Frecvențmetru

Sa se realizeze un frecventmetru numeric, avand urmatoarele caracteristici:

- 100Hz – 10MHz

- Precizie 1%

- Afisare cel putin pe 4 cifre, folosind multiplexarea in timp

- Se vor utliza circuite logice de complexitate mica si medie (numaratoare, decodificatoare)

- Se considera ca semnalul de intrare este digital

Schimbarea gamei de masura se va face automat

1. Consideratii privind masurarea numerica a frecventei si proiectarea schemei bloc

2. Alegerea bazei de timp

3. Proiectarea blocului de afisare

4. Proiectarea blocului divizor

5. Proiectarea logicii de control

6. Schema finala

DESFASURARE PROIECT

1. Consideratii privind masurarea numerica a frecventei si proiec-tarea schemei bloc

O metoda des utilizata de masurare a freventei consta [n numararea tranzitiilor pozitive (eventual negative) pe un interval de masura foarte bine generat (durata fixa, mereu aceeasi, interval precis determinat pe baza unui oscilator cu cuart).

Dintre toate marimile ce se masoara în prezent, cea mai mare precizie de masurare este obtinuta la masurarea frecventei si timpului, erorile de determinare a frecventei putând atinge 10-14. De remarcat ca în aceste domenii de masurare se asigura cele mai mari precizii si pentru mijloacele de masurare ce constituie bunuri de larg consum, un ceas electronic putând asigura erori tolerate de ordinul 1 p.p.m.1 Pentru masurarea frecventei pot fi folosite:

a) metode analogice, care constau în calibrarea în durata si

amplitudinea semnalului a carui frecventa se masoara urmata de

medierea acestuia, valoarea medie fiind proportionala cu frecventa;

b) metode de rezonanta , ce folosesc punti de curent alternativ

pentru care conditia de echilibru este dependenta de frecventa;

c) metode numerice.

Schema de principiu a unui frecventmetru numeric este prezentata în figura

1. Semnalul x(t) a carui frecventa fx se masoara, este aplicat unui circuit formator de impulsuri FI, care are rolul de a genera câte un impuls pentru fiecare perioada T0 a semnalului. Pentru ca tensiunea de zgomot sa aiba un efect minim asupra semnalului, în compunerea formatorului de impulsuri se afla un trigger Schmidt, caracterizat prin cele doua praguri de basculare: nivel superior si nivelinferior.

Baza de timp a frecventmetrului se compune dintr-un oscilatorul etalon, OE realizat cu cristal de cuart, care are frecventa de oscilatie, de obicei de 107 Hz; masurarea frecventei presupune numararea impulsurilor corespunzatoare perioadei semnalului necunoscut într-un interval de timp dat T=10; 1; 0,1 sau 0,01 secunde.

Fig.1 Schema bloc a frecventmetrului

Functionare:

Principiul de functionare al unui frecventmetrului digital (numeric) consta [n numararea ciclilor intr-un interval de timp dat. {n cazul nostru, poarta N1 se deschide in timpul determinat ( de 1 s sau 0,1 s ) las@nd sa treaca impulsurile de numarat. Dupa incheierea numararii, un impuls de transfer face ca rezultatul gasit sa treaca la afisor ,apoi un impuls de aducere la zero initializeaza numaratorul pentru o noua masurare, functionarea fiind repetitiva.

{n cazul frecventmetrului prezentat , semnalele a caror frecveta se masoara ajung la o intrare a porti N1 din componenta CI2, de tip MMC4011, fie direct sau prin intermediul CI4 de tip MMC4017.Acesta reprezinta un numarator decadic (Johnson) cu iesiri decodificate si are capsula prezentata in figura 3 Circuitul integrat MMC4017 livreaza la pinul 12 (Carry out) un impuls la fiecare 10 impulsuri de tact aplicate la intrarea CLOCK (pinul 14),deci practic frecventa de la intrare (fx ) divizata cu 10.

La intrarea divizorului CI3 (MMC 4017 - pinul 14) se aplica semnale cu frecventa fie de 50 Hz,fie de 5 hz ,la iesire (pinul 12) rezulta semnale cu frecventa (divizata cu 10)de 5Hz ,respectiv 0,5Hz, adica cu perioada de 0,2s sau 2 s. Alternanta pozitiva a acestui semnal, masurand fie 0,1s ,fie 1s (jumatate din perioada ) constituie semnal de deschidere pentru poarta N1 (din CI2), aplicandu-se la pinul 2 al acesteia.

Pe pinul 5 al CI2 ,conectat cu pinul 5 (LATCH ENABLE) al CI1 , se asigura functia de transfer ,iar pe la pinul 9 al CI2,conectat cu pinul 13 (reset) al CI1,se asigura aducerea la zero a frecventmetrului.

Circuitul integrat CI1, de tip MMC22926, avand capsula prezentata in figura 1 este un numarator cu 4 digiti ,cu iesirile multiplexate ,destinat comenzii afisoarelor cu 7 segmente catod comun.

Cele 4 tranzistoare folosite (T1 -T4 )sunt de tip BC 546

Pentru limitarea curentului priin cele 7 segmente ale afisoarelor se utilizeaza grupul de rezistoare R35-R41 (de 47 ohmi fiecare). Prin scaderea valorii rezistoarelor se creste luminozitatea segmentelor afisoarelor.

Prin intermediul sectiunii 1 a comutatorului rotativ se aprin corespunzator punctele zecimale Pz ale zecilor ,sutelor si miilor.

Cele 4 game de frecventa furnizate afisate de frecventmetru , corespunzator pozitiei comutatorului de gama sunt:

Pozitia 1 : 100Hz - 10 KHz

Pozitia 2 : 10 KHz - 100 KHz

Pozitia 3 : 100KHz-1Mhz

Pozitia 4 : 1MHz-10MHz