Leírás
Amikor az asztalon van egy oszcillátor, egy ismeretlen kvarc vagy egy rádió VFO-ja, sokszor csak arra vagy kíváncsi, hogy ténylegesen milyen frekvencián jár. A DIY 4MHz-50MHz kristályos oszcillátor és frekvenciamérő LED készlet [XXIX.] ilyen műhelyfeladatokra építhető össze. Öt számjegyes LED-kijelzőn mutatja a mért frekvenciát, a külső bemenet pedig 1 Hz és 50 MHz közötti jelek számlálására szolgál.
A panelen külön kristálytesztelő rész is van. Ide megfelelő kvarcot lehet csatlakoztatni, a kapcsolás berezgeti, majd a számláló megmutatja a létrejövő frekvenciát. A két funkciót azonban érdemes külön kezelni: az 1 Hz-50 MHz tartomány a külső frekvenciamérő bemenetre vonatkozik.
Ez forrasztandó készlet. Az alkatrészek beültetése után nem egy díszpanel marad az asztalon, hanem egy egyszerű frekvenciaszámláló, amely oszcillátorok, vezérlőpanelek és rádiós áramkörök építésénél is elővehető. A kijelző öt számjegye jól használható leolvasást ad, de az öt számjegy önmagában nem jelent öt számjegynyi mérési pontosságot.
Mire használható a műhelyben?
Egy NE555-ös oszcillátor beállításánál például a külső kimenetet rá lehet vezetni az IN bemenetre, és azonnal látszik, merre mozdul a frekvencia az időzítőelem változtatásakor.
Ugyanez működik mikrokontrolleres áramkörnél is, ha hozzáférsz egy megfelelő szintű órajelhez vagy más periodikus jelhez. AVR, PIC vagy egy egyszerű jelforrás ellenőrzésénél gyorsan kiderül, hogy van-e jel, és körülbelül ott jár-e frekvenciában, ahol számítasz rá.
Rádiós építésnél a frekvencia-offset válik hasznossá. A mért értékhez tárolt frekvencia hozzáadható vagy abból levonható, így egy VFO mérésénél a középfrekvenciával együtt értelmezhető kijelzés állítható be.
A kristálytesztelő rész inkább gyors ellenőrzésre való. Megmutathatja, hogy egy megfelelő kvarc elindul-e a beépített oszcillátorban, és milyen frekvencia jelenik meg. ESR-t, kapacitást vagy rezonanciagörbét nem mér.
Külső frekvencia mérése
A külső jel az IN bemenetre kerül, a referencia pedig GND-re. A bemenetre legfeljebb 5 V-os jel adható. Ez az egyik pont, ahol könnyű mellényúlni. Egy 12 V-os négyszögjelet, nagyobb amplitúdójú rádiós jelet vagy negatívba lengő szinuszt nem célszerű közvetlenül rákötni. Ilyenkor előbb csillapításra, jelformálásra vagy bemenetvédelemre van szükség.
A másik határ az alsó jelszint. A biztos minimális érzékenység ~1Hz. Különösen 4 MHz alatt előfordulhat, hogy egy kis amplitúdójú jelre a kijelző 0-t mutat. Ettől maga az oszcillátor még működhet, csak a számláló bemenete nem kap elegendő szintű jelet.
Ha ilyen helyzet adódik, először a jel amplitúdóját és alakját érdemes megnézni. Egy tiszta, 0-5 V közötti négyszögjel jóval könnyebb feladat a bemenetnek, mint egy néhány száz millivoltos szinusz.
Hogyan dolgozik a frekvenciaszámláló?
A mérés kapuidős impulzusszámlálással történik. A készülék meghatározott ideig számolja a bemeneti impulzusokat, majd ebből számítja ki a frekvenciát. Alacsony frekvencián hosszabb ideig mér, hogy több információ álljon rendelkezésre. 10 kHz alatt a kapuidő 1 másodperc, 10-99,99 kHz között 0,5 másodperc, 100 kHz fölött pedig 0,25 másodperc. A tartományváltás automatikus. Nem kell külön kapcsolót állítani attól függően, hogy néhány kilohertzes vagy több megahertzes jelet mérsz. Az öt számjegyes kijelzés miatt több nagyságrend is jól leolvasható. A tizedespont helyére viszont figyelj, mert ugyanaz az öt számjegy kHz és MHz tartományban egészen más frekvenciát jelenthet.
Kvarckristály ellenőrzése
A kvarctesztelő rész egy külön oszcillátorkapcsolást használ. Ha a behelyezett kristály ebben a kapcsolásban berezeg, a frekvenciamérő megmutatja a kialakult rezgés frekvenciáját.
A DIY 4MHz-50MHz kristályos oszcillátor és frekvenciamérő LED készlet [XXIX.] kvarcteszt-tartományára a kontroller firmware oldalán két adat is szerepel: 4-48 MHz, illetve körülbelül 1-45 MHz.
Ez gyakorlati szempontból azt jelenti, hogy a panelből nem érdemes univerzális kvarcanalizátort csinálni fejben. Egy 8 vagy 16 MHz körüli, megszokott mikrovezérlős kvarc vizsgálata más feladat, mint például egy 32,768 kHz-es órakvarcé.
Az is előfordulhat, hogy egy kvarc más oszcillátorkapcsolásban működik, ebben pedig nem indul el megfelelően. Ettől a kristály még nem feltétlenül hibás.
A referencia és a pontosság
A mérés belső alapját egy 20 MHz-es referencia-kristály adja. Ehhez finombeállító trimmer is tartozik. A trimmerrel a referencia frekvenciája igazítható, ehhez viszont ismert és megfelelő pontosságú külső referenciajel kell. Találomra eltekerve könnyebb rontani a mérést, mint javítani rajta. Az öt számjegyes kijelzés tehát kijelzési felbontás. A teljes mérési pontosságot a referencia frekvenciája, stabilitása és beállítása is meghatározza.
Frekvencia-offset rádiós méréshez
A kezelőgombbal hozzáadási vagy kivonási offset programozható. Az érték a PIC EEPROM-jában megmarad kikapcsolás után is. Ez rádióvevőnél kényelmes. Ha például a helyi oszcillátor frekvenciáját méred, a középfrekvencia hozzáadásával vagy kivonásával olyan számot lehet kijelezni, amely közvetlenebbül kapcsolódik a tényleges vételi frekvenciához. Ha első bekapcsolás után minden mérés következetesen ugyanannyival eltér, az offset ellenőrzése legyen az elsők között. Ilyenkor még nem biztos, hogy a referencia szorul állításra.
Összeszerelés és első indítás
A DIY 4MHz-50MHz kristályos oszcillátor és frekvenciamérő LED készlet [XXIX.] THT (lábas) alkatrészekből épül. Praktikus sorrend a kisebb, lapos alkatrészek felől haladni a magasabbak felé: ellenállások, diódák, IC-foglalat, kondenzátorok, félvezetők, csatlakozók, majd a kijelző.
A polaritásos alkatrészeknél forrasztás előtt nézd meg még egyszer a jelölést. Diódát, elektrolit kondenzátort, tranzisztort vagy IC-foglalatot egyszerűbb elsőre jól betenni, mint egy elkészült panelből visszabontani.
A PIC-et célszerű csak a táp és a forrasztások ellenőrzése után a foglalatába tenni. Első méréshez egy ismert, néhány MHz-es, megfelelő szintű négyszögjel jó kiindulás. Ha ezt stabilan méri, utána már könnyebb kvarccal, VFO-val vagy saját oszcillátorral továbbmenni.
Konkrét felhasználási példák
- Saját NE555 vagy CD4060 oszcillátor frekvenciájának beállítása.
- Arduino, AVR vagy PIC környezetben előállított órajel ellenőrzése.
- Rádióamatőr VFO frekvenciájának mérése.
- Rövidhullámú vevő helyi oszcillátorának vizsgálata.
- Jelgenerátor kimeneti frekvenciájának egyszerű kontrollja.
- Megfelelő kvarckristály gyors működési ellenőrzése.
- Elektronikai oktatásnál a kapuidős frekvenciamérés bemutatása.
- Forrasztási gyakorlatként olyan készlet építése, amely később ténylegesen használható a műhelyasztalon.
Mire kell figyelni beüzemeléskor?
| Mire figyelj? | Mit okoz? |
|---|---|
| Legfeljebb 5 V-os a külső mérőjel? | Nagyobb vagy negatívba lengő jel károsíthatja a bemenetet. |
| Elég nagy a bemeneti jel amplitúdója? | Kis jelszintnél a számláló 0-t vagy bizonytalan értéket mutathat. |
| Külső jelet vagy kvarcot szeretnél mérni? | A két rész eltérő feladatra készült, és a frekvenciatartományuk sem kezelhető azonosként. |
| Nullázva van a frekvencia-offset? | Korábban eltárolt érték minden kijelzett eredményt ugyanannyival tolhat el. |
| Van pontos referenciajeled a kalibráláshoz? | A 20 MHz-es trimmer találomra állítása ronthatja a mérési pontosságot. |
| Megfelelő a táp polaritása? | Fordított bekötéssel az összeszerelt áramkör károsodhat. |
| Körülbelül 15 másodperc után kialszik a kijelző? | Bekapcsolt PSave módban változatlan frekvencián ez normális működés. |
| Laborpontosságot vársz a kijelzett értéktől? | A pontos laborfeladathoz kalibrált műszer szükséges! |
Vásárlás előtt ezt gondold végig
Ha főleg TTL vagy más megfelelően jelformált digitális jelek frekvenciáját szeretnéd mérni 50 MHz alatt, a feladat jól illeszkedik ehhez a kapcsoláshoz.
Nagyon kis amplitúdójú RF vagy analóg jel esetén már könnyen előkerül a bemeneti érzékenység kérdése. Beépített, számszerűen specifikált nagyérzékenységű előerősítő nincs igazolva.
A kvarcteszt jó kiegészítő műhelyfunkció, de nem helyettesíti a kvarcanalizátort. Egy kristály frekvenciáját és oszcillációját tudja vizsgálni a saját kapcsolásában, ESR-t vagy részletes rezonanciaparamétereket nem.
A 50 MHz felső mérési határ szintén valódi választóvonal. Ha VHF tartományban szeretnél dolgozni, más frekvenciaszámláló kell.
Mikor keress más megoldást?
- 50 MHz fölötti frekvencia méréséhez nagyobb sávszélességű számlálót válassz.
- Nagyon kis amplitúdójú RF jelhez előerősített bemenetű műszer célszerűbb.
- Pontosan specifikált ppm pontossághoz kalibrált referencia és komolyabb frekvenciamérő szükséges.
- 32,768 kHz-es órakvarc rendszeres vizsgálatához célzott oszcillátorkapcsolás praktikusabb.
- Kvarc ESR, kapacitás vagy rezonanciagörbe méréséhez kvarcanalizátor kell.
- Nagyfeszültségű vagy negatívba lengő jel közvetlen vizsgálatához védett, megfelelően méretezett mérőbemenetre van szükség.
Műhelytipp
Ha elkészült a panel, elsőre ne kvarccal és ne rádió VFO-val kezdj. Adj a külső bemenetre egy ismert, tiszta és megfelelő amplitúdójú jelet. Így a számláló, a kijelző és a referencia működése külön ellenőrizhető. Ha a kijelzett frekvencia nagyobb, állandó eltérést mutat, először az eltárolt offsetet nézd meg. A ZERO beállítással nullázd, és csak ezután gondolkodj a referencia-trimmer állításán.
Ez a két korrekció teljesen más feladatot végez: az offset szándékosan hozzáad vagy levon egy frekvenciát, a trimmer pedig a mérés referenciaórájának finombeállítására szolgál.
Műszaki jellemzők
| Jellemző | Érték |
|---|---|
| Kivitel: | THT forrasztókészlet |
| Külső frekvenciamérési tartomány: | 1 Hz-50 MHz |
| TavIR termékoldali kristálytartomány: | 4-48 MHz |
| Mellékelt kézikönyv kristálytartománya: | kb. 1-45 MHz |
| Kijelző: | 5 számjegyes 7-szegmenses LED |
| Mikrokontroller: | PIC16F628/PIC16F628A család |
| Referenciaoszcillátor: | 20 MHz-es kvarc |
| Referencia finombeállítása: | trimmer |
| Mérési elv: | impulzusszámlálás automatikus kapuidővel |
| 0-9,999 kHz kapuidő: | 1 s |
| 10-99,99 kHz kapuidő: | 0,5 s |
| 100-999,9 kHz kapuidő: | 0,25 s |
| 1-50 MHz kapuidő: | 0,25 s |
| Külső jel maximális bemeneti feszültsége: | 5 V |
| Frekvencia-offset: | programozható hozzáadás vagy kivonás |
| Offset tárolása: | EEPROM |
| Energiatakarékos mód: | kapcsolható |
| Kijelző kikapcsolása PSave módban: | kb. 15 s változatlan frekvencia után |
| Tápellátás: | 5 V DC vagy 9 V elem/akkumulátor |
| Panelen jelölt DC bemenet: | 5-9 V DC |
| Webshop logisztikai méret: | 10 × 10 × 2 cm |
| Webshop tömeg: | 0,10 kg |
| Nehézségi szint: | közepes |
Eddig kapott gyakori kérdések
Mérhető vele 1 Hz és 50 MHz közötti jel?
A külső IN bemenet névleges mérési tartománya 1 Hz-50 MHz. A jel amplitúdójának is megfelelőnek kell lennie, a biztos minimális érzékenység !!!
Ugyanez a tartomány vonatkozik a kvarctesztre is?
Nem. A kvarctesztelő külön oszcillátorkapcsolás. A termékoldal 4-48 MHz-et, a mellékelt kézikönyv körülbelül 1-45 MHz-et ad meg, ezért a biztos közös tartomány !!!
Mekkora jel köthető az IN bemenetre?
Legfeljebb 5 V-os jel van megadva. Nagyobb vagy negatívba lengő jelhez megfelelő védő- vagy jelformáló fokozat szükséges.
Miért mutathat 0-t egy működő oszcillátorra?
A bemeneti amplitúdó túl kicsi lehet. Különösen 4 MHz alatt szerepel erre figyelmeztetés.
Kell hozzá Arduino vagy számítógép?
Nem. A PIC önállóan végzi a számlálást és a kijelzést. Külső vezérlő csak akkor kerül képbe, ha annak valamelyik jelét szeretnéd megmérni.
Mire való az EEPROM ebben a készletben?
A programozott frekvencia-offset értéke megmarad kikapcsolás után is. Ez rádiós VFO mérésénél használható hozzáadásra vagy kivonásra.
Mi található a csomagban?
A csomag egy komplett DIY 4MHz-50MHz kristályos oszcillátor és frekvenciamérő LED készlet [XXIX.] forrasztandó alkatrészkészletet tartalmaz. A ház, USB tápkábel, külön tápegység és 9 V-os elem nincsen a csomagban.
Dokumentáció
- Beültetés a panelen szitázva
- Kristályoszcillátor frekvenciamérő készlet – leírás (angol)
Csomag
- 1x komplett KIT alkatrészekkel
Értékelések
Még nincsenek értékelések.