Uzmanīgi lasītāji pamanīja, ka autora rakstos ar segvārdu WilkoL par tūninga dakšiņu un pulksteni ar tā izmantošanu tiek parādīts tikai viens frekvences mērītājs, un rakstā par ģeneratoru ar stiklu kā frekvences iestatīšanas elementu tam tika pievienots otrs, un viņš pat nokļuva KDPV. Šis stāsts ir par viņu.
Esmu priecīgs strādāt mājās gatavots maģistrs sāk ar teorētiskās daļas izpēti, proti, ar frekvences mērīšanas metodes izvēli. Daudzos frekvences mērītājos tiek ieskaitīts ieejas signāla periodu skaits noteiktā laika posmā, teiksim, viena sekunde:
Šī metode ir piemērota pietiekami augstām frekvencēm, bet, ja frekvence ir zema, tā neļauj iegūt pietiekami lielu decimālzīmju skaitu. Piemēram, ja mērīšanas cikls ilgst vienu sekundi, tad ar frekvenci 50 Hz būs nulle aiz komata. Jūs vēlaties, piemēram, trīs zīmes - ir izeja, mēs pagarinām mērīšanas ciklu līdz 1000 sekundēm. Bet tā ir viena lieta, kad palēninās datora vai viedtālruņa darbība, pie kuras visi vismaz ir pieraduši, un tā ir pavisam cita lieta - ja frekvences mērītājs pievienojas arī šai jautrajai kompānijai, tas lietotāju pilnībā atbrīvos no sevis. Kopumā ir vajadzīgs cits veids. Bet kā būtu, ja mēs izmērītu svārstību periodu?
Tā arī dariet. Viņi ņem atskaites frekvences signālu, kas ir par vairākiem lielumiem lielāks nekā izmērītais, un apsver, cik daudz atsauces signāla paies vienā izmērītā perioda laikā. Tā, piemēram, ar atsauces frekvenci 10 MHz un mērot 50 Hz, tas būs 200 000. Tas nozīmē, ka periods ir 20 000,0 ms, un moderns (un, starp citu, ne pārāk) mikrokontrolleris, ja programmētājs to “māca”, ar viegli pārrēķina periodu līdz frekvencei, kas vienāda ar 50 000 Hz. Ja frekvence palielinās līdz 50,087 Hz, tad vienā ieejas signāla periodā iederas 199650 piemēru periodi un šādas izmaiņas frekvences mērītājā pamanīs reālā laikā.
Bet, izmantojot šo mērīšanas metodi, zīmju aiz komata skaits, tieši pretēji, samazinās, palielinoties ieejas signāla frekvencei. Piemēram, ja tas ir 40 kHz un atsauces signāls joprojām ir 10 MHz, tad pie 40–161 Hz mēs iegūstam 249 atsauces frekvences periodus, bet pie 39840 Hz - 251 periodus. Vismaz divi frekvences mērītāji ir kārtībā: viens augstām frekvencēm, kas darbojas pirmajā veidā, otrs - zemām frekvencēm, otrajā. Lai gan - pagaidiet! Vai nav iespējams apvienot abas metodes vienā frekvences mērītājā? Jūs varat, un kapteinis stāsta, kā. Jums jāņem parasts D sprūds, tad tiek dots tā simbols un patiesības tabula:
Vednis diagrammā parāda četrus signālus, no kuriem ceturtais rada sprūdu:
Pirmais no šiem signāliem ir izmērītā frekvence; tas tiek padots uz D sprūda pulksteņa ieeju. Otrais ir atsauces frekvence, piemēram, atkal 10 MHz, kurai nepieciešama augsta stabilitāte. Trešais ir signāls ar frekvenci 1 Hz, no kura stabilitāte vispār nav nepieciešama, tas tiek pielietots vienam un tam pašam sprūdam pie ieejas D. Nu, ceturto ģenerē sprūda no pirmā un trešā šādi. Kad trešais signāls pārslēdzas no nulles uz vienu, sprūda uz to nekavējoties nereaģē, bet tikai tad, kad šāds pārslēgs notiek ar pirmo signālu pēc tam. Tādējādi viena no ceturtā signāla impulsiem precīzi sakrīt ar viena no pirmā impulsa priekšpuses. Tad trešais signāls, kam seko ceturtais, pārslēdzas uz nulli, uz kuru mikrokontrollers nekādā veidā nereaģē, tad trešais signāls pārslēdzas atpakaļ uz vienu, bet sprūda uz to atkal nereaģē tūlīt, bet tikai pēc tāda paša pirmā signāla pārslēgšanas. Un atkal pirmā un ceturtā signāla frontes pilnīgi sakrīt. Un visā ceturtajā signālā der vesels skaitlis pirmo periodu skaits. Tālāk - tehniska lieta: neaizmirstiet, ka mums ir arī otrs signāls. Mikrokontrolieris aprēķina, cik daudz pirmā un otrā signāla pilni periodi samazinājās pilnā ceturtā perioda laikā.
Tātad, mēs saņēmām divus numurus. Piemēram, 32 un 10185892. Reiziniet 32 ar 10 000 000 (atsauces frekvence) un daliet ar 10185892. Mēs iegūstam 31,416 Hz. Trīs zīmes aiz komata. Mērīšana joprojām ir precīza gan zemās frekvencēs, gan augstās, tuvojoties modelim. Un, ja jums ir nepieciešams izmērīt vēl augstākas frekvences, varat pievienot dalītāju.
Tagad mums jāizlemj, kuram mikrokontrolleram darbināt frekvences mērītāju. Meistars jau ir mēģinājis tos padarīt uz ATmega328 un pat uz STM32F407, darbinot ar 168 MHz takts frekvenci. Bet šoreiz viņu nomoka minimālisms un nolemj pārbaudīt, vai viņš var iegūt līdzīgu rezultātu arī ATtiny2313.
Viņam ir vairāk nekā pietiekami secinājumu, it īpaši, ja jūs izmantojat LED displeju ar iebūvētu draivera mikroshēmu, piemēram, MAX7219:
Pilnīga ierīces shēma izskatās šādi:
Lai iegūtu taisnstūra impulsus no gandrīz jebkuras formas signāla, tiek izmantots diezgan sarežģīts diskrētu komponentu draiveris, kas satur RC shēmas, diodes ierobežotāju, pastiprinātāja pakāpes. D-sprūda atrodas ārpusē, no vadītāja tam tiek padots izmērītās frekvences (pirmais) signāls, signāli ar frekvencēm 10 MHz un 1 Hz (attiecīgi otrajā un trešajā) tiek saņemti no mikrokontrollera, izejas signāls (ceturtais) iet atpakaļ uz mikrokontrolleri. Otrais šāds sprūds kalpo signāla ģenerēšanai kontrolpunktā. Tāda pati PDF shēma ir pieejama ZIP arhīvā. šeit.
Apkopojis diagrammu, meistars uz tās savāc frekvences mērītāju, izrādās šādi:
Fotoattēlā atšķirībā no shēmas ir parādīts akumulators un uzlādes kontrolieris, arī impulsa stabilizatoru min meistars, bet kur tas atrodas, tas nav redzams. Visi šie komponenti tika pievienoti vēlāk, kas padarīja darbu ar frekvences mērītāju ērtāku. 18650 akumulators jāņem ar aizsardzību, pie tā pievadīšanas stieples ir nepieņemamas. Vai nu nodalījums, vai punktmetināšana.
Programmaparatūra (melo šeit arī ZIP arhīvā) kapteinis raksta, ņemot vērā nepieciešamību pārvietot mikrokontrolleri no pulksteņa uz RC ģeneratoru darbam no ārējā kvarca, kā arī iespēju katram mikroshēmas izvadam piešķirt dažādas funkcijas:
Lai augšupielādētu programmaparatūru, vednis ņem iebūvētu programmētāju no Olimex. Šis ir Bulgārijas uzņēmums, kura profils ir tuvu Adafruit.
Galvenā izlāde vismazāk aizzīmogo displeju un pēc tam izgriež caurumu korpusa apvalkā tā, lai šī izlāde būtu aizvērta, jo, neraugoties uz visiem veiktajiem pasākumiem, tās rādījumi bija neprecīzi.To ietekmē algoritma īpašības un kristāla oscilatora ne pārāk augstā temperatūras stabilitāte. Lai to iestatītu, kapteinis savieno ārēju frekvences mērītāju ar kontrolpunktu ar pulksteņa ģeneratora frekvences stabilizāciju no GPS uztvērēja, pēc tam tas, iestatot precīzu 5 MHz, pagriežot tuning kondensatoru (sprūda dala pulksteņa frekvenci dalās ar divām). Pareizi noregulēts frekvences mērītājs nodrošina nepieciešamo precizitāti izmērīto frekvenču diapazonā no 0,2 Hz līdz 2 MHz. Nākamajās divās fotogrāfijās parādīts, kā kapteinis vienlaikus piemēroja to pašu signālu atsauces un pārbaudītajiem frekvences mērītājiem:
