В настоящее время бопьшой популярностью пользуются карманные мультиметры с ЖК-дисплеем. Благодаря наличию в широкой продаже и приемлемым ценам такие приборы имеются, практически, у всех радиолюбителей. Не при всех достоинствах этих приборов, есть и существенный недостаток. Ни один из имеющихся в широкой продаже мультиметров, не имеет функции измерения частоты. Большинство же отечественных частотомеров, как промышленных так и любительских, работают либо на вакуумные либо на светодиодные индикаторы, что вносит существенные ограничения по питанию.
На рисунке 1 показана схема простого частотомера, работающего на четырехразрядную жидкокристаллическую панель. Измеряемый сигнал поступает через разъем Х1, далее на неинвертирующий вход ОУ А1, выполняющего функции предварительного усилителя-ограничителя. Диоды VD1 и VD2 защищают вход А1 от перегрузки входным сигналом. Делитель R3-R4 с блокировочным конденсатором С2 создает среднюю точку напряжения, чтобы А1 мог работать с однополярным питанием.
Технические характеристики:1. Верхний предел измерения частоты .... 999,9 кГц
2. Чувствительность ............................... 0,12V
3. Входное сопротивление........................... 1 МОм
4. Число разрядов индикации ............................ 4
5. Ток потребления не более............................2 mА
6. Напряжение питания..................................7...10V.
После усиления, входной сигнал доводится до прямоугольной формы при помощи триггера Шмитта на D1.1 и D1.2 Его особенность в том, что триггер блокируемый, подача логического нуля на вывод 2 D1.1 прекращает прохождение через него сигнала. С выхода этого триггера сформированные прямоугольные импульсы поступают на вход четырехразрядного десятичного счетчика на микросхемах D2-D5, включенных последовательно.
Микросхемы К176ИЕ4 (D2-D5) содержат десятичные дешифраторы для семисегментного формирования цифр, а так же вход S, который определяет активный выходной уровень (зажигать сегменты единицей или нулем). В качестве индикатора используется четырехразрядная жидкокристаллическая панель Н1, сегменты каждого разряда имеют собственные выводы. На эти выводы поступают выходные уровни с выходов A-G D2-D5 Для функционирования ИЖК требуется чтобы эти сигналы были импульсными, поэтому на входы S (выводы 6) микросхем D2-D5 поступают импульсы частотой 10 кГц. В результате выходные сигналы D2-D5 так же импульсные.
Узел формирования опорных частот выполнен на D1.3-D1.4 и D6-D10. Задающий генератор выполнен на элементах D1.3-D1.4, его частота 100 кГц стабилизирована кварцевым резонатором 01. Затем эта частота поступает на делитель на десятичных счетчиках D6-D10, микросхемах К176ИЕ8, каждый из которых делит частоту на 10 С помощью переключателя S2 выбирается временной интервал, в течении которого будет происходить подсчет входных импульсов, и таким образом выбирается предел измерения. В положении S2 - "х1" опорная частота 1 Гц, в положении S2 - "х2" - 10 Гц, в положении S2 -"х10" - 100 Гц, соответственно пределы измерения: "9999 Гц", "99990 Гц", "999900 Гц".
Устройство управления выполнено на четырех D-триггерах микросхем D11 и D12. Работу устройства удобно рассматривать с момента появления импульса установки нуля, который поступает на входы R счетчиков D2-D5. Одновременно этот импульс поступает на вход S триггера D12.1 и устанавливает его в единичное состояние. Единичный уровень с прямого выхода этого триггера блокирует работу триггера D12.2, а нулевой уровень на инверсном выходе D12.1 разрешает работу триггера D11.2, который по фронту первого же импульса, поступившего с выхода D11.1 вырабатывает измерительный стробирующий импульс открывающий элемент D1.1, что приводит к прохождению импульсов на счетный вход счетчика на D2-D5. Начинается цикл измерения, — подсчет входных импульсов.
По фронту следующего импульса, поступающего с выхода D11.1, триггер D11.2 возвращается в исходное положение и на его прямом выходе устанавливается ноль, который закрывает элемент D1.1 и цикл измерения прекращается. Поскольку время, в течении которого длился подсчет импульсов кратно одной секунде, то в этот момент на табло будет видно истинное значение частоты измеряемого сигнала.
В этот момент фронт импульса с инверсного выхода триггера D11.2 переводит триггер D12.1 в нулевое состояние и разрешается работа триггера D12.2. На вход С D12.2 поступают импульсы частотой 1 Гц с выхода счетчика-делителя D10, и этот триггер последовательно устанавливается сначала в нулевое, затем в единичное состояние. Во время счета триггером D12.2 триггер D11.2 заблокирован единицей, поступающей с инверсного выхода триггера D13.1. Идет цикл индикации, который длится одну секунду на нижнем пределе измерения (х1) и две секунды на остальных пределах. В течении этого времени показания табло не меняются.
Как только на инверсном выходе D12.2 будет единица, положительный перепад напряжения на этом выходе пройдет через цепочку C6-R11, которая сформирует короткий положительный импульс. Этот импульс поступит на входы R счетчиков D2-D5 и установит их всех в нулевое положение. Одновременно установится в единичное триггер D12.1 и весь, описанный процесс работы частотомера повторится.
Триггер D11.1 устраняет влияние флуктуаций фронта низкочастотных импульсов, соответствующих времени, в течении которых происходит подсчет входных импульсов. Для этого импульсы, поступающие на вход D триггера D1.1 проходят на вход этого триггера только по фронту синхронизирующих импульсов с частотой следования 100 кГц, снимаемых с выхода мультивибратора на D1.3-D1.4.
Микросхему К176ЛА7 можно заменить на К561ЛА7, К176ТМ2 - на К561ТМ2, К176ИЕ8 — на К561ИЕ8 или на аналоги серии КР1561 или на зарубежные аналоги. Жидкокристаллическая панель может быть и другая, важно чтобы на ней было не менее четырех разрядов и каждый из разрядов имел отдельные сегментные выводы. Можно использовать четыре отдельных одноразрядных жидкокристаллических индикатора ИЖКЦ1-1/18 или зарубежные с металлическими выводами. Не исключено применение светодиодных индикаторов), но ток потребления при этом будет не ниже 200 mА.
При отсутствии микросхем К176ИЕ4 можно каждую из них заменить парой К176ИЕ2 и К176ИД2 или парой К561ИЕ14 и К561ИД4. Кварцевый резонатор может быть на другую частоту, но не более 3 МГц (выше 3 МГц микросхемы К176 работают плохо), но при этом придется изменить коэффициент деления делителя на D6, так чтобы на выходе была частота 10 кГц (например, если кварц на 1 МГц, то перед счетчиком D6 нужно включить еще один такой же, а импульсы на вход С D11 1 снимать не с выхода мультивибратора, а с выхода этого дополнительного счетчика.
В качестве корпуса, индикатора и печатной платы используется набор "Электронные часы ЭЧЖ-6602". Его плата доработана в соответствии с принципиальной схемой частотомера. Переключатель S2 - малогабаритный приборный поворотного типа на 6 положений (используется только три положения). Можно сделать на трех модулях переключателей ПКН-61 или использовать движковый переключатель от импортного карманного радиоприемника или использовать DIP-переключатель на три положения.
Если кварцевый генератор на D1.3 и D1.4 не будет запускаться можно попробовать подключить конденсатор на 10-1000 пФ между выводами 8-9 D1.3 и общим минусом, подобрав его емкость экспериментально.
