שני מוני תדרים אנלוגיים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

שני מוני תדרים אנלוגיים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / טכנולוגיית מדידה

במחולל LF [1], התדירות של אות המוצא נקבעת באמצעות קריאות של מד תדר פשוט עם מחוון חיוג. ניסיון עם גנרטור כזה אישר שניתן להשיג דיוק מספיק בהגדרת התדר. עם זאת, במקרים מסוימים, באמצעות חיבורים מזויפים, מד התדר עצמו יכול להכניס הפרעות משמעותיות לאות המחולל. אחרי הכל, ניתן לזהות אותו כ"אנלוגי" רק בהנחות מסוימות, שכן הרמוניות מסדר גבוה מופיעות כבר במעצב הקלט של ה"מתפתל" ומתווספת הפרעה מוויברטור בודד. לכן, רוב מדי התדרים האנלוגיים והשילובים של "מד תדר אנלוגי עם קריאה דיגיטלית" או "דיגיטלי עם מכשיר מצביע" בקושי יכולים להיחשב אנלוגיים גרידא.

שני מונים אנלוגיים
איור. מספר

במכשיר אנלוגי בעל רגישות מוגברת, רצוי להימנע לחלוטין מאותות דופק. אחד הפתרונות הפשוטים ביותר הוא למדוד את האות המופעל דרך מחלק RC עם מד מתח AC. מעגל מד התדר האנלוגי הוא פשוט מאוד (איור 1). הקיבול Xc של הקבל יורד עם הגדלת תדירות האות: Xc = 1/ωС (ω= 2πF), והמתח בכניסת מד המתח תלוי רק בתדירות ובמתח של האות Uc. עבור אות עם משרעת קבועה, קריאת מד המתח תשתנה ביחס לשינוי בתדר שלו. בדרך כלל, תמיד ננקטים אמצעים בגנרטור לייצוב משרעת אות המוצא, ואין קשיים בקביעת התדר שלו.

שני מונים אנלוגיים
איור. מספר

על איור. איור 2 מציג דיאגרמה של מד תדרים פשוט, אנלוגי בלבד, שאינו מוסיף שום הפרעות (הרמוניות) לאות המחולל [1]. התכונה שלו, שאינה תמיד מהווה חיסרון, היא עכבת הכניסה תלוית התדר, אשר יורדת בתת-הטווח בתדר גבוה מ-20 kΩ ב-10 kHz ל-2 kΩ ב-100 kHz. מד המתח מיוצר על השבב של גלאי/מיישר דו-ערוצי K157DA1. הערוץ השני משמש כמד מתח של אות פלט בגנרטור.

שבב DA1 מספק מתח מוצא של לפחות 10 וולט, והבחירה במיקרו-אממטרים אינה קשה. לכן, התרשים מציג סוגים שונים - אלה שהיו במבצע. הנגד המשתנה R1 והשבב DA2.1 עם מעגל OOS תואמים ל-R19 ו-DA5.1 של שלב המוצא של הגנרטור המוצג בתרשים באיור. 2 [1]. ספק הכוח שלו הוא ממקור מתח דו קוטבי +/-17,5 וולט.

במקרים הפשוטים ביותר או ממדים קטנים של הגנרטור, ניתן לוותר על מיקרו-אמפר אחד על ידי חיבורו באמצעות מתג ליציאה הרצויה כדי לקבוע את התדר או למדוד את מתח המוצא של הגנרטור. מעגלי מד מתח זהים. נגדי גוזם R12 ו-R13 משמשים כדי לפצות על המתח ההתחלתי במוצא המיקרו-מעגל ולניאריזציה של הקטע הראשוני של סולם המכשיר.

במיקרו-אמפר, יש להחליף את הסולם, שעבורו יש צורך לפתוח בזהירות את התיק שלו. את הסולם עצמו ניתן לצייר במהירות רבה באמצעות FrontDesigner 3.0. תוכנית Russified זו משמשת בעיצוב לוחות מכשירים קדמיים. הוא שייך לאותה סדרה כמו ה-Layout הפופולרי (עבור פריסת PCB) ו-SPIan (לציור מעגלים). לשימוש לא מסחרי, הוא מופץ ללא תשלום וקל למצוא אותו באינטרנט. כמובן, מבחינת היכולות שלה, היא נחותה מתוכנית CorelDRAW, אבל קלה ומהירה יותר לאין ערוך לשלוט בה ולעבוד איתה.

שני מונים אנלוגיים
איור. מספר

התברר שנוח יותר למד התדרים להיות בעל סולם לא של 100 חלוקות, אלא של 110, מה שמקל מאוד על כוונון עדין של הגנרטור לתדר של 1 קילו-הרץ בעת מדידת המקדם ההרמוני באמצעות מדי מילי-וולט [2] . לדוגמא באיור. 3 מציג סקיצה של הפאנל הקדמי עם סולם מד תדר אנלוגי עם בחירה אוטומטית של מגבלת המדידה.

אבל אם אתה צריך להשתמש במד תדר אנלוגי כמכשיר עצמאי או לבנות אותו, למשל, לתוך מד מתח, אז לא תוכל להשתמש במתג כדי לבחור את טווח התדרים של הגנרטור. ומכיוון שלא תמיד ידוע מראש משהו לגבי האות הנמדד, רצוי שתהיה בחירה אוטומטית של מגבלת המדידה. בהזדמנות זו נמצא רק מאמר אחד [3]. מד התדר המוצע שם אינו רק מורכב בעיצובו, אלא יכול גם ליצור הפרעות ניכרות מאותות פולסים.

שני מונים אנלוגיים
איור. מספר

אם נעשה שימוש במחלק RC במתג הטווח האוטומטי, אז גם כאן ניתן להשיג פישוט משמעותי ולבטל את הצומת עם אות דופק. התוכנית של מד תדר כזה מוצגת באיור. 4. כאן, מעגל ה-RC חייב להיות מתוכנן לפעול על פני טווח תדרים רחב יותר על מנת לקבוע בבטחה את מגבלות המיתוג - "100 הרץ", "1 קילוהרץ" ו-"10 קילוהרץ". מהפלט של מעגל ה-RC, האות מוזן דרך מיישר בשבב K157DA1 (DA1) אל המשווים של שבב DA3 (LM324N). ספי ההשוואה נקבעים באמצעות נגדי גוזם R30 (תת-טווח עד 100 קילו-הרץ), R32 (עד 10 קילו-הרץ) ו-R33 (עד 1 קילו-הרץ). בתדרים נמוכים מאוד או ברמות אות נמוכות, כל המשווים כבויים והנוריות אינן נדלקות. עם אות עם תדר מתחת ל-100 הרץ ועם מתח של יותר מ-50 ... 70 mV, נורית ה-HL4 האדומה ("100 הרץ") נדלקת. מתח אספקה - +/-15 וולט.

שני מונים אנלוגיים
איור. מספר

על איור. איור 5 מציג שרטוט של לוח מעגלים מודפס עבור מד תדרים אוטומטי אנלוגי. בעת חיווט מוליכים PCB, נעשה שימוש בתוכנית Sprint Layout 3.0; יצרני PCB רבים מקבלים שרטוטים אלקטרוניים בפורמט זה.

שני מונים אנלוגיים
איור. מספר

המראה של מכלול מד התדר האנלוגי מוצג בתמונה. 6.

המכשיר המיוצר מוגדר כדלקמן. לפני כוונון, עדיף לבטל את הלחמה של אחד החוטים ממיקרו-אמפר PA1 כדי לא להשבית אותו בטעות. נגד גוזם R28 חייב להיות מוגדר למצב ההתנגדות המקסימלית.

בעת התאמה, נעשה שימוש באות מגנרטור במתח של 1 V. בתדר של 100 קילו-הרץ, נגד חיתוך R12 קובע מתח של 8 וולט במוצא 10 של גלאי DA2. לאחר מכן, בתדר של 10 קילו-הרץ, סף התגובה של המשווה DA3.1 נקבע במדויק על-ידי הנגד R30 כך ש-LED HL2 נכבה ו-HL1 ("100 קילו-הרץ") נדלק. סוג הלד לא משנה. רצוי לשים את ה-HL100 LED בטווח התדרים הנמוך ביותר ("4 הרץ") באדום, בתדר של עד 1 קילו-הרץ (HL3) - צהוב, בתדר של עד 10 קילו-הרץ (HL2) - ירוק. עבור תת-הטווח של התדרים הגבוהים ביותר (עד 100 קילו-הרץ), ניתן להגדיר את ה-LED הכחול HL1.

מהפלט של המשווה DA3.1, אות הבקרה מוזן למפתח האלקטרוני VT3, המחבר את הנגדים המתאימים לתת-הטווח במחלק ה-RC (C11R13R14). לאחר מכן, בתדרים של 1 קילו-הרץ ו-100 הרץ, נקבעים ספי הפעולה של המשווים DA3.2 (נגד R32) ו-DA3.3 (R33). המשווה DA3.4 מכבה את ה-HL4 LED ברמות אות כניסה נמוכות מאוד, כפי שנעשה ב-INI C6-11 התעשייתי. ניתן להגדיר את הסף לפעולתו על ידי בחירת הנגד R34. KT3102G פועלים בצורה מספקת למדי כמפתחות אלקטרוניים, אך ניתן להשתמש גם בטרנזיסטורי סיליקון אחרים.

בתת-הטווח התדר הנמוך ביותר, כאשר כל המפתחות האלקטרוניים פתוחים, ההתנגדות במחלק RC נקבעת על ידי נגדים R22, R23. בתדר של 90 הרץ, נגד הגוזם R23 מגדיר את המתח בפין 12 של שבב DA2 ל-2,5 V. כאשר המשווה DA3.3 מופעל, המפתח האלקטרוני VT5 מחבר מעגל נוסף מ-R22, R23 במקביל לנגדים R20, R21. לאחר מכן, בתדר של 900 הרץ, נקבע אותו מתח כמו ב-90 הרץ, עם נגד כוונון R21. בתת הטווח הבא (עד 10 קילו-הרץ), נגד הזמירה R17 משיג את אותו מתח בתדר של 9 קילו-הרץ, ולבסוף, אותה התאמה מתבצעת עם נגד R14 בתדר של 90 קילו-הרץ. תדרי הבקרה נבחרים מתחת למקסימום כך שהחלפת טווחים אוטומטית לא תתרחש.

לאחר מכן מחברים את ראש המדידה, ובאמצעות אות בתדר של 500 הרץ, נגד החיתוך R28 מגדיר במדויק את קריאות המכשיר. התאימות שלהם נבדקת בתדר של 200 הרץ ובמידת הצורך מתבצע תיקון עם נגד כוונון R18. לאחר מכן, עליך לבדוק את דיוק הסולם בכל הטווחים.

בכניסה של מד התדר "A" (לקבלים C10 ו-C11) יש צורך להפעיל אות עם מתח קבוע, שכן שינוי במתח בכניסה של מד התדר מציג שגיאה פרופורציונלית בקריאות שלו. ללא בקרת רווח אוטומטי, לא ניתן יהיה לעשות כאן. למד המתח [2] יש כבר ווסת אוטומטי (ARUR) טוב מאוד לכיול אוטומטי של מד העיוות הלא ליניארי, במקרים אחרים יש צורך להתקין ARUR אינרציאלי בכניסה. אין צורך להשיג עיוותים נמוכים מאוד שהוכנסו על ידי הרגולטור האוטומטי, או מאפיינים דינמיים מסוימים [4], אך מאפיין ייצוב הרמה צריך להיות אופקי על פני כל טווח המתחים הנמדדים.

בזה שמוצג באיור. 4 של מעגל מד התדרים הנמוכים (עד 100 קילו-הרץ), רגולטור אוטומטי פשוט בכניסה מספק דיוק מספיק לתרגול רדיו חובב כאשר מתח האות הוא בטווח של 0,1 ... 10 V.
העיוותים שמציג הרגולטור האוטומטי אינם מאפשרים להשתמש בו בציוד הקלטת והשמעה של מוזיקה, אך הוא מתמודד בהצלחה עם משימת ה-AGC במכשירי מדידה כאלה. כדי לא לזלזל בקריאות בתדרים גבוהים (50 ... 100 קילו-הרץ), היה צורך להשתמש במגבר אופ-מגבר בתדר גבוה יותר K544UD2A (DA1) ב-ARUR. נגד הזמירה R2 קובע את סף ייצוב הרמה, ומשיג מתח מוצא של כ-1 V במתח כניסה של 0,1 ... 10 V. החריגה מערך זה תקבע בעיקר את שגיאת המדידה.

מאוד נוח להקים מכשירים כאלה בעזרת אוסילוסקופים דיגיטליים, שיתרונותיהם ידועים. בעבר, חזירים נרתעו ממחירים גבוהים, אך אוסילוסקופים דיגיטליים דיגיטליים זולים יחסית נמצאים כעת בשוק. אז, אוסילוסקופ דו-ערוצי PDS 5022S (עד 20 מגה-הרץ) מבית Owon עם תצוגה צבעונית גדולה (7,8 אינץ') או אוסילוסקופ דומה ASK-2525 זולים יותר מה-C1-94 החד-ערוץ הידוע. כמובן שהמכשירים המוזכרים אינם זמינים לכולם, אך בעזרת אוסילוסקופ כזה, הקמת מכשירים מסוימים, כמו מד תדרים, הופכת לתענוג, במיוחד מכיוון שקריאת התדר וגם משרעת האות נראית מיד. . ניתן לשמור את ארבעת צורות הגל ולקרוא אותן על גבי צג לפי הצורך או לכתוב למחשב.

ספרות

1. Kuznetsov E. מחולל מדידה בתדר נמוך עם מד תדר אנלוגי. - רדיו, 2008, מס' 1, עמ'. 19-21.
2. Kuznetsov E. Voltmeter - INI עם
בחירה אוטומטית של מגבלת המדידה. - רדיו, 2008, מס' 5, עמ'. 19-22, מס' 6, עמ'. 19-21.
3. Griev Yu מד תדר אנלוגי עם בחירה אוטומטית של מגבלת המדידה.: שבת. "לעזור לחובב הרדיו", כרך ב. 108, עמ'. 40-51. - מ.: פטריוט, 1990.
4. E. Kuznetsov.ווסת אוטומטי של רמת אותות קול. - רדיו, 1998, מס' 9, עמ'. 16-19.

מחבר: א' קוזנצוב, מוסקבה; פרסום: radioradar.net

ראה מאמרים אחרים סעיף טכנולוגיית מדידה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

CC3200 - מיקרו-בקר Cortex-M4 עם WiFi מובנה 09.08.2015

המערכת החדשה CC3200-על-שבב מבית Texas Instruments כוללת ליבת WiFi מתפקדת במלואה ומיקרו-בקר חזק של 4 מגה-הרץ Cortex-M80 ומגוון רחב של ציוד היקפי מוכר. השבב מאפשר ליצור מכשירים שלמים של האינטרנט של הדברים, באמצעות רשת WiFi לגישה לאינטרנט ומגוון ממשקים קוויים לתקשורת עם העולם החיצון.

כל המשאבים של המיקרו-בקר המובנה זמינים עבור יישום המשתמש - 4 ערוצים 12 סיביות ADC, טיימרים 4x16 סיביות, ממשקי UART, SPI, I2C ו-SD/MMC. יכולות המולטימדיה של השבב כוללות ממשק טורי להעברת שמע I2S וממשק מקבילי לחיבור מצלמת וידאו. כדי להשיג מהירות עיבוד נתונים גבוהה, לשבב יש בקר גישה ישירה לזיכרון (32 ערוצים DMA) ומאיץ חומרה להגנה על מידע משודר - יחידת הצפנה AES-256.

יישומים עבור CC3200:

בית חכם ובניין חכם;
מערכות אבטחה ובקרת גישה;
טלמטריה תעשייתית וחיישנים אלחוטיים;
שידור אלחוטי של קול ווידאו;
רשתות אספקת חשמל חכמות (SmartGrid);
גישה לאינטרנט ולשירותי ענן עבור כל מכשיר מוטבע.

תת-מערכת ה-Wi-Fi CC3200 כוללת ליבת ARM נפרדת המבצעת את כל משימות העברת הנתונים האלחוטיות במצב שקוף עבור המשתמש ואינה דורשת את המשאבים של המיקרו-בקר Cortex-M4, העומד לחלוטין לרשות המפתח. מנקודת מבט זו, ניתן לראות את ה-CC3200 כשבב CC3100 אליו פשוט הוסיפו מיקרו-בקר חיצוני עם ליבת Cortex-M4. רדיו ה-WiFi CC3200 פועל בתקן 802.11 b/g/n ויכול לשמש גם כתחנת בסיס ("להפיץ את האינטרנט") וגם לשמש כלקוח, המתחבר לכל נתב WiFi רגיל. מהירות האוויר היא עד 72 Mbps, בעוד שקצב העברת הנתונים האמיתי מגיע ל-12 Mbps במצב חיבור TCP.

ה-CC3200 נבדל מפתרונות דומים אחרים בכך שהוא תומך במערך גדול יותר של מצבי חיבור מאובטח לרשת WiFi ומספק חיבור מאובטח אמין המבוסס על פרוטוקולי TLS/SSL.

היתרון הבלתי מעורער של ה-CC3200 הוא המערכת האקולוגית שנוצרה על ידי Texas Instruments, הכוללת ערימות פרוטוקול Wi-Fi ו-TCP/IP המובנות בשבב, כלי איתור באגים זולים, תוכניות לדוגמה למשימות WiFi טיפוסיות ופיתוח פתוח של התקני WiFi מוגמרים שעבורם סכימה מלאה, רשימת אלמנטים, פריסת PCB וקוד מקור של תוכנית ההפעלה.