Частотомер - цифровая шкала на PIC16CE625 (PIC16F84)



         

Частотомер - цифровая шкала на PIC16CE625 (PIC16F84). - часть 3


Печатные платы

Чертежи печатных плат частотомера и пробника показаны на рисунках. Пробник должен быть смонтирован в металлической коробочке. Сам частотомер также желательно экранировать, особенно если прибор будет использоваться в качестве цифровой шкалы совместно с приемником. В качестве блока питания можно использовать любой нестабилизированный источник напряжением 7,5...14в и током до 150ма. Достаточно понижающего трансформатора и выпрямительного моста, роль сглаживающего фильтра выполняет C12 (рис.1). Бестрансформаторный блок питания применять не рекомендуется.

При налаживании частотомера резистором R2 добиваются максимальной чувствительности прибора на высоких частотах. Напряжение на коллекторе VT1 должно быть при этом около 2,5в. Налаживание выносного пробника заключается в установке тока каждого транзистора около 5ма. Их выставляют, подбирая R3. Напряжение на коллекторе VT2 должно быть +4в.

После изготовления и проверки работоспособности частотомера необходимо выставить все необходимые значения его параметров. Они устанавливаются в сервисном режиме кнопками SB1 - SB3. Для входа в этот режим следует нажать эти 3 кнопки одновременно. При этом на индикаторе появится значение времени измерения, которое будет выбираться по умолчанию при включении прибора. Нажимая на кнопку SB1 или SB2 можно выбрать одно из 3-х значений - 0,1с; 1с или 10с. После этого следует нажать SB3. При этом выбранное значение заносится в энергонезависимую память, а на индикаторе появляется значение коэффициента деления СВЧ делителя, который будет использоваться с прибором. Изменить его значение можно, нажимая SB1 или SB2, а затем подтвердить выбор, нажав SB3. Если один или несколько из переключателей SA2 ... SA5 замкнуты, на индикаторе появляется номер включенной ПЧ и ее знак (стилизованный + или -). Выбор знака производится SB1 или SB2, нажатие SB3 подтверждает выбор и на индикаторе появляется значение ПЧ, которое можно изменять, нажимая опять же SB1 или SB2. Скорость изменения будет увеличиваться в зависимости от времени нажатия на кнопку, т.е. чем дольше держать нажатой кнопку, тем быстрее будут изменяться показания. Цена младшего разряда 1Гц. Подтверждение выбора аналогично предыдущим режимам - нажатие SB3. После этого на индикаторе появляется надпись "SETUP". Если не нажимать ни одну из кнопок, примерно через 3 сек прибор перейдет в режим измерения с вновь выбранными параметрами.

Для входа в "SETUP" следует нажать SB3. В этом режиме осуществляется программная калибровка прибора под конкретный используемый кварц. Это может оказаться необходимо, т.к. в данной схеме он возбуждается на частоте параллельного резонанса, а на кварцах обычно указывается частота последовательного резонанса, которая может отличаться на несколько килогерц. Калибровка осуществляется выбором 9 констант, которые определяют длительность интервалов измерения. Константы C1, C2 и C3 определяют интервал 0,1сек; C4, C5 и C6 - 1сек, а C7, C8 и C9 - 10сек.

C1, C4, C7 предназначены для точной калибровки интервала;
C2, C5 и C8 - для средней;
C3, C6 и C9 - для грубой.

C1, C4 и C7 могут изменяться от 0 до 17. Их увеличение или уменьшение на 1 увеличивает или уменьшает соответствующий интервал на 1мкс (на 1 машинный цикл). C2, C5 и C8 принимают значение от 0 до 255. Их изменение на 1 изменяет интервал на 18мкс. C3, C6 и C9 также могут быть от 0 до 255 и осуществляют еще более грубое изменение интервала. Значения всех констант вводятся последовательно, аналогично предыдущим режимам. После ввода C9 прибор переходит в режим измерения.

Если частота генерации кварца равна точно 4МГц, константы должны иметь следующие значения:
C1=9, C2=99, C3=2, C4=13, C5=17, C6=199, C7=17, C8=215, C9=117

В авторском варианте частота кварца 4 001 120 Гц и константы несколько иные:
C1=1, C2=101, C3=2, C4=5, C5=33, C6=199, C7=5, C8=117, C9=118

Вы можете загрузить также файл fr_const.zip (10кб) содержащий методику и пример рассчета констант для других частот.

Для калибровки прибора необходимо иметь образцовый частотомер и генератор. В начале следует с помощью образцового прибора измерить частоту генерации кварца в приборе. При этом конденсатор С7 должен быть в среднем положении. Частотомер подключается в точку XN1. Измеренное значение округляется до ближайшего, кратного 40Гц, например, 4 000 000, 4 000 040, 4 000 080 и т.д. Затем выносной пробник прибора подключают к точке XN1 и записывают показания на всех 3-х пределах. Если показания отличаются от измеренного значения, следует войти в сервисный режим, затем в "SETUP" и изменить значения констант. При этом следует придерживаться правила - изменяя длительность интервала 0,1сек на 1мкс, длительность интервала 1сек следует изменить на 10мкс, а 10сек - на 100мкс. В противном случае показания прибора на разных пределах могут не соответствовать друг другу. После нескольких проб и ошибок становится понятным влияние констант на показания. Таким образом добиваются показаний истинной частоты генерации кварца. Как указывалось выше, она должна быть обязательно кратна 40Гц. В авторском варианте показания прибора с интервалом измерения 10с - 4.001.120.0; с интервалом 1с - 4.001.120; а с интервалом 0,1с - 4.001.1

После такой калибровки следует подключить данный прибор и образцовый частотомер к генератору сигналов частотой 20 ... 40 МГц и амплитудой 0,2 ... 0,5В и сравнить показания на всех пределах. Если на разных пределах показания не будут соответствовать друг другу, значит при вводе констант была допущена ошибка и эту операцию следует повторить. Окончательно точного соответствия показаний частоте добиваются вращением С7. Если диапазона его изменения не хватает, следует подкорректировать константы, как было описано выше.

Процесс калибровки достаточно сложен, но необходимость в его проведении может возникнуть только 1 раз после изготовления прибора. Авторские значения всех констант и параметров в энергонезависимой памяти при необходимости можно восстановить набрав значение C3 в пределах от 128 до 255.

Прошивка для PIC16CE625 (3кб.)

Ограничив количество промежуточных частот до 13-и и отказавшись от функции восстановления авторских значений констант, удалось разместить программу в памяти более распространенного PIC16F84.

Трудно найти прибор, превосходящий этот частотомер по соотношению цена/качество, поэтому интерес к нему со стороны радиолюбителей не ослабевает. Вы можете загрузить несколько вариантов чертежей печатных плат в формате Sprint Layout 3.0, разработанных в последнее время радиолюбителями:

  • ind2.zip (22кб) 

  • smd.zip (59кб) - рассчитан на SMD компоненты

  • frals318.zip (35кб) - схема и печатная плата в расчете на использование светодиодных индикаторов с общим катодом типа АЛС318 или аналогичных.

  • chas_det.zip  (10кб) - в формате PCB v2.2b под "утюг".

Дистрибутивы русскоязычной версии Sprint Layout (600кб) можно загрузить, например, по адресу: http://rk4hww.narod.ru/Programs/Layout.zip, а программу PCB можно найти по адресу http://www.waldherr.com/ 

Если появились вопросы, загляните на страничку FAQ

mailto:ra4nalr@write.kirov.ru?subject=Частотомер - ЦШ

http://www.kirov.ru/~ra4nalr

610016  Россия, г.Киров-16, а/я 1906 Хлюпин Николай Петрович

© 1998-2003г.  Воспроизведение материалов сайта в любом виде только с согласия автора.




Содержание  Назад