Els lectors atents van adonar-se que als articles de l’autor Instructables sota el sobrenom WilkoL sobre el generador de forquilla d’afinació i un rellotge amb el seu ús, només es mostra un mesurador de freqüència, i a l’article sobre el generador amb un vidre com a element de configuració de freqüència, se’n va afegir un segon i fins i tot va arribar al KDPV allà mateix. Aquesta història és sobre ell.
Em fa gràcia treballar casolans el màster comença amb l'estudi de la part teòrica, és a dir, amb l'elecció del mètode de mesura de la freqüència. En molts mesuradors de freqüència, el nombre de períodes del senyal d'entrada durant un període de temps determinat, per exemple, un segon, es compta per a això:
Aquest mètode és bo per a freqüències prou altes, però si la freqüència és baixa, no permet obtenir un nombre prou gran de dígits decimals. Per exemple, si el cicle de mesura triga un segon, llavors per a una freqüència de l’ordre de 50 Hz, hi haurà zero decimals. Voleu, per exemple, tres signes: hi ha una sortida, ampliem el cicle de mesurament a 1000 segons. Però és una cosa quan un ordinador o un telèfon intel·ligent s’alenteixen, al que tothom està acostumat, i és una altra cosa, si un comptador de freqüència també s’uneix a aquesta divertida empresa, això eliminarà completament l’usuari. En general, cal una altra manera. Però, i si mesurem el període d’oscil·lacions, així?
Així també. Preneu un senyal de la freqüència de referència, que és de diversos ordres de magnitud superior a la mesurada, i considereu quants períodes del senyal de referència passaran en un període de la mesura. Així, per exemple, amb una freqüència de referència de 10 MHz i mesurada a 50 Hz, aquesta serà de 200.000, això vol dir que el període és de 20.000,0 ms, i un microcontrolador modern (i, per cert, no gaire), si el programador "ho ensenya", amb recalcula fàcilment el període fins a una freqüència igual a 50.000 Hz. Si la freqüència augmenta a 50,087 Hz, aleshores en un període del senyal d'entrada, els períodes de l'exemplar de 199650 s'incorporen, i un canvi en el mesurador de freqüència es notarà en temps real.
Però amb aquest mètode de mesura, el nombre de decimals, al contrari, disminueix amb la creixent freqüència del senyal d’entrada. Per exemple, si és de 40 kHz, i la referència continua sent de 10 MHz, aleshores a 40-161 Hz obtenim 249 períodes de la freqüència de referència, i a 39840 Hz - 251 períodes. Funcionen com a mínim dos mesuradors de freqüència: un per a freqüències altes, que funciona de la primera manera, l’altre per a freqüències baixes, de la segona. Tot i que - espera! No és possible combinar tots dos mètodes en un mesurador de freqüència? Podeu, i el mestre explica com. Heu d’agafar un disparador ordinari D, i el símbol i la taula de veritat es donen:
L’assistent mostra quatre senyals al gràfic, el quart dels quals produeix un disparador:
El primer d’aquests senyals és la freqüència mesurada, que s’alimenta a l’entrada de rellotge del disparador D. La segona és una freqüència de referència, per exemple, de nou de 10 MHz, que requereix una gran estabilitat. El tercer és un senyal amb una freqüència de l’ordre d’1 Hz, estabilitat des de la qual no és necessària, s’aplica al mateix disparador a l’entrada D. Bé, el quart és generat pel disparador a partir del primer i el tercer de la següent manera. Quan el tercer senyal passa de zero a un, el disparador no respon immediatament a això, sinó només quan es produeix aquest interruptor amb el primer senyal posterior. Així, la part frontal d’un dels polsos del quart senyal coincideix exactament amb la part anterior d’un dels polsos del primer. A continuació, el tercer senyal, seguit pel quart, canvia a zero, al qual el microcontrolador no reacciona de cap manera, i el tercer senyal torna a passar a un, però el disparador no reacciona de nou immediatament, sinó només després del mateix canvi del primer senyal. I de nou, els fronts del primer i quart senyal coincideixen completament. I en el període complet del quart senyal s'ajusta un nombre enter de períodes del primer. Més: un tema tècnic: no oblideu que també tenim un segon senyal. El microcontrolador calcula quants períodes complets de la primera i segona senyals van caure en el període complet del quart.
Per tant, hem obtingut dos números. Per exemple, 32 i 10185892. Multiplicem 32 per 10.000.000 (freqüència de referència) i dividim per 10185892. Obtenim 31.416 Hz. Tres decimals. I la mesura continua sent precisa tant en freqüències baixes com en altes, apropant-se al model. I si voleu mesurar freqüències encara més altes, podeu afegir un divisor.
Ara hem de decidir quin microcontrolador ha d'executar el mesurador de freqüència. El mestre ja ha intentat fer-los a l’ATmega328, i fins i tot al STM32F407, amb una freqüència de rellotge de 168 MHz. Però aquesta vegada està impregnat del minimalisme i decideix comprovar si pot obtenir un resultat similar a ATtiny2313.
Té conclusions més que suficients, sobretot si utilitzeu una pantalla LED amb xip de control incorporat com MAX7219:
Un diagrama complet del dispositiu s’assembla a això:
Per obtenir impulsos rectangulars a partir d'un senyal de gairebé qualsevol forma, s'utilitza un controlador força complex per a components discrets, que conté circuits RC, un limitador de díode i etapes d'amplificador. El disparador D es troba situat a l’exterior, el senyal de la freqüència mesurada (primer) s’hi envia des del conductor, els senyals amb freqüències de 10 MHz i 1 Hz (segon i tercer respectivament) es reben del microcontrolador, el senyal de sortida (quart) es remunta al microcontrolador. El segon desencadenant serveix per generar un senyal en un punt de control. El mateix esquema PDF de l'arxiu ZIP està disponible. aquí.
Després d'haver compilat un esquema, el mestre recull un mesurador de freqüències, resulta així:
A la foto, a diferència del circuit, es mostra la bateria i el controlador de càrrega, el mestre també menciona l'estabilitzador d'impulsos, però on és, no és visible. Més tard es van afegir tots aquests components, cosa que va fer més convenient treballar amb el mesurador de freqüències. S'ha de tenir una bateria de 18650 amb protecció, els cables de soldar no són acceptables. Soldadura del compartiment o del punt.
Firmware (mentides) aquí també a l'arxiu ZIP) el mestre escriu tenint en compte la necessitat de transferir el microcontrolador del rellotge al generador de RC per treballar des del quars extern, així com la possibilitat d'assignar diverses funcions a cadascuna de les sortides del microcircuit:
Per penjar el firmware, l'assistent pren un programador en circuit d'Olimex. Es tracta d’una empresa búlgara amb un perfil proper a Adafruit.
El mestre segella la descàrrega menor a la pantalla i, a continuació, talla un forat a la coberta de la carcassa perquè es tanqui aquesta descàrrega, ja que les seves lectures eren inexactes malgrat totes les mesures preses.Això es veu afectat per les característiques de l'algorisme i per l'estabilitat no massa alta de l'oscil·lador de cristall. Per configurar-lo, el mestre connecta un mesurador de freqüències extern al punt de control amb estabilització de freqüència del generador de rellotge des del receptor GPS, després del qual estableix els 5 MHz exactes girant el condensador d’afinació (el disparador divideix la freqüència del rellotge per dos). Un mesurador de freqüències correctament ajustat proporciona la precisió necessària en el rang de freqüències mesurades des de 0,2 Hz a 2 MHz. Les dues fotos següents mostren com el mestre va aplicar el mateix senyal simultàniament als mesuradors de referència i de freqüència marcats:
