Die folgenden einfachen analogen Frequenzmessschaltungen können zum Messen von Frequenzen verwendet werden, die entweder Sinus- oder Rechteckwellen sein können. Die zu messende Eingangsfrequenz muss für eine optimale Erfassung und Messung mindestens 25 mV RMS betragen.
Das Design ermöglicht einen relativ weiten Bereich der Frequenzmessung von 10 Hz bis maximal 100 kHz, abhängig von der Einstellung des Wahlschalters S1. Jede der mit S1 a verknüpften 20-k-Voreinstellungen kann individuell angepasst werden, um je nach Wunsch andere Bereiche der Frequenzauslenkung auf dem Messgerät zu erhalten.
Der Gesamtverbrauch dieser Frequenzmessschaltung beträgt nur 10 mA.
Die Werte von R1 und C1 bestimmen die vollständige Auslenkung der verwendeten verwendeten Zähler und können in Abhängigkeit von dem in der Schaltung verwendeten Zähler ausgewählt werden. Die Werte können mit Hilfe der folgenden Tabelle entsprechend festgelegt werden:
Wie die Schaltung funktioniert
Unter Bezugnahme auf den Schaltplan des einfachen Frequenzmessers wirken 3 BJTs auf der Eingangsseite wie Spannungsverstärker, um die Niederspannungsfrequenz in rechteckige 5-V-Wellen zu verstärken und den Eingang des IC SN74121 zu speisen
Der IC SN74121 ist ein monostabiler Multivibrator mit Schmitt-Trigger-Eingängen, mit dem die Eingangsfrequenz zu korrekt dimensionierten One-Shot-Impulsen verarbeitet werden kann, deren Mittelwert direkt von der Frequenz des Eingangssignals abhängt.
Die Dioden und das R1, C1-Netzwerk am Ausgangspin des IC arbeiten wie ein Integrator, um den Vibrationsausgang des Monostabils in einen einigermaßen stabilen Gleichstrom umzuwandeln, dessen Wert direkt proportional zur Frequenz des Eingangssignals ist.
Mit steigender Eingangsfrequenz steigt daher auch der Wert der Ausgangsspannung proportional an, was durch eine entsprechende Auslenkung am Messgerät interpretiert wird und eine direkte Ablesung der Frequenz ermöglicht.
Die dem S1-Wahlschalter zugeordneten R / C-Komponenten bestimmen das monostabile One-Shot-ON / OFF-Timing, und dies entscheidet wiederum über den Bereich, für den das Timing am besten geeignet ist, um einen passenden Bereich am Messgerät und minimale Vibrationen am zu gewährleisten Messnadel.
Schalterbereich
- a = 10 Hz ist 100 Hz
- b = 100 Hz bis 1 kHz
- c = 1 kHz bis 10 kHz
- d = 10 kHz bis 100 kHz
Genaue Frequenzmessschaltung mit mehreren Bereichen
Eine verbesserte Version des ersten Schaltplans des Frequenzmessers ist in der obigen Abbildung dargestellt. Der TR1-Eingangstransistor ist a Sperrschicht-Gate-FET gefolgt von einem Spannungsbegrenzer. Das Konzept ermöglicht dem Instrument eine große Eingangsimpedanz (von einem Megaohm-Bereich) und Sicherheit gegen Überlastung.
Die Schalterbank S1b hält einfach die positive ME1-Zählerklemme 'geerdet' für die 6 auf S1a bezeichneten Bereichskonfigurationen und liefert somit den Entladungspfad für den entsprechenden Entfernungskondensator, wie in den Bemerkungen zu Fig. 1 beschrieben Ort, das Messgerät und ein voreingestellter Widerstand, VR1, werden um die D7-Referenzdiode von Zener geschaltet.
Diese Voreinstellung wird während der Einrichtung angepasst, um eine vollständige Auslenkung des Messgeräts bereitzustellen, die dann für diesen bestimmten Referenzpegel genau kalibriert wird. Dies ist wichtig, da Zenerdioden alleine eine Toleranz von 5% bieten. Wenn diese Kalibrierung behoben ist, wird sie schließlich über ein Dashboard-Bedienfeld gesteuert Potentiometer VR2, der die Steuerung für alle Frequenzbereiche bereitstellt.
Die höchste Amplitude der Eingangsfrequenz, die auf dem f.e.t. Das Gate ist durch das Gerät auf ungefähr ± 2,7 V begrenzt Zenerdioden D1 und D2 zusammen mit dem Widerstand R1.
Falls das Eingangssignal in beiden Polaritäten höher als dieser Wert ist, erdet der jeweilige Zener die Überspannung, die es stabilisiert, auf 2,7 V. Der Kondensator C1 erleichtert eine bestimmte Hochfrequenzkompensation.
Der FET ist wie ein Source-Follower konfiguriert und die Source-Last R4 arbeitet als In-Phase-Modus der Eingangsfrequenz. Der Transistor TR2 funktioniert wie ein einfacher Quadrierungsverstärker, dessen Ausgang bewirkt, dass der Transistor TR3 gemäß der zuvor gegebenen Erläuterung ein- und ausgeschaltet wird.
Die Ladekondensatoren für jeden einzelnen 6 Frequenzbereich werden mit der Schaltbank S1a ermittelt. Diese Kondensatoren müssen extrem stabil und hochwertig sein, z. B. ein Tantal.
Obwohl im Diagramm als Einzelkondensatoren angegeben, können diese mit ein paar parallelen Teilen hergestellt werden. Der Kondensator C5 besteht beispielsweise aus einem 39n und einem 8n2 mit einer Gesamtkapazität von 47n2, während der C10 aus einem 100p- und einem 5-65p-Trimmer besteht.
Leiterplattenlayout
Das Leiterplatten-Gleisdesign und die Komponentenüberlagerung für die oben gezeigte Frequenzmessschaltung sind in den folgenden Abbildungen dargestellt
Einfaches Frequenzmessgerät mit IC 555
Das nächste analoge Frequenzmessgerät ist wahrscheinlich das einfachste und bietet dennoch eine einigermaßen genaue Frequenzmessung auf dem angeschlossenen Messgerät.
Das Messgerät kann der angegebene Typ einer beweglichen Spule oder ein digitales Messgerät sein, das auf einen 5-V-Gleichstrombereich eingestellt ist
Der IC 555 ist standardmäßig verkabelt monostabiler Stromkreis , dessen Ausgangs-Einschaltzeit über die Komponenten R3, C2 festgelegt ist.
Für jede positive Halbwelle der Eingangsfrequenz wird der Monostab für die von den R3 / C2-Elementen bestimmte Zeitdauer eingeschaltet.
Die Teile R7, R8, C4, C5 am Ausgang des IC arbeiten wie Stabilisator oder Integrator, damit die monostabilen EIN / AUS-Impulse einen relativ stabilen Gleichstrom aufweisen, damit das Messgerät sie ohne Vibrationen ablesen kann.
Dies ermöglicht es dem Ausgang auch, einen durchschnittlichen kontinuierlichen Gleichstrom zu erzeugen, der direkt proportional zur Frequenzrate der an der Basis von T1 eingespeisten Eingangsimpulse ist.
Die Voreinstellung R3 muss jedoch für verschiedene Frequenzbereiche richtig eingestellt werden, so dass die Messnadel ziemlich stabil ist und eine Erhöhung oder Verringerung der Eingangsfrequenz eine proportionale Ablenkung über diesen bestimmten Bereich verursacht.
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