийся подрежим не тот, который нужен, необходимо переключиться на другой подрежим.
Остается только подключить вход цифровой шкалы к выходу гетеродина или синтезатора частот.
Если значение будущей промежуточной частоты Вас не устраивает (не точное значение), необходимо завершить процедуру записи этого значения промежуточной частоты в энергонезависимую память (иначе нельзя будет переключиться в режим частотомера).
После появления признаков подрежимов "L." или "H.", необходимо перейти в режим частотомера, скорректировать в этом режиме значение будущей промежуточной частоты, вернуться в режим цифровой шкалы и повторить процедуру записи значения промежуточной частоты в энергонезависимую память PIC контроллера (см. выше).
Количество такого рода манипуляций не ограничено.

Переключение режимов "частотомер" - "цифровая шкала"

Режимы работы переключаются кнопкой № 1.
При смене режима работы меняется раскладка клавиатуры (см. выше).
Если кнопка № 1 находится в нажатом состоянии меньше определенного времени, то переключения в другой режим не происходит и кнопка № 1 может либо устанавливать время измерения 0,1 сек. в режиме частотомера, либо включать подрежим "минус ПЧ" в режиме цифровой шкалы.
Если этот порог превышен, происходит переключение в другой режим.
Величина этого порога - около 4 сек., и они отсчитываются с момента окончания цикла счета, приходящегося на момент нажатия кнопки № 1.
Следовательно, пока этот цикл счета не закончится, отсчет 4-х секундного интервала времени производиться не будет.
Таким образом, быстрее всего переключение режимов будет производиться при установке времени измерения 0,1 сек. .
Так как в режиме цифровой шкалы используется только это время измерения, то переход из режима цифровой шкалы в режим частотомера или переход из режима частотомера (установлено время измерения 0,1 сек.) в режим цифровой шкалы займет не более 4,1 сек..
При установке других пределов измерения, время перехода из режима частотомера к режиму цифровой шкалы займет:
если установлено время измерения 1 сек. - не более 5 сек.,
если установлено время измерения 10 сек., - не более 14 сек.,
Если время измерения составляет 10 сек., в худшем случае придется подождать 14 сек., а в лучшем случае - 4 сек., это будет зависеть от того, на какой момент времени, внутри текущего цикла измерения, приходится момент замыкания контактов кнопки № 1.
На практике процесс переключения режимов работы выглядит так:
Если необходимо перейти в другой режим работы, кнопка № 1 нажимается и удерживается до тех пор, пока не призойдет смена режима работы, после чего отпускается.
Определение факта переключения производится по признакам режимов.
Примечание:
если после включения питания установился ранее запрограммированный режим частотомера, и первой операцией после включения питания является переход в режим цифровой шкалы, то переход осуществлен не будет до тех пор, пока не будет произведена одна (любая) операция с клавиатурой (кнопками).
Это означает, что, в этом случае, необходимо кратковременно нажать и отжать любую из кнопок и только после этого переходить в режим цифровой шкалы, иначе, если этого не знать, переход произойдет только на втором нажатии кнопки № 1, а в течение первого нажатия просто ничего происходить не будет и можно напрасно прождать.
После перехода в режим цифровой шкалы по двойному нажатию, дальнейшие переходы между режимами, вплоть до выключения питания, происходят в одно нажатие.
Если после включения питания установился ранее запрограммированный режим цифровой шкалы, все переходы между режимами (и во всех случаях) происходят в одно нажатие.
Таким образом, переход между режимами по двойному нажатию происходит только в единственном случае (см. выше) и не более чем 1 раз за одно включение питания.

 

 Частотомер - цифровая шкала  почти не требует настройки. Минимальная настройка заключается в подаче на вход частотомера эталонной частоты и подстройки конденсатора C3 до получения правильных показаний на индикаторе. При этом, возможно, потребуется корректировка емкости конденсатора C4.

 

X