6th
Июл

Частотомер 1..9999999 Гц на счетчиках HCF4026BEY

Автор: admin | Рубрика: Автоматика, схемы для быта, Измерительная техника, Микроконтроллеры

Сейчас радиолюбителям стала доступна зарубежная элементная база, а, подчас, она бывает даже доступнее отечественной. Вот пример, — искал счетчики К176ИЕ4 чтобы сделать простенький частотомер, а нашел -HCF4026BEY. И вот что из этого вышло…
Микросхема HCF4026BEY является представителем высокоскоростной КМОП-логики. С К174ИЕ4 её роднит только функциональный состав, и то не во всем. HCF4026BEY содержит десятичный счетчик и дешифратор для работы на светодиодный семисегмент-ный индикатор с общим катодом. Входные импульсы нужно подавать на вход С (выв. 1). Важная особенность данного входа в наличии на нем триггера Шмитта, что, в случае с частотомером, позволяет значительно упростить схему входного усилителя-формирователя, исключив из него схему триггера Шмитта. В простейшем случае можно ограничиться обычным транзисторным ключом. Но и это не все. Вход С счетчика можно закрыть подав логическую единицу на вывод 2 микросхемы. Таким образом, внешнее ключевое устройство, пропускающее импульсы на вход счетчика в период измерения, уже тоже не нужно.
Выключить индикацию можно подав логический ноль на вывод 3.
ЧАСТОТОМЕР
Таким образом, схема устройства управления классического частотомера существенно упрощается. На рисунке 1 приводится экспериментальная схема частотомера, измерительный счетчик которого выполнен на микросхемах HCF4026BEY, а остальная часть на CD40. Частотомер может измерять частоту от 1 Гц до 10 МГц (до 9999999 Гц). При питании от источника 12V это максимальная входная частота для HCF4026BEY.
Входной усилитель выполнен на транзисторе VT1 по схеме ключа. Он преобразует входной сигнал в импульсы произвольной формы. Прямоугольность импульсам придает триггер Шмитта, имеющийся на входе С внутри микросхемы D4. Диоды VD1-VD4 ограничивают величину амплитуды входного сигнала, частоту которого нужно измерить. Нагружен ключ VT1 на резистор R3, с которого усиленный и ограниченный сигнал поступает на вход семидекадного измерительного счетчика D4-D10.
Генератор опорных импульсов сделан на микросхеме D1, — CD4060B. Это уже хорошо известная микросхема, состоящая из многоразрядного двоичного счетчика и инверторов для построения мультивибратора на RC-цепи или на кварцевом резонаторе. В данном случае используется резонатор на 32768 Гц, -стандартный часовой резонатор. При делении его частоты на 8192 (снята с выхода с весовым коэффициентом 4096) на выводе 2 D1 получается частота 4 Гц. Эта частота поступает на схему управления, состоящую из десятичного счетчика D2 и двух RS-триг-геров на микросхеме D3.
Работает схема управления нижеследующим образом. Допустим счетчик D2 был в нулевом положении. Логическая единицы с его вывода 3 обнуляет все счетчики D4-D10. Далее, с приходом очередного импульса, на его выводе 2 появляется единица. Она переключает RS триггер D3.1-D3.2 в состояние с логическим нулем на выходе D3.1. Этот нуль поступает на вывод 2 D4 и открывает вход счетчика D4. В течение ближайших четырех импульсов, поступающих от D1 (то есть, в течение одной секунды), будет происходить счет импульсов измеряемой частоты. Затем, с приходом 4-го импульса, возникнет логическая единица на выводе 10 D2. Эта единица установит триггер D3.1-D3.2 в состояние логической единицы. Вход счетчика D4 будет закрыт, — на этом завершится время измерения. А триггер D3.3-D3.4 будет установлен в состояние логической единицы на выходе D3.4. Эта единица поступит на выводы 3 всех микросхем D4-D10 и разрешает индикацию. Индикаторы зажигаются и показывают результат измерения. Индикация прекращается с приходом 9-го импульса. Триггер D3.3-D3.4 возвращается в исходное положение и выключает индикацию. Затем, D2 устанавливается в ноль, и весь процесс повторяется.
Таким образом, частотомер работает по, так называемой, медленной схеме, в которой периоды измерения и индикации разнесены по времени. Период измерения составляет одну секунду, период индикации чуть больше, -1,25 секунды.
Теперь подробнее о деталях. Кварцевый резонатор часовой на частоту 32768 Гц. Вместо него можно использовать импортный часовой резонатор на 16384 Гц (такие резонаторы бывают в китайских кварцевых будильниках), но частоту 4 Гц нужно будет снимать не с 2-го вывода D1, а с 1-го. Микросхему CD4060B можно заменить другим аналогом типа хх4060 (например, NJM4060) или заменить схемой из счетчика К561ИЕ16 и отдельного мультивибратора на любой КМОП микросхеме с числом инверторов не менее двух. Можно даже использовать микросхему К176ИЕ12 в типовой схеме включения, снимая импульсы частотой 2 Гц с её вывода 6. Но. при этом нужно будет соединенные вместе выводы 6 и 8 D3 отключить от вывода 10 D2, и подключить к выводу 4 D2. А продолжительность индикации станет в два раза больше.
Микросхему CD4017B можно заменить другим аналогом типа хх4017, либо отечественной микросхемой К561ИЕ8 или К176ИЕ8.
Микросхема CD4001B — прямой аналог нашей К561ИЕ5, или К176ИЕ5.
Следует знать, что у микросхемы HCF4026BEY есть довольно много аналогов, но, к сожалению, не полных. HCF4026BEY относится к высокоскоростной логике КМОП, поэтому данный частотомер может измерять частоту до 10 МГц. Если же вам посчастливится приобрести микросхему CD4026, которая по выводам и схеме включения полностью аналогична HCF4026BEY, — знайте, что прибор не сможет измерять частоты более 2 МГц, так как CD4026, согласно паспортным данным, на частотах более 2 МГц работать не может.
Семисегментные светодиодные индикаторы можно использовать любые, важно только чтобы они были с общим катодом. Если же вы располагаете индикаторами исключительно с общим анодом, — нужно будет сделать промежуточные транзисторные ключи — инверторы, что существенно усложнит схему (во всяком случае по числу корпусов полупроводников).
Резисторы R6-R54 можно и не устанавливать, — на выходах микросхем HCF4026BEY имеются какие-то токоограничительные схемы, но яркость свечения сегментов индикатора получается неравномерной. Так что с резисторами и индикация лучше и меньше нагрев корпусов HCF4026BEY.
Схема входного узла частотомера — примитивная, и лучше её заменить каким-то более совершенным узлом, обеспечивающим большую чувствительность. В литературе есть множество описаний различных частотомеров, и подходящий узел найти можно. При этом совсем не обязательно чтобы в схеме узла был триггер Шмитта, — он есть в микросхеме HCF4026BEY, и здесь достаточно ограничиться только усилителем-ограничителем, фомирующим импульсы произвольной формы.
Питаться частотомер может от лабораторного источника напряжением 12V.
Думаю, микросхемам HCF4026BEY, или другим хх4026, можно найти применение практически во всех схемах, где должны работать уже давно снятые с производства К176ИЕ4, то есть везде, где нужен десятичный счетчик с выходом на цифровой семи-сегментный индикатор.
Иванов А.

Оставьте свой отзыв о схеме

Вы должны войти, чтобы оставлять комментарии.