Os leitores atentos perceberam que, nos artigos do autor Instructables, sob o apelido WilkoL, sobre o gerador de diapasão e um relógio com seu uso, apenas um medidor de frequência é mostrado, e no artigo sobre o gerador com um copo como elemento de ajuste de frequência, um segundo foi adicionado a ele e ele chegou até o KDPV. Esta história é sobre ele.
Fico feliz em trabalhar caseiro o mestre começa com o estudo da parte teórica, ou seja, com a escolha do método de medir a frequência. Em muitos medidores de frequência, o número de períodos do sinal de entrada por um determinado período de tempo, digamos, um segundo, é contado para isso:
Este método é bom para frequências altas o suficiente, mas se a frequência for baixa, não permitirá obter um número suficientemente grande de casas decimais. Por exemplo, se o ciclo de medição demorar um segundo, para uma frequência da ordem de 50 Hz, haverá zero casas decimais. Você quer, por exemplo, três sinais - existe uma saída, estendemos o ciclo de medição para 1000 segundos. Mas uma coisa é que quando um PC ou um smartphone diminui a velocidade, com o qual todo mundo está acostumado, e outra coisa - se um medidor de frequência também se unir a essa divertida empresa, isso vai tirar completamente o usuário de si. Em geral, é necessário outro caminho. Mas e se medirmos o período de oscilações, assim?
Então faça também. Eles pegam um sinal da frequência de referência, que é várias ordens de grandeza maior que a medida, e consideram quantos períodos do sinal de referência passarão em um período da medida. Assim, por exemplo, com uma frequência de referência de 10 MHz e medida em 50 Hz, isso será 200.000. Isso significa que o período é de 20.000,0 ms e um microcontrolador moderno (e, a propósito, não muito), se o programador "ensinar", com recalcula facilmente o período para uma frequência igual a 50.000 Hz. Se a frequência aumentar para 50,087 Hz, em um período do sinal de entrada, 199650 períodos do exemplo se encaixam, e essa mudança o medidor de frequência notará em tempo real.
Mas com este método de medição, o número de casas decimais, pelo contrário, diminui com o aumento da frequência do sinal de entrada. Por exemplo, se é de 40 kHz e a referência ainda é de 10 MHz, em 40-161 Hz, obtemos 249 períodos da frequência de referência e em 39840 Hz - 251 períodos. Pelo menos dois medidores de frequência estão em ordem: um para altas frequências, operando pela primeira maneira, e outro para baixas frequências, na segunda. Embora - espere! Não é possível combinar os dois métodos em um medidor de frequência? Você pode, e o mestre conta como. Você precisa usar um gatilho D comum, então seu símbolo e a tabela verdade são fornecidos:
O assistente mostra quatro sinais no gráfico, o quarto dos quais produz um gatilho:
O primeiro desses sinais é a frequência medida, que é alimentada na entrada do relógio do D-trigger. A segunda é uma frequência de referência, por exemplo, novamente de 10 MHz, que requer alta estabilidade. O terceiro é um sinal com uma frequência da ordem de 1 Hz, cuja estabilidade não é necessária, é aplicado ao mesmo gatilho na entrada D. Bem, o quarto é gerado pelo gatilho do primeiro e do terceiro da seguinte maneira. Quando o terceiro sinal passa de zero para um, o gatilho não responde imediatamente a isso, mas apenas quando esse interruptor ocorre com o primeiro sinal depois disso. Assim, a frente de um dos pulsos do quarto sinal coincide exatamente com a frente de um dos pulsos do primeiro. Em seguida, o terceiro sinal, seguido pelo quarto, muda para zero, ao qual o microcontrolador não reage de forma alguma; depois, o terceiro sinal volta para um, mas o gatilho não reage a ele imediatamente imediatamente, mas somente após a mesma troca do primeiro sinal. E, novamente, as frentes do primeiro e quarto sinais coincidem completamente. E no período completo do quarto sinal cabe um número inteiro de períodos do primeiro. Além disso - uma questão técnica: não se esqueça que também temos um segundo sinal. O microcontrolador calcula quantos períodos completos do primeiro e do segundo sinais caíram no período completo do quarto.
Então, nós temos dois números. Por exemplo, 32 e 10185892. Multiplique 32 por 10.000.000 (frequência de referência) e divida por 10185892. Temos 31.416 Hz. Três casas decimais. E a medição permanece precisa tanto nas baixas frequências quanto nas altas, aproximando-se do modelo. E se você precisar medir frequências ainda mais altas, poderá adicionar um divisor.
Agora precisamos decidir em qual microcontrolador executar o medidor de frequência. O mestre já tentou fazê-los no ATmega328 e até no STM32F407, funcionando com uma frequência de clock de 168 MHz. Mas desta vez ele é imbuído de minimalismo e decide verificar se ele pode obter um resultado semelhante no ATtiny2313.
Ele tem conclusões mais que suficientes, especialmente se você usar uma tela de LED com um chip de driver embutido como MAX7219:
Um diagrama completo do dispositivo é assim:
Um driver bastante complexo para componentes discretos, contendo circuitos RC, um limitador de diodo e estágios de amplificador, é usado para obter pulsos retangulares a partir de um sinal de quase qualquer formato. O gatilho D está localizado fora, o sinal da frequência medida (primeiro) é alimentado pelo driver, os sinais com frequências de 10 MHz e 1 Hz (segundo e terceiro respectivamente) são recebidos do microcontrolador, o sinal de saída (quarto) volta para o microcontrolador. O segundo gatilho serve para gerar um sinal em um ponto de controle. O mesmo esquema PDF no arquivo ZIP está disponível. aqui.
Depois de compilar um diagrama, o mestre coleta um medidor de frequência, e fica assim:
Na foto, ao contrário do circuito, a bateria e o controlador de carga são mostrados, o estabilizador de pulso também é mencionado pelo mestre, mas onde está, não é visível. Todos esses componentes foram adicionados posteriormente, o que tornou o trabalho com o medidor de frequência mais conveniente. Uma bateria 18650 deve ser usada com proteção; os fios de solda são inaceitáveis. No compartimento ou na solda a ponto.
Firmware (mentiras aqui também no arquivo ZIP) o mestre escreve levando em consideração a necessidade de transferir o microcontrolador do relógio para o gerador RC para trabalhar com quartzo externo, bem como a possibilidade de atribuir várias funções a cada uma das saídas do microcircuito:
Para carregar o firmware, o assistente pega um programador em circuito da Olimex. Esta é uma empresa búlgara com um perfil próximo a Adafruit.
A descarga principal veda o mínimo de bit no visor e, em seguida, corta um orifício na tampa da caixa para que essa descarga seja fechada, pois suas leituras eram imprecisas, apesar de todas as medidas tomadas.Isso é afetado pelos recursos do algoritmo e pela estabilidade da temperatura não muito alta do oscilador de cristal. Para configurá-lo, o mestre conecta um medidor de frequência externo ao ponto de controle com estabilização de frequência do gerador de relógio do receptor GPS, após o qual define os 5 MHz exatos girando o capacitor de sintonia (o gatilho divide a freqüência do relógio por dois). Um medidor de frequência sintonizado corretamente fornece a precisão necessária na faixa de frequências medidas de 0,2 Hz a 2 MHz. As duas fotos a seguir mostram como o mestre aplicou o mesmo sinal simultaneamente nos medidores de frequência de referência e verificados:
