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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Contador de frequência combinado. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição A peculiaridade do frequencímetro proposto é que, além da função principal, ele permite determinar a indutância de várias bobinas, a frequência de ressonância dos circuitos e a capacitância dos capacitores. É por isso que o medidor de frequência é chamado de combinado. Um bom assistente para um projetista de rádio amador será um instrumento combinado, cujo diagrama esquemático é mostrado na Fig. 1. Sua fabricação não requer peças escassas, é fácil de configurar e operar. O dispositivo pode medir a frequência de sinais com amplitude de 0,1 ... 5 V de formato senoidal ou retangular na faixa de 50 Hz a 500 kHz, bem como indutância de 4 μH a 1 H. Para facilitar a leitura das leituras, a faixa operacional de valores é dividida em quatro subfaixas. O primeiro deles é definido ao medir frequências de até 500 Hz. A segunda é ao medir frequência de 500 Hz a 5 kHz ou indutância de 40 mH a 1 H. O terceiro - a uma frequência de sinal de 5 a 50 kHz, valores de indutância de 0,4 ... 40 mH. E a quarta subfaixa está em uma frequência de sinal de 50 a 500 kHz e valores de indutância de 4 ... 400 μH. A subfaixa necessária é definida pela chave SA2 e o modo de medição (frequência ou indutância) é SA1. O erro de medição de frequência não excede 5%. O princípio de funcionamento do frequencímetro é baseado na conversão do sinal de entrada em uma sequência de pulsos retangulares com duração e amplitude estáveis e, em seguida, na medição do valor médio da corrente dessa sequência com um microamperímetro. A operação simplificada do medidor de frequência é explicada pelos diagramas mostrados na Fig.3. O sinal em estudo (Fig. 3, a) é alimentado na entrada do nó do buffer, que é feito no transistor VT1. O objetivo do nó é fornecer uma grande impedância de entrada e uma capacitância de entrada mínima do medidor de frequência. Da saída do nó, o sinal passa pela seção SA1.1 da chave SA1 até o conversor, feito nos elementos DD4.1, DD4.2. Serve para formar uma sequência de pulsos retangulares a partir do sinal de entrada de formato arbitrário, que da saída do elemento DD4.2 (Fig. 3, b) são alimentados diretamente na entrada do inversor no transistor VT2 ( se você definir a primeira subfaixa), ou para a entrada do divisor de frequência (com trabalho em outras subfaixas), realizada nos contadores DD1 - DD3. Cada um dos contadores divide a frequência do sinal de entrada por 10, portanto, não importa qual subfaixa seja definida, a frequência do trem de pulso na entrada do inversor do transistor não será superior a 500 Hz. No inversor DD4.3 e no elemento DD4.4, é feito um shaper estável em amplitude e duração de pulsos. A tensão de alto nível do coletor do transistor VT2 (Fig. 3, c) é alimentada na entrada do inversor DD4.3 e no circuito integrador R8 R9 C6. Na entrada superior do elemento DD4.4 de acordo com o circuito, é definida uma tensão de baixo nível (Fig. 3, d), e em sua entrada inferior - alta (Fig. 3, e), mas com atraso de tempo que depende do sinal da constante de tempo do circuito integrador. A duração do atraso é regulada por um resistor de sintonia R8, e seu valor determina a duração dos pulsos t na saída do elemento DD4.4 (Fig. 3, e). O valor médio da corrente da sequência desses pulsos é medido usando um microamperímetro RA1. O valor atual é proporcional à frequência do sinal de entrada.
Como funciona um medidor de indutância? Para este modo, a chave SA1 é movida para a posição "L". O conversor nos elementos DD4.1, DD4.2 se transforma em um gerador, cuja frequência é determinada pelo valor da capacitância do capacitor C2 e pela indutância da bobina Lx - é conectado aos soquetes X2, X3 . O valor da frequência é medido por um frequencímetro (sua operação é descrita acima) e a indutância é calculada pela fórmula: Lx \u1d 2 / f ^ XNUMX, onde Lx está em μH, af está em MHz. Para facilitar a leitura, a escala do dispositivo pode ser adicionalmente calibrada em valores de indutância ou uma escala de conversão pode ser feita separadamente para cada subfaixa e as escalas podem ser coladas no corpo do dispositivo.
A precisão da medição depende da estabilidade da amplitude do pulso na saída do elemento de comparação DD4.4. A amplitude, por sua vez, depende da estabilidade da tensão de alimentação. É por isso que o dispositivo é alimentado por um regulador de tensão paramétrico, feito nos transistores VT3, VT4. A junção do emissor do transistor VT4 é usada como um diodo zener e a bateria Krona é usada como fonte de energia principal (uma bateria Corindo ou 7D-0,115 é adequada). As capacidades do dispositivo podem ser expandidas levando em consideração a capacidade dos chips 561IE14 de operar em frequências de até 2 MHz e instalando outro divisor de frequência (não é mostrado na Fig. 1). Então, o limite superior de medição do medidor de frequência aumentará para 1,5 ... 2 MHz e, consequentemente, a faixa de medição de indutância será expandida - até 1 μH. O número de subfaixas aumentará para cinco. Também é fácil prever a possibilidade de medir a frequência de ressonância de um circuito desconhecido ou o valor da capacitância de um capacitor. Para fazer isso, é necessário substituir a chave SA1 por uma de três posições e instalar conectores de entrada adicionais (na Fig. 1, essas adições são mostradas por uma linha tracejada). Ao conectar o circuito aos soquetes X4, X5, eles encontram sua frequência de ressonância - de acordo com as leituras do frequencímetro. De acordo com a indutância conhecida (ou pré-medida) da bobina, o valor da capacitância é calculado pela fórmula: Cx \u25,33d 2 / f ^ XNUMX * L, onde f está em kHz, L está em mH e Cx está em μF . As seguintes partes podem ser usadas no dispositivo. Transistores: VT1-KP303A-KP303V; VT2-VT4-KT315A-KT315I ou KT312A-KT312V. Capacitor C2-K73MBM (se não for possível selecionar um capacitor com essa capacidade entre os disponíveis, ele é composto por vários capacitores de várias capacidades conectados em paralelo). Resistor ajustado R8 - SP3-3. Mude SA2 - PG-2 ou P2K. Na ausência de um microamperímetro, você pode usar a cabeça de medição magnetoelétrica do avômetro, por exemplo, Ts20 ou TL-4 (o modo de medição do avômetro é corrente contínua). Nesse caso, o próprio dispositivo pode ser feito na forma de um prefixo. Só é necessário que os fios de conexão sejam os mais curtos possíveis. Os clipes jacaré podem ser usados para conectar indutores. As partes do dispositivo são montadas (com exceção das chaves SA1, SA2, capacitor C2 e nó de entrada) em uma placa de circuito impresso (Fig. 2) feita de fibra de vidro. Os detalhes do nó de entrada são colocados no corpo da sonda remota. Isso é feito para reduzir o valor da capacitância que o dispositivo introduz no circuito medido. A sonda é conectada ao dispositivo com um fio blindado. Tomadas para conectar a sonda - do microtelefone. O capacitor C2 é conectado diretamente entre os terminais dos soquetes X2, X3. O ajuste do dispositivo começa com o fato de o controle deslizante do resistor R8 ser colocado na posição mais baixa de acordo com o diagrama, após o que a energia é ligada. O voltímetro controla a tensão no capacitor C5. Deve estar dentro de 5,5 ... 7 V e não mudar com um aumento na tensão de alimentação do dispositivo de 9 para 12 V. Em seguida, a sonda remota é desligada e a chave SA1 é colocada na posição "F" - medição de frequência. Se a seta do dispositivo se desviar visivelmente da marca zero, isso indica a excitação do conversor (elementos DD4.1, DD4.2). A razão para isso pode ser interferência parasitária através de fios de conexão espaçados dos interruptores SA1, SA2. Para eliminar a excitação, separe os condutores ou instale um capacitor com capacitância de até 4.2 pF entre a saída do elemento DD100 e o fio comum. A seguir, a sonda de medição é conectada e, tendo fechado suas conclusões umas às outras, a operação do conversor é novamente controlada. Somente após certificar-se de que não há excitação, eles começam a calibrar o frequencímetro. A chave SA2 é comutada para a primeira subfaixa e um sinal senoidal com uma amplitude de 1 ... 2 V e uma frequência de 500 Hz é alimentado na entrada da sonda de medição. O resistor trimmer R8 ajusta o ponteiro do microamperímetro para a marca final da escala. Ao alterar a amplitude do sinal de entrada de 0,2 para 5 V, estamos convencidos da estabilidade das leituras do frequencímetro. Caso contrário, a sensibilidade do nó de entrada é equalizada selecionando o resistor R2. Para estabelecer um medidor de indutância, a chave SA1 é colocada na posição "L" e SA2 - na quarta subfaixa. Uma bobina é conectada aos soquetes X2, X3, cuja indutância é conhecida (4 ... 10 μH). De acordo com a primeira das fórmulas acima, o valor da frequência é calculado e, em seguida, selecionando o capacitor C2, as leituras do medidor de frequência são feitas para corresponder a esse valor.
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