Frqmeter » SP9XUH - Polska Radiostacja Amatorska >

<-- MENU dla stron PAGU74B -->
 QTH Loc:  JN99WX    ITU: 28    DXZone: 15    Powiat: (M)KR    Gmina: KR11      
   
 
Antena Inverted V na 40 m
Balun prądowy 1:1
Miernik częstotliwości 100 MHz
Wzmacniacz 4 x GU50
Moduł pomiarowy MP-2010 

Informacje o zawartości strony

Wpisz znak

Księga gości

Moje GG

Miernik częstotliwości 100MHz

miernik częstotliwości 100MHz - artykuł



   W pierwszym zamyśle układ ten, miał posłużyć do sprawdzenia możliwości prostego i w miarę dokładnego pomiaru częstotliwości wyjściowej transceivera KF. Chcę go wykorzystać do sterowania automatyczną zmianą pasm we wzmacniaczu mocy KF. Po porównaniu wskazań z fabrycznymi miernikami częstotliwości okazało się, że dokładność pomiaru, jak na tak prosty układ, jest dobra. Jak wspomniałem, miernik ma mierzyć częstotliwości z zakresu KF, dlatego zastosowałem w nim dzielniki na układach serii 74LSxx. Po wymianie na szybsze 74Fxx, możliwości pomiaru wzrosły do około 100 MHz.
 

Układ testowy miał tylko jedno wejście. Ostatecznie, rozbudowałem go o dodatkowe dwa wejścia pomiarowe oraz dwa gniazda, na które wyprowadzone zostały wolne linie portów mikrokontrolera.

Wejścia pomiarowe:
  1 TTL – prostokąt – 100 MHz
  2 sinusoida – 100 MHz
  3 sinusoida -  40 - 60 MHz dla 74HC14, 100 MHz – 74LVG14

Schemat ideowy miernika częstotliwości



   schemat

Mierzony sygnał możemy podać na jedno z trzech wejść:
gniazdo G1 Pomiar przebiegu prostokątnego. Ze względu na zastosowanie tranzystora wejściowego T3, amplituda tego przebiegu może mieścić się w standardzie TTL i może być od niego zarówno mniejsza jak i większa
 gniazdo G2
Pomiar przebiegu sinusoidalnego. Sygnał poprzez kondensator C2, podawany jest na nóżkę 14 (wejście 2) układu U1 (NE592 - wzmacniacz video), pracującego jako wzmacniacz napięcia. Wzmocnienie napięciowe ustalane jest rezystorem R5. Przy wartości 150 Ohm, wynosi ono około 100. Sygnał trójkątny z wyjść 1 i 2 (nóżki 7 i 8) steruje bazami tranzystorów T1 i T2. Ich zadaniem jest uformowanie sygnału prostokątnego, potrzebnego dla prawidłowej pracy bramek TTL.
 gniazdo G3
 Pomiar przebiegu sinusoidalnego. Zbudowane jest także na układzie NE592, z tym że jest to wersja 8-nóżkowa. Potencjometr P1 pozwala ustawić odpowiednia wartość amplitudy sygnału dla przerzutnika Schmitta. Przerzutnik (U6), tak jak tranzystory T1, T2 w wejściu drugim, formuje sygnał do kształtu prostokąta.

Przełącznikiem S2 wybieramy wejście, z którego dokonywany będzie pomiar. Z przełącznika sygnał podawany jest na wejście wstępnego dzielnika częstotliwości- preskalera, zbudowanego na dwóch szybkich przerzutnikach D typu 74F74 (UC4). Są one połączone szeregowo i pracując w układzie dwójek liczących, dając na wyjściu Q drugiego przerzutnika częstotliwość podzielona przez 4. Dalszy podział następuje w liczniku binarnym typu 74HCT393 (UC5). Na wyjściu Q1 (4) układu UC5 otrzymujemy częstotliwość podzielona przez 4, a na wyjściu Q2(5) podzieloną przez 8. W zależności czy zwarta jest zworka Z3 czy Z4, na wejście licznika T1 procesora (U2, 11), podawany jest przebieg prostokątny o częstotliwości mierzonej podzielonej przez 16 (4x4) lub 32 (4x8). Ostatecznie pozostałem na podziale przez 32.

Mikrokontroler Atmega8 zajmuje się zliczaniem i­­mpulsów przychodzących z preskalera i odpowiednim ich przeliczeniem na wartość częstotliwości. Wynik pomiaru wyświetlany jest na wyświetlaczu LCD 2x16 znaków, typu HY-1602F. Procesor taktowany jest zegarem o częstotliwości 16 MHz, w którym wykorzystano standardowy rezonator kwarcowy. Aby zwiększyć dokładność pomiaru, można zastosować bardziej dokładny i stabilny generator kwarcowy. Układ DS1813 - U3, powoduje reset sprzętowy mikrokontrolera, w przypadku spadku napięcia zasilającego poniżej 4,75 V. Wolne linie portów PB i PD, wyprowadzone zostały na gniazda G6 i G7. W razie potrzeby, do każdej z tych linii, można dołączyć rezystor podciągający do +5V; R26 do R33 – przygotowane miejsce na płytce. Gniazdo ISP (G5), umożliwia nam programowanie procesora bez jego wyciągania z układu. Zasilacz, zbudowany na typowych stabilizatorach napięcia 78xx (U7, U8), dostarcza dwóch napięć: +12V i +5V. Mostek Gretza (D3), pozwala zasilać częstościomierz ze źródła napięcia stałego jak i zmiennego.

Transformator pomiarowy

Do pomiaru częstotliwości wyjściowej TRX, pracującego z mocą od 5 do 150W, wykonałem transformator pomiarowy. Jako rdzeń zastosowałem pierścionek Amidon FT43-50, na którym nawinięte jest 30 zwoi drutu DNE 0,3 mm. Przez otwór rdzenia przechodzi "gorąca" żyła kabla koncentrycznego RG58, której końce przylutowane są do gniazd UC-1.

Płytka drukowana miernika częstotliwości

Płytka zaprojektowana została w Protelu i wykonana metodą termotransferu. Wymiary płytki, szer. 84mm x wys. 98mm, dostosowane zostały do typowej plastykowej obudowy KM-35.

 
mozaika - negatyw
mozaika pod termotransfer
mozaika od strony druku
 rozmieszczenie elementów

etykieta

Opis obudowy w skali 1:1 – do wydrukowania i zafoliowania.


Oprogramowanie

Bardzo prosty program, napisany został w języku BASCOM. Ogólnie, jego zadaniem jest przeliczenie impulsów zliczonych przez liczniki mikrokontrolera na wartość częstotliwości i wyświetlenie jej na wyświetlaczu LCD. Pomiar, jak i odświeżanie wyświetlacza, odbywa się w cyklu jednosekundowym. Dlatego, tak ważna jest tu dokładna i stabilna częstotliwość rezonatora kwarcowego. W przypadku, gdy częstotliwość rezonatora różni się od 16 MHz, zmieniamy wartość zmiennej przerwanie_timer0, tak aby uzyskać prawidłowe odliczenie 1 sekundy, a co za tym idzie prawidłowy wynik pomiaru. Możemy także zastosować inny rezonator pamiętając o tym, aby jego częstotliwość, przy pomiarach do 100 MHz i preskalerze 32, była nie mniejsza niż 8 MHz. Wynika to ze sposobu zliczania impulsów przez liczniki procesora. W tm przypadku musimy wyliczyć wartość przypisywaną zmiennej przerwanie_timer0.
Jeżeli mierzona częstotliwość jest mniejsza od 2 MHz, to wyświetlana jest w kHz. Natomiast jeżeli jest większa od 2 MHz, to w MHz. Wartość przy której następuje zmiana wyświetlania z kHz na MHz, jest zależna od liczby wpisanej w warunku if wynik_pomiaru < 31250 (31250 to 2 MHz, dla kwarcu 16MHz).

frq_meter_zrodlo_bascom.bas – źródło programu w BASCOM

frq_meter_wsad_atmega8.hex – wsad do procesora
frq_meter_zrodlo_bascom.txt – źródło programu w pliku txt


   



Pliki do pobrania:
frq_meter_sch.pdf  schemat ideowy
frq_meter_bottom_pcb.pdf  płytka drukowana
frq_meter_top_pcb.pdf  odbicie lustrzane płytki
frq_meter_elementy.pdf  rozmieszczenie elementów
frq_meter_neg_bottom_pcb.pdf  płytka drukowana - negatyw
frq_meter_etykieta.pdf  naklejka na obudowę
frq_meter_zrodlo_bascom.bas  źródło programu w BASCOM
frq_meter_wsad_atmega8.hex  wsad do procesora
frq_meter_zrodlo_bascom.txt  źródło programu w pliku txt
frq_meter_artykul.pdf
 artykuł w formacie Acrobat Reader
frq_meter_100mhz.zip  wszystkie pliki