Medidor de frecuencia de dos chips con lectura binaria: 16 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

utilizando doce diodos emisores de luz. El prototipo tiene un CD4040 como contador y un CD4060 como generador de base de tiempo. La puerta de la señal es por una resistencia - puerta de diodo. Los ics CMOS utilizados aquí permiten que el instrumento sea alimentado por cualquier voltaje en el rango de 5 a 15 voltios, pero la frecuencia máxima está limitada a aproximadamente 4 MHz.

El 4040 es un contador binario de doce etapas en un paquete de 16 pines. El 4060 es un contador y oscilador binario de catorce etapas, en el mismo paquete de 16 pines. Las versiones 74HC o 74HCT de estos chips pueden usarse para un rango de frecuencia más alto, pero el rango de voltaje de suministro se limita a un máximo de 5,5 voltios aproximadamente. Para usar esto para mostrar la frecuencia de un transmisor HAM típico, se necesitará algún tipo de preescalador y un preamplificador. Con suerte, estos serán el tema de un instructable posterior.

Paso 1: Matriz de doce LED

Comencé en este proyecto para tener un contador de frecuencia simple que funcionara con el mínimo de molestias, usando la menor cantidad de componentes y SIN programación. Me decidí por este diseño de "contador de frecuencia de dos chips" porque su simplicidad era atractiva.

El primer paso fue cablear el mostrador y hacerlo funcionar. Reuní una cantidad de leds rojos de 3 mm de mi caja de basura y varias placas y los soldé en línea en una astilla de placa de circuito; el resultado se muestra aquí junto al chip contador. Este ic en particular fue extraído de otro proyecto a medio terminar, con la ferviente esperanza de que al menos este termine terminado. El 74HC4040 será una mejor opción si planea construir esto. Puede contar con una frecuencia más alta.

Paso 2: Iniciar el nido de ratas

Se decidió construirlo lo más pequeño posible, por lo que no hay placa de circuito. Se cortaron los cables del 4040 y se conectó un capacitor cerámico multicapa 100n a través de sus cables de alimentación. Esto es para permitirle sobrevivir mejor a la ESD.

Luego se soldaron cables (del cable CAT-5) a los extremos de los cables. Después de que un lado fue tratado de esa manera, llegó el momento de probar si el chip todavía estaba vivo.

Paso 3: Probar el 4040

El LED y el chip se introdujeron entre sí, y una verificación rápida, aplicando energía al chip y conectando a tierra el común de los LED, me dio LED parpadeando cuando la entrada del reloj del chip se tocó con un dedo: contaba los 50 Hz zumbido de red.

Un LED era demasiado brillante; en comparación, hacía que los demás parecieran demasiado tenues. Fue sacado sin piedad, luego tiernamente dejado a un lado para su posible uso solo. Los LED son dispositivos frágiles y fallan fácilmente si se sobrecalientan mientras los cables están bajo tensión. Tuve que reemplazar alrededor de tres en mi matriz. Si los va a comprar, asegúrese de obtener algunos extra. Si los está robando, asegúrese de obtener mucho más, ya que los necesita de un brillo similar.

Paso 4: El contador - Completo

La imagen muestra el contador y la pantalla completados. Hay doce LED, el chip contador, el condensador de derivación de suministro y dos resistencias. La resistencia de 1K establece el brillo de la pantalla. La resistencia de 4.7 K conecta la entrada de reinicio a tierra. El pin no conectado al lado es la entrada del reloj.

Paso 5: gabinete para mostrador

El revestimiento de metal de una celda D se desenvolvió y se formó alrededor de este conjunto. Se utilizó una película de plástico para evitar cortocircuitos.

La película muestra mi prueba del contador. Está contando la señal de 50 Hz proporcionada por mi dedo.

Paso 6: La base de tiempo - Partes

Un contador de frecuencia funciona contando los pulsos de señal durante un tiempo conocido y mostrando este recuento. Un contador forma la mitad del contador de frecuencia. Un circuito para entregar un intervalo conocido con precisión, la base de tiempo, es la otra parte.

Esta función la realiza el CD4040, un oscilador y un devider binario de 14 etapas en un paquete de 18 pines. Para que encaje, no se han sacado todas las salidas del divisor. Me decidí por una frecuencia de oscilador de 4 MHz, era la más adecuada que tenía en mi caja de basura. Esta elección de cristal significa que la lectura de frecuencia será un múltiplo de megahercios.

Paso 7: el oscilador de cristal

El oscilador de cristal de 4 MHz para la base de tiempo está tomando forma. Una resistencia de chip de 10 Meg se encuentra a través de los dos pines del oscilador, y los dos capacitores de 10 pf están fijados a un trozo de placa de circuito junto con el cristal.

Paso 8: Oscilador - Divisor

Esta es la base de tiempo completa. El cable rojo conecta la salida más significativa (Q13) a la entrada de reinicio. Esto hace que aparezca un pulso de reinicio corto en este pin cada 8192 vibraciones del cristal. La siguiente salida (Q12) tendrá una onda cuadrada, y esto se usa para habilitar el contador mientras está bajo y para mostrar ese recuento cuando está alto.

Todavía no tengo ningún diagrama de circuito. Esta es una idea aproximada de cómo debería funcionar el contador de frecuencia, y las disposiciones de control y visualización estaban en un estado de flujo mientras me esforzaba por encontrar una solución de componente mínimo.

Paso 9: Prueba de la base de tiempo

Ahora, probarlo es un proceso muy complicado. Tendré que llevarlo al trabajo. Luego prométele a ese tipo que trabaja (eso es lo que dice estar haciendo) con el osciloscopio, el cielo, la tierra y la cerveza para tener la oportunidad de usarlo. Ese tercero, sin embargo, es bastante seguro, ya que rara vez sale de allí el tiempo que el resto de nosotros lo hacemos.

Luego sea rápido, móntelo mientras él está almorzando y pruebe el circuito, y pellizque rápido antes de que regrese. De lo contrario, podría tener que ayudarlo en cualquier agujero en el que se haya metido y tal vez perderme el almuerzo. Es mucho más sencillo usar una radio. Una radio de bolsillo barata de onda media que estaba de moda antes de que aparecieran los dispositivos mp3 de última generación. Esta pequeña base de tiempo creará hash en todo el dial cuando esté funcionando. Al usarlo y algunas celdas, pude determinar que la base de tiempo funcionaba con tres celdas y que no funcionaba en dos celdas, estableciendo así que se necesitarían al menos 4.5 voltios para encender mi contador de frecuencia.

Paso 10: Espacio para la base de tiempo

Esto muestra el espacio dentro del contador reservado para el circuito de base de tiempo.

Paso 11: Integración

Esto muestra los dos circuitos integrados en posición. La lógica de "pegamento" necesaria entre ellos para que funcionen como un contador de frecuencia se realizará mediante diodos y resistencias.

Se agregó otro condensador de desacoplamiento a través del chip de base de tiempo. No puedes tener demasiado desacoplamiento. Tengo la intención de que esto se use cerca de receptores sensibles, por lo que cualquier ruido debe suprimirse cerca de la fuente y evitar que se escape. De ahí el gabinete de hojalata reciclada.

Paso 12: Fase de integración dos

Volví a cambiar de opinión y la disposición de esta imagen es un poco diferente. Es más compacto, por lo que se prefirió.

Paso 13: el diagrama del circuito

Ahora, cuando la construcción está casi terminada, aquí hay un diagrama de circuito. Cuando finalmente me decidí por cómo se iba a hacer y lo puse en el papel, las características empezaron a aparecer. También podía hacer que funcionara como un contador, con un interruptor y dos componentes adicionales. Así que ahora es un contador de frecuencia / contador.

Un pulso corto en Q13 reinicia ambos contadores. Entonces Q12 estará bajo por un cierto período de tiempo (2048 ciclos xtal) y durante ese tiempo la señal entrante marca el reloj 4040. El transistor está apagado, por lo que los leds no se encienden. Entonces Q12 sube y la señal no llega a la entrada del 4040. El transistor se enciende y el conteo en el 4040 se muestra en los LED para que todo el mundo lo vea. Nuevamente después de 2048 relojes Q12 baja, Q13 sube y permanecería allí, excepto que está conectado a las entradas de reinicio de ambos contadores, por lo que ambos conteos se borran, lo que borra el estado de Q13 y el ciclo comienza de nuevo. Si se configura como un contador, el 4060 se mantiene permanentemente en reinicio y el transistor se enciende a tiempo completo. Toda la entrada se cuenta y se muestra inmediatamente. El conteo máximo es 4095 y luego el contador comienza desde cero nuevamente. Ese diodo Zener está hecho deliberadamente de un voltaje más alto que el voltaje de suministro normal. No se produce durante el uso normal. Sin embargo, si se aplica un voltaje mayor de lo normal, limitará el voltaje de los dos chips a un valor que puedan manejar. Y un voltaje realmente alto hará que esa resistencia de 470 ohmios se queme, aún protegiendo los componentes electrónicos, bueno, la mayoría de ellos, de todos modos. Al menos, eso es lo que espero que suceda, si esto se conecta directamente a la red.

Paso 14: Interruptor de frecuencia / conteo

Se instaló un pequeño interruptor para seleccionar entre los dos modos, recuento simple de los pulsos entrantes versus contarlos durante un período y determinar la frecuencia, y se realizaron varios otros arreglos.

Parte del cableado se ha cubierto de plástico para que sean resistentes a los cortocircuitos (espero). Soldar otra hojalata de otra celda D en la parte superior completará la caja y protegerá las entrañas de los trozos de alambre sueltos y las gotas de soldadura, que abundan en mi encimera.

Paso 15: Vista posterior

El interruptor para seleccionar entre los modos de frecuencia y conteo se puede ver en esta vista posterior.

Paso 16: El instrumento completo

Esta es una vista del instrumento completado. Los LED muestran la frecuencia ponderada de la siguiente manera:

2 MHz 1 MHz 500 KHz 250 KHz 125 KHz 62.5 KHz 31.25 KHz 15.625 KHz 7.8125 KHz 3.90625 KHz 1.953125 KHz 0.9765625 KHz Debes sumar los pesos de los leds encendidos para poder leer la frecuencia. Algunos datos sobre el consumo de corriente: a una tensión de alimentación aplicada de seis voltios (cuatro celdas AA), la corriente consumida fue de 1 mA en el modo Contador y 1,25 mA en el modo Frecuencia, sin mostrar nada. Al mostrar los recuentos (algunos LED encendidos), el consumo saltó a alrededor de 5,5 mA en el modo de contador y 3,5 mA en el modo de frecuencia. El contador deja de contar si la frecuencia aumenta por encima de aproximadamente 4 MHz. Esto depende un poco de la amplitud de la señal aplicada. Requiere una entrada compatible con CMOS completa para que cuente de manera confiable. Por lo tanto, casi siempre es necesario algún tipo de acondicionamiento de señal. Un preamplificador y un preescalador en la entrada extenderán el rango de frecuencia y aumentarán la sensibilidad. Puede encontrar más información sobre este tema buscando las palabras "contador de frecuencia de dos chips" sin las comillas.