วงจรมิเตอร์วัดความถี่อย่างง่าย - แบบอะนาล็อก

วงจรเครื่องวัดความถี่อะนาล็อกอย่างง่ายต่อไปนี้สามารถใช้สำหรับการวัดความถี่ซึ่งอาจเป็นคลื่นไซน์หรือคลื่นสี่เหลี่ยม ความถี่อินพุตที่จะวัดต้องมีอย่างน้อย 25 mV RMS เพื่อการตรวจจับและการวัดที่เหมาะสมที่สุด

การออกแบบอำนวยความสะดวกในการวัดความถี่ที่ค่อนข้างกว้างตั้งแต่ 10 Hz ถึงสูงสุด 100 kHz ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของสวิตช์เลือก S1 การตั้งค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า 20 k แต่ละค่าที่เกี่ยวข้องกับ S1 a สามารถปรับได้ทีละรายการเพื่อรับช่วงความถี่อื่น ๆ ของการเบี่ยงเบนเต็มสเกลบนมิเตอร์ตามต้องการ

การบริโภคโดยรวมของวงจรมิเตอร์วัดความถี่นี้มีค่าเพียง 10 mA

ค่าของ R1 และ C1 จะตัดสินการโก่งตัวเต็มสเกลของมิเตอร์ที่เกี่ยวข้องที่ใช้และสามารถเลือกได้ขึ้นอยู่กับมิเตอร์ที่ใช้ในวงจร ค่าสามารถแก้ไขได้ตามความช่วยเหลือของตารางต่อไปนี้:

วงจรทำงานอย่างไร

อ้างถึงแผนภาพวงจรของเครื่องวัดความถี่อย่างง่าย BJT 3 ตัวที่ด้านอินพุตทำงานเช่นเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้าสำหรับขยายความถี่แรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม 5 V เพื่อป้อนอินพุตของ IC SN74121

IC SN74121 เป็นมัลติไวเบรเตอร์แบบโมโนสเตเบิลที่มีอินพุต Schmitt-trigger ซึ่งช่วยให้สามารถประมวลผลความถี่อินพุตเป็นพัลส์ช็อตเดียวที่มีขนาดอย่างถูกต้องซึ่งค่าเฉลี่ยจะขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณอินพุตโดยตรง

ไดโอดและเครือข่าย R1, C1 ที่ขาเอาต์พุตของ IC จะทำงานเหมือนตัวรวมสำหรับการแปลงเอาต์พุตการสั่นของโมโนสเตเบิลให้เป็น DC ที่เสถียรพอสมควรซึ่งค่าจะแปรผันตรงกับความถี่ของสัญญาณอินพุต

ดังนั้นเมื่อความถี่อินพุตเพิ่มขึ้นค่าของแรงดันไฟฟ้าขาออกก็จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนซึ่งตีความโดยการเบี่ยงเบนที่สอดคล้องกันบนมิเตอร์และให้การอ่านความถี่โดยตรง

ส่วนประกอบ R / C ที่เกี่ยวข้องกับสวิตช์เลือก S1 จะกำหนดเวลาเปิด / ปิดแบบ monostable one-shot และในทางกลับกันจะเป็นตัวกำหนดช่วงเวลาที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าช่วงการจับคู่ของมิเตอร์และการสั่นสะเทือนต่ำสุดบน เข็มเมตร

สลับช่วง

• a = 10 Hz คือ 100 Hz
• b = 100 Hz ถึง 1 kHz
• c = 1 khz ถึง 10 kHz
• d = 10 kHz ถึง 100 kHz

วงจรมิเตอร์วัดความถี่ที่แม่นยำหลายช่วง

แผนภาพวงจรเครื่องวัดความถี่รุ่นแรกที่ปรับปรุงแล้วจะแสดงในรูปด้านบน ทรานซิสเตอร์อินพุต TR1 คือ ทางแยกประตู FET ตามด้วยตัว จำกัด แรงดันไฟฟ้า แนวคิดนี้ช่วยให้เครื่องมือที่มีอิมพีแดนซ์อินพุตขนาดใหญ่ (หนึ่งช่วง megohm) และปลอดภัยจากการโอเวอร์โหลด

Switch bank S1 b เพียงแค่ถือขั้วบวก ME1 เมตร 'ต่อสายดิน' สำหรับการกำหนดค่า 6 ช่วงที่กำหนดบน S1 a และส่งมอบเส้นทางการปล่อยสำหรับคอนเดนเซอร์ช่วงที่สอดคล้องกันดังที่ระบุไว้ในข้อสังเกตถึงรูปที่ 1 ที่กล่าวไว้ที่เจ็ด สถานที่มิเตอร์และความต้านทานที่ตั้งไว้ล่วงหน้า VR1 ถูกสลับไปรอบ ๆ ไดโอดอ้างอิง D7 ของซีเนอร์

ค่าที่ตั้งล่วงหน้านี้ได้รับการปรับแต่งในระหว่างการตั้งค่าเพื่อให้มีการโก่งตัวเต็มสเกลมิเตอร์ซึ่งจะได้รับการปรับเทียบอย่างแม่นยำสำหรับระดับอ้างอิงเฉพาะนั้น สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากซีเนอร์ไดโอดในตัวเองมีความอดทน 5% เมื่อได้รับการแก้ไขการสอบเทียบนี้จะถูกควบคุมจากแผงแดชบอร์ดในที่สุด โพเทนชิออมิเตอร์ VR2 ซึ่งให้การควบคุมสำหรับช่วงความถี่ทั้งหมด

แอมพลิจูดสูงสุดของความถี่อินพุตที่วางไว้บน f.e.t. ประตูถูก จำกัด ไว้ที่ประมาณ± 2.7V ผ่านทาง ซีเนอร์ไดโอด D1 และ D2 รวมกับตัวต้านทาน R1

ในกรณีที่สัญญาณอินพุตสูงกว่าค่านี้ในทั้งสองขั้วซีเนอร์ตามลำดับจะกำหนดแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินที่ทำให้เสถียรเป็น 2.7 V. ตัวเก็บประจุ C1 ช่วยอำนวยความสะดวกในการชดเชยความถี่สูง

FET ได้รับการกำหนดค่าเหมือนผู้ติดตามต้นทางและโหลดต้นทาง R4 ทำงานเป็นโหมดเฟสของความถี่อินพุต ทรานซิสเตอร์ TR2 ทำหน้าที่เหมือนแอมพลิฟายเออร์กำลังสองตรงไปตรงมาซึ่งเอาต์พุตจะทำให้ทรานซิสเตอร์ TR3 เปิดและเป็นไปตามคำอธิบายที่ให้ไว้ก่อนหน้านี้

ตัวเก็บประจุการชาร์จสำหรับทุกๆ 6 ช่วงความถี่จะถูกกำหนดด้วยสวิตช์แบงค์ S1a ตัวเก็บประจุเหล่านี้ต้องมีความเสถียรสูงและเป็นเกรดสูงเช่นแทนทาลัม

แม้ว่าจะระบุว่าเป็นตัวเก็บประจุแบบแยกเดี่ยวในแผนภาพ แต่สิ่งเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ชิ้นส่วนคู่ขนานกัน ตัวอย่างเช่น Capacitor C5 สร้างขึ้นโดยใช้ 39n และ 8n2 ความจุโดยรวม 47n2 ในขณะที่ C10 ประกอบด้วยทริมเมอร์ 100p และ 5-65p

เค้าโครง PCB

การออกแบบแทร็ก PCB และการซ้อนทับส่วนประกอบสำหรับวงจรมิเตอร์วัดความถี่ที่แสดงด้านบนจะแสดงในรูปต่อไปนี้

เครื่องวัดความถี่อย่างง่ายโดยใช้ IC 555

อุปกรณ์วัดความถี่อะนาล็อกตัวถัดไปน่าจะเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุด แต่มีการอ่านค่าความถี่ที่แม่นยำพอสมควรบนมิเตอร์ที่ต่ออยู่

มิเตอร์อาจเป็นชนิดขดลวดเคลื่อนที่ที่ระบุหรือมิเตอร์ดิจิตอลที่ตั้งค่าในช่วง 5 V DC

IC 555 มีสายเป็นมาตรฐาน วงจร monostable ซึ่งมีการกำหนดเวลา ON เอาท์พุทผ่านส่วนประกอบ R3, C2

สำหรับแต่ละรอบครึ่งบวกของความถี่อินพุต monostable จะเปิดตามระยะเวลาที่กำหนดตามที่กำหนดโดยองค์ประกอบ R3 / C2

ชิ้นส่วน R7, R8, C4, C5 ที่เอาต์พุตของ IC ทำงานเช่นตัวปรับเสถียรภาพหรือตัวรวมเพื่อเปิดใช้งานพัลส์โมโนสเตเบิล ON / OFF ให้เป็น DC ที่เสถียรพอสมควรเพื่อให้มิเตอร์อ่านได้โดยไม่มีการสั่นสะเทือน

นอกจากนี้ยังช่วยให้เอาต์พุตสร้าง Dc ต่อเนื่องเฉลี่ยซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราความถี่ของพัลส์อินพุตที่ป้อนที่ฐานของ T1

อย่างไรก็ตาม R3 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าจะต้องได้รับการปรับอย่างเหมาะสมสำหรับช่วงความถี่ที่แตกต่างกันเพื่อให้เข็มมิเตอร์มีความเสถียรพอสมควรและการเพิ่มหรือลดความถี่อินพุตจะทำให้เกิดการโก่งตามสัดส่วนในช่วงที่ระบุ