Частотомер построен по простой схеме с медленным измерением. Он предназначен для измерения частоты электрических сигналов до 1 МГц (верхний предел "999999 Гц"). Питается прибор от электросети, используя её для генерации опорной частоты. Габариты прибора 100x100x45 мм, корпус пластиковый. Индикация на шестиразрядном светодиодном табло. Есть режим быстрого измерения, при котором скорость измерения повышается в 10 раз, но разрешающая способность ухудшается до 10 Гц (при этом в младшем разряде постоянно индицируется "0").

Как известно, существует два типа схем частотомеров. Медленная схема — чередует периоды измерения и периоды индикации, и, при разрешающей способности в 1 Гц, суммарное время однократного измерения может быть около 2 секунд. Быстрая схема имеет ячейку памяти, и после каждого измерения обновляет в ней данные. Это позволяет сократить время измерения (при разрешающей способности в 1 Гц) до 1 секунды. Разница существенная, но требующая введения ячеек памяти, что приводит к значительному усложнению схемы и увеличению числа входящих в неё микросхем.

Если же сделать частотомер с разрешением в 10 Гц, то время измерения медленной схемы составит 0,2 секунды, быстрой — 0,1 сек, что практически незаметно (визуально, они будут работать с одной скоростью). А, так ли часто, нам приходится измерять частоту с точностью в единицы герц ? Реально это может потребоваться только при анализе АЧХ усилителя ЗЧ в нижней части спектра. Во всех остальных случаях мы, обычно, измеряем сотни герц, килогерцы.

Схема данного частотомера разработана исходя из выше изложенных соображений. Десятикратное уменьшение времени измерения достигается десятикратным увеличением опорной частоты.

Измеряемый электрический сигнал поступает на входной разъем Х1 (коаксиального типа от видеотехники). Цепь R1 VD1 VD2 ограничивает уровень сигнала, поступающего на вход усилителя-формирователя импульсов на микросхеме D1. Особенность этого усилителя — в том, что каскады усиления выполнены на логических элементах D1.1 и D1.2, выведенных, при помощи резисторов обратной связи R3 и R5 на режим линейного аналогового усиления. Наличие таких двух каскадов с большим коэффициентом усиления позволяет измерять частоту слабых сигналов, уровнем от 10 mV. Максимальный входной уровень — 30 V.

На элементах D1.3 и D1.4 выполнен триггер Шмитта, который формирует прямоугольные импульсы. Элемент D2.1 — ключевое устройство, управляющее проходом импульсов на вход декадного счетчика на D5-D10.

Устройство управления частотомера синхронизируется от электросети. Переменное напряжение "усеченной" формы с одного вывода обмотки трансформатора Т1 поступает на триггер Шмитта на элементах D2.3 и D2.4, который формирует из него импульсный сигнал частотой 50 Гц. Этот сигнал поступает на двухдекадный делитель на счетчиках D3 и D4. В результате деления частоты, на выходе D4 (при условии, что S1 находится в показанном на схеме положении) получается частота 0,5 Гц. Причем импульсы строго симметричные, — длительность положительной полуволны равна 1 сек., длительность отрицательной — так же 1 сек.

Цикл измерения выглядит так: отрицательная полуволна импульсного напряжения с выхода D4 открывает элемент D2.1, и происходит счет входных импульсов, которые через D2.1 поступают на вход счетчика на D5-D10. Затем наступает положительная полуволна, и элемент D2.1 закрывается. Счет импульсов прекращается. Одновременно открывается транзисторный ключ на VT1 и VT2. И через него подается напряжение на индикаторы Н1-Н6. Затем, снова наступает отрицательная полуволна. Но, в момент перехода уровня на выходе D4 с единицы на нуль цепь С3 R10 формирует очень короткий импульс, который инвертируется элементом D2.2 и обнуляет все шесть счетчиков D5-D10. После этого начинается следующий цикл измерения.

Таким образом, одну секунду длится измерение, и одну секунду длится индикация. Сброс счетчиков происходит в момент смены интервала индикации на интервал измерения. Если нет необходимости в индикации с точностью до единиц герц, можно переключить прибор на быструю работу. Для этого S1 переводят в противоположное, показанному на схеме, положение. При этом, секция S1.1 выключает из процесса деления частоты электросети счетчик D3, и таким образом, повышает опорную частоту до 5 Гц. Секция S1.2 отключает вход "R" счетчика младшего разряда D5 от общей цепи обнуления, подключает его к положительной шине питания, принудительно удерживая счетчик в нулевом положении. Секция S1.3 выключает D5 из процесса подсчета входных импульсов.


В таком режиме схема работает в 10 раз быстрее. Результат измерения меняется каждые 0,2 секунды, что зрительно воспринимается как незначительное дрожание света индикаторов, а реакция частотомера на изменение измеряемой частоты выглядит практически мгновенной.
Вместо микросхем К561ЛЕ5 можно использовать К1561ЛЕ5 или К176ЛЕ5. Микросхемы К176ИЕ4 нечем заменить. К561ИЕ8 можно заменить на К1561ИЕ8.

На первый взгляд может показаться, что микросхемы К561ИЕ8 можно, в данной схеме, заменить на К175ИЕ4. Действительно, и те и другие способны делить частоту на 10. Но здесь есть один нюанс. Дело в том, что микросхемы К561ИЕ8 построены таким образом, что импульсы на выходе "P" у них строго симметричны. То есть, пока К561ИЕ8 считает до 5-ти на этом выходе держится логическая единица, а с поступлением 5-го входного импульса, она меняется на нуль, который затем снова меняется на единицу с поступлением 10-го входного импульса. Микросхемы К176ИЕ4 работают иначе. Импульс на их выходе переноса ("Р") появляется одновременно с поступлением 10-го входного импульса, поэтому импульсы на выходе "Р" К176ИЕ4 крайне несимметричны и эти микросхемы в качестве D3 и D4 работать не могут.

Трансформатор питания используется готовый одноваттный силовой трансформатор китайского производства — "ALG-0-110-220-6x2". Трансформатор имеет первичную обмотку с отводом от середины (нужно использовать всю обмотку) и вторичную с отводом от середины, на каждой половине которой по 6 V (используется только одна из половин вторичной обмотки). Обмотки у этого трансформатора никак не обозначены (просто пучок разноцветных проводов), поэтому где какая обмотка можно определить только омметром. У моего экземпляра сетевое напряжение нужно подавать на черный и красный толстые провода. Низкое напряжение снимать с черного и синего тонких проводов. Но судя по тому, что лежало в куче на прилавке магазина, у разных экземпляров цвета проводов различаются, поэтому, чтобы не спалить трансформатор, лучше сначала обмотки проверить омметром.

Светодиодные индикаторы подойдут любые, имеющие общий катод, например АЛС320Б,АЛС321Б,АЛС324Б, АЛС333Б, АЛС335Б. Транзистор КТ814 можно заменить любым кремниевым транзистором средней мощности соответствующей структуры. Выпрямитель можно собрать на любых диодах, выдерживающих ток до 0,2А. Это могут быть КД209. Или использовать выпрямительный мост типа КЦ402. Диоды КД503 заменимы на КД521-КД522.

Что касается монтажа, — выполнен он немного нетрадиционным методом, но, лично для меня, привычным. В качестве основы используется лист плотного картона (ДВП). На его наклеены "вверх ногами" все микросхемы, а также другие крупные элементы (кроме трансформатора питания, переключателей S1-S2 и входного разъема). Перед наклейкой на пузе каждой микросхемы нужно подписать её позиционное обозначение и отметить её первый вывод. Индикаторы расположены вертикально, и приклеены к картону узкими торцами, а так же склеены между собой широкими торцами.

Все соединения между деталями выполняются либо непосредственной пайкой выводов, либо при помощи обмоточного провода типа ПЭВТ сечением 0,2-0,35 мм. Провод ПЭВТ удобен тем, что его изоляция обгорает под действием паяльника, и, к тому же, имеет свойства флюса. После монтажа и налаживания эта картонка промазывается с обратной, от монтажа, стороны там же клеем, и помещается в корпус. Силовой трансформатор привинчен к стенке коробки. Для входного разъема и переключателей S1 и S2 в коробке просверлены отверстия. S1 - тумблер, S2 - ПКН-62. S2 крепится двумя болтами к передней панели коробки. Расположение основных деталей в корпусе показано на рисунке 2.

Противникам такого способа хочу заметить, что мне, лично, всегда портили удовольствие от творчества две вещи — намотка трансформаторов и химические процессы при травлении печатной платы. В общем, это дело вкуса. В конце концов, радиолюбительство — это хобби, а не повседневная работа.
В процессе налаживания схемы желательно подобрать минимальную емкость С3, при которой частотомер уверенно работает (но не менее 10 пФ).

В том случае, если даже при большой емкости С3 (100 пФ) наблюдаются сбои в работе счетчиков D5-D10, нужно методом исключения найти дефектный счетчик (дающий ложные тонкие импульсы на выходе "Р") и либо заменить его, либо попробовать подавить эти импульсы за шунтировав его выход ИР" конденсатором на 10-50 пФ.