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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Präfix-Frequenzmesser zum Multimeter. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Nicht alle DMMs können die Frequenz messen, und die kostengünstigen, die dies können, haben in der Regel eine geringe Empfindlichkeit und einen begrenzten Frequenzbereich. Das vorgeschlagene Gerät ist ein Frequenz-Spannungs-Wandler und ersetzt natürlich kein digitales mehrstelliges Frequenzmessgerät, sondern ergänzt es. Es hat bessere Parameter als die in [1, 2] veröffentlichten. Damit können Sie die Frequenz einer beliebigen Wellenform im Bereich von 5 Hz ... 2,5 MHz messen. Im Bereich von 5 Hz ... 5 kHz können Messungen mit einer Auflösung von 1 Hz durchgeführt werden, wenn die Stellenkapazität des Multimeters dies zulässt (bei Multimetern mit 3,5-stelliger Anzeige - 5 Hz ... 1999 Hz ). Der Fehler beim Messen von Frequenzen bis 50 kHz überschreitet 0,2 % ± 1 Einheit nicht. Junior-Klasse. Bei höheren Frequenzen nimmt der Fehler leicht zu, jedoch nicht mehr als 0,8 %. Temperaturinstabilität der Messwerte im Bereich der Raumtemperatur - nicht mehr als 0,04 % pro 1 °C. Das Gerät verbraucht nicht mehr als 30 mA Strom. Die Messperiode beträgt 2...3 mal pro Sekunde, was der Messperiode des Multimeters entspricht. Eine Frequenzüberlastungsanzeige ist vorhanden. Der gemessene Frequenzbereich ist in 4 Intervalle unterteilt. Bei Multimetern mit teilweise vierstelliger Anzeige (3999) wären dies:
Bei der Frequenzmessung wird der Betriebsartenschalter am Multimeter auf die Position zur Messung von Gleichspannungen gestellt. Dadurch können Sie jedes Multimeter mit einem Eingangswiderstand von mindestens 1 MΩ mit dem Aufsatz verwenden, ohne den Aufsatz umbauen zu müssen.
Ein beliebiges Eingangssignal mit einer Amplitude von 100 mV ... 50 V über eine Trennschutzschaltung (Abb. 1) tritt in das Gate des Feldeffekttransistors VT2 ein. Diese Stufe hat eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Eingangskapazität, sodass sie ein Signal mit einer Amplitude von bis zu 3 V im Audiofrequenzbereich praktisch nicht überbrückt. Das verstärkte Eingangssignal vom Drain VT2 wird einem auf den Transistoren VT3, VT4 basierenden Differenzverstärker zugeführt. Ein nahezu rechteckiges Signal wird vom VT4-Kollektor abgenommen und dem Schmitt-Trigger DD1.1, DD1.2 zugeführt. Das Rechtecksignal wird von Pin 11 von DD1.2 abgenommen und zur weiteren Verarbeitung an DD3...DD5-Mikroschaltungen geleitet, die als Frequenzteiler durch 10 enthalten sind. Abhängig von dem durch den Schalter SA1 ausgewählten Frequenzbereich wird von einem der Zähler DD1.3 ... DD1.4 oder vom Ausgang des Inverters DD3 ein Signal an den Impulsformer bei DD5, DD1.2 gesendet. Die Differenzierschaltung an C11-R16 stellt die konstante Dauer der erzeugten Impulse ein, deren Arbeitszyklus von der Frequenz des untersuchten Signals abhängt. Die erzeugten Pulse werden über parallel geschaltete Inverter DD2.2...DD2.4 dem Leistungsverstärker zugeführt. Vom Ausgang des Verstärkers werden Impulse mit stabiler Amplitude und Dauer einem thermisch kompensierten stabilen Stromgenerator bei VT5, VT6, R17, R18, VD9 zugeführt. Wenn die Spannung am Speicherkondensator C9 den Wert von 600 mV (Frequenz 6 kHz am Ausgang von DD1.4) überschreitet, verschlechtert sich die Linearität der Frequenz-Spannungs-Wandlung. Um Fehler zu vermeiden, ist das Gerät mit einer Überlastanzeige am Transistor VT1, dem Inverter DD2.1 und der blinkenden LED HL1 ausgestattet. Eine Miniatur-Glühlampe EL1, die im Entladekreis des Kondensators C9 enthalten ist, kompensiert eine kleine negative Temperaturdrift der Spannung am Ausgang der Set-Top-Box. Auf dem DA1-Chip und der HL2-LED ist ein Spannungsregler für 6 ... 6,5 V montiert, der für eine hohe Genauigkeit der Set-Top-Box erforderlich ist. Der IC KR142EN17A kann mit einem geringen Spannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang arbeiten und ist am besten für batteriebetriebene Geräte geeignet. In Abwesenheit kann der Stabilisator gemäß dem in Abb. 2 gezeigten Schema zusammengebaut werden. Detaillierte Informationen zum KR142EN17-Chip finden sich in [3].
Details und Design. Festwiderstände verwendbar Typ MTL-0,125, C1-4-0,125; Trimmer - SPZ-38a, SPZ-386, RP1-63M. Um die Abstimmung zu erleichtern, ist es besser, R15 Multiturn, Typen SP5-2, SPZ-39a, mit einem Widerstand von 470 Ohm zu verwenden. Kondensator C11 - Film, vorzugsweise mit einem minimalen TKE, zum Beispiel K31-10, K31-11. Oxidkondensator C9 - Niob K53-4. An seiner Stelle können Sie einen Kondensator eines anderen Typs mit geringer Leckage (K52, K53) einsetzen. Die verbleibenden Oxidkondensatoren sind K50-24, K50-35 oder ihre importierten Analoga. Unpolare Sperrkondensatoren - KM-5, KM-6, K10-176. Dioden VD1 ... VD8, VD10 - KD503, KD510, KD522, 1N4148. Blinkende LED HL1 - beliebiger Typ, vorzugsweise rot. Die HL2-LED muss aus der AL307-Serie mit den Indizes A, B, K oder L sein. Die VD9-Diode ist notwendigerweise Germanium, zum Beispiel D20, D9. Der VT2-Feldeffekttransistor kann durch jeden der KP305-Serie ersetzt werden. In Ermangelung von Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate und n-Kanal dürfen Transistoren mit pn-Übergang verwendet werden, z. B. KP307, KP303. VT1, VT3, VT4 - KT3102, KT3130, SS9018, 2SD734; VT5, VT6 – jede der Serien KT3107, SS9015. Die Chips DD1, DD2 sind mit ähnlichen Serien 564, KR1561 austauschbar. Bei einer Änderung des Schaltkreises können die Zähler DD3 ... DD5 durch K561IE14, KR1561IE14 ersetzt werden. Anstelle von DD4, DD5 können Sie auch K176IE4, K176IE2 verwenden, die auch als Frequenzteiler durch 10 enthalten sind. Das Präfix wird auf einer Platte mit den Abmessungen 110 x 60 mm (Foto auf dem Cover) durch Oberfläche oder gedruckte Verdrahtung montiert. Die Transistoren VT5, VT6 und die Diode VD9 sind nahe beieinander platziert. Ihnen nähert sich ein kleiner Papierzylinder, der dann mit Paraffin gefüllt wird. Sperrkondensatoren C6, C7 sind in der Nähe der Mikroschaltungen DD1, DD2 installiert. Abbildung 1 zeigt die minimal erforderliche Anzahl von Bypass-Kondensatoren. Wenn die Set-Top-Box nur unter stationären Bedingungen betrieben wird, ist es wünschenswert, die Versorgungsspannung der Mikroschaltungen auf 9 V zu erhöhen. Nachdem die Versorgungsspannung an das Gerät angelegt wurde und kein Signal am Eingang anliegt, wird die Spannung am VT2-Drain gemessen, die etwa 2,4 V betragen sollte. Falls erforderlich, wird sie durch Auswahl von R7 eingestellt. Als nächstes werden VT5 und R18 vorübergehend von den Ausgängen DD2.2 ... DD2.4 getrennt und mit dem "+"-Anschluss des Kondensators C8 verbunden. Durch Auswahl von R18 wird der Kollektorstrom VT6 innerhalb von 1,5 ... 2 mA eingestellt. Nach Wiederherstellung der vorherigen Verbindung wird ein Sinussignal mit einer Frequenz von 1000 Hz und einer Amplitude von 250 mV vom Generator an den Eingang des Geräts angelegt. Indem wir das Signal am VT4-Kollektor mit einem Oszilloskop steuern, erreichen wir einen Mäander, indem wir den R11-Motor drehen. Wenn dies fehlschlägt, sollte R8 ausgewählt werden. Die erste Phase der Einrichtung ist abgeschlossen. Weiterhin wird ein Multimeter an den Ausgang der Set-Top-Box angeschlossen, eingeschaltet zur Messung konstanter Spannungen (Grenzwerte -1999,9 mV, 400 mV oder 200 mV). An den Ausgang des Signalgenerators ist ein Referenzfrequenzmesser angeschlossen. Am Generator wird die Frequenz 3800 Hz oder 1800 Hz mit einer Amplitude von 1 V eingestellt Durch Anwahl von R19 und Verstellung von R15 werden auf dem Display 380,0 mV (180,0 mV) angezeigt. Dann wird die Frequenz des Generators um das 10-fache reduziert. Wenn die Messwerte des digitalen Frequenzmessers und des Multimeters um mehr als ± 2 Einheiten voneinander abweichen. LSB, dann sollten Sie VT5, VT6, VD10, C9 überprüfen. In der Praxis sollte es keine Diskrepanz in der Zeugenaussage geben! Beim Umschalten von SA1 stellen wir sicher, dass die Frequenzteiler DD3 ... DD5 funktionieren. Eine thermische Kompensation des gesamten Gerätes kann durch Anschluss eines Thermistors oder einer Glühlampe in Reihe mit R19 erfolgen. Sinken die Messwerte des Multimeters mit steigender Umgebungstemperatur, sollte ein Kaltleiter oder eine kleine Glühlampe 24 ... 60 V angeschlossen werden. Wenn eine Überkompensation erzielt wird, muss der Temperatursensor mit einem herkömmlichen Widerstand überbrückt werden. Der ungefähre Widerstand des angeschlossenen Temperatursensors bei einer Temperatur von 25 ° C beträgt 30 ... 300 Ohm. Die thermische Kompensation kann auch auf andere Weise erfolgen, indem beispielsweise ein Keramikkondensator parallel zu C11 für mehrere zehn Pikofarad mit der erforderlichen TKE geschaltet wird. Bei der Montage des VT2-Transistors und der Mikroschaltungen sollten die üblichen Vorsichtsmaßnahmen für die Arbeit mit MOS-Geräten beachtet werden. Die Anschlüsse und das Gehäuse des Feldeffekttransistors werden vor dem Entfernen des Verschlussrohrs provisorisch mit einer weichen Drahtbrücke umwickelt. Wenn die Set-Top-Box höhere Frequenzen messen muss, müssen die Mikroschaltkreise durch funktionale Analoga aus der KR1554-Serie ersetzt werden, z. B. KR1554IE6, der Eingangsverstärker muss erneuert und die IC-Versorgungsspannung auf 5,5 V reduziert werden. Dementsprechend muss die Die Anzahl der Teiler muss ebenfalls erhöht werden. Wenn von der Set-Top-Box eine höhere Empfindlichkeit gefordert wird, können Sie eine weitere Stufe an einem Feldeffekttransistor hinzufügen oder einen Differenzverstärker (VT3, VT4) gemäß der Stromspiegelschaltung bauen. Wenn Sie Schwierigkeiten haben, einen geeigneten kleinen Schalter zu erwerben, können Sie sein funktionales Analogon auf dem K561TM2-Chip aufbauen, der als zweistelliger Binärzähler und dem K561KTZ-Multiplexer enthalten ist. Die Bereichsumschaltung erfolgt in diesem Fall mit einer Taste (TD-06XEX SMD). Es ist zu berücksichtigen, dass nach wiederholter Überlastung mehrere Sekunden benötigt werden, um die hohe Zählgenauigkeit wiederherzustellen (aufgrund lokaler Erwärmung der VT5-, VT6-Kristalle). Literatur
Autor: A. Butov, Dorf Kurba, Gebiet Jaroslawl; Veröffentlichung: radioradar.net
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