Схема простого самодельного НЧ частотомера (до 10 КГц)

Частотомер, схема которого приведена ниже, может быть использован в качестве цифровой шкалы для какого-то устройства, к примеру для лабораторного генератора звуковой частоты (ЗЧ). Он измеряет частоту от 1 до 99999 Гц. Входное напряжение сигнала должно быть не ниже 0,5-0,6V.

Но, при использовании дополнительного усилителя чувствительность можно существенно повысить. Частотомер работает по, так называемой, «медленной схеме», то есть, в нем нет ячеек памяти, и периоды измерения и индикации чередуются.

Сначала идет период измерения, равный одной секунде, затем, период индикации, так же, равный одной секунде. Во время изменения индикаторы погашены. Таким образом, при работе частотомера индикаторы моргают с периодом в две секунды (секунду горят, секунду погашены).

Схема устройства

Частотомер построен на микросхемах двух типов - CD4521 и CD4026. эти микросхемы, а так же, и кварцевый резонатор, и индикаторы можно приобрести на китайском сайте AliExpress (набираете в поиске, например, CD4521, и получаете несколько предложений). Во всяком случае, автор приобретал их именно через этот сайт, с почтовой доставкой.

Хотя, конечно же, есть и другие источники, например, радиорынки, но это более удобно жителям столичных городов. Остальным же приходится искать подходящий «посылторг». При всех достоинствах ru.aliexpress.com, таких как низкие цены и богатый ассортимент, у них есть и недостатки, - долго ждать, это связано с тем, что посылка идет из Китая, и шокирующая косноязычность перевода.

Рис. 1. Схема самодельного частотомера для измерения частот до 10 КГц.

Задающий генератор, генерирующий импульсы частой 0,5 Гц, выполнен на микросхеме D1 типа CD4521. Эта микросхема содержит логические элементы для построения схемы мультивибратора и 24-х разрядный двоичный счетчик. Мультивибратор сделан кварцевый, с кварцевым резонатором на частоту 4,194304 МГц.

В результате деления частоты в счетчике микросхемы, на её выходе Q23 (вывод 15) имеются импульсы, следующие с частотой в 0,5 Гц. Импульсы абсолютно симметричные, - единица длится точно одну секунду и ноль тоже длится точно одну секунду.

Измерительно - индикаторный счетчик выполнен на пяти микросхемах CD4026, каждая из который представляет собой десятичный счетчик со встроенным дешифратором под семисегментный светодиодный индикатор с общим катодом.

Входные импульсы нужно подавать на вывод 1. Важная особенность CD4026 в наличии в нем триггера Шмитта по входу, что, в случае с частотомером, позволяет значительно упростить схему входного усилителя-формирователя, исключив из него схему триггера Шмитта. Кроме того вход можно закрыть, подав логическую единицу на вывод 2 микросхемы. А выключить индикацию можно подав логический ноль на вывод 3.

Таким образом, чтобы начать период измерения, нужно на выводы 2 и 3 подать нули. При этом вход откроется, а индикация отключится. Чтобы начать период индикации нужно на эти же входы подать единицы, - вход закроется, а индикация включится.

Поэтому у счетчика младшего разряда (D2) выводы 3 и 2 соединены. А у остальных счетчиков выводы 2 соединены с общим минусом, чтобы их входы всегда были открыты.

Еще есть вывод 15 - обычный вход обнуления, для обнуления на него нужно подать единицу. Еще вывод 5 - вывод переноса для каскадирования, к нему подключается вход счетчика более старшего разряда.

Входной усилитель выполнен на транзисторе VТ1 по схеме ключа. Он преобразует входной сигнал в импульсы произвольной формы. Прямоугольность импульсам придает триггер Шмитта, который есть в микросхеме D2.

Диоды VD1-VD4 ограничивают величину амплитуды входного сигнала, частоту которого нужно измерить. Нагружен ключ VТ1 на резистор R3, с которого усиленный и ограниченный сигнал поступает на вход пятидекадного измерительного счетчика D2-D6, на выходах дешифраторов которого включено по одному одноцифровому семисегментному светодиодному индикатору Н1-Н5.

Транзистор VТ2 выполняет функции инвертора. Можно бы, его заменить микросхемой, например, CD4001, используя её один элемент, но это как-то не рационально.

Работает схема следующим образом. Состояние на выводе 15 D1 постоянно меняется, - одну секунду там ноль, следующую секунду - единица, так далее. Допустим, на выводе 15 D1 единица. В момент возникновения на выводе 15 D1 логической единицы цепочка R7-C7-VD5 формирует короткий импульс, который все счетчики измерительного счетчика обнуляет.

В то же время, на базу VТ2 поступает единица через R57, значит, транзистор VТ2 открыт, и напряжение на его коллекторе соответствует логическому нулю. При этом, на вывод 2 D2 и выводы 3 D2-D6 поступает логический ноль. Это открывает вход измерительного счетчика, образованного микросхемами D2-D6, и выключает индикацию.

Начинается период измерения, и на вход измерительного счетчика поступают импульсы от входа частотомера. Измерительный счетчик их считает в течение времени в одну секунду.

Затем, уровень на выводе 15 D1 меняется, теперь там ноль. Транзистор VТ2 закрывается и на его коллекторе устанавливается напряжение логической единицы. Соответственно, на вывод 2 D2 и выводы 3 D2-D5 поступает единица. Вход измерительного счетчика закрывается, и включается индикация.

Теперь в течение одной секунды будет отображаться результат измерения.

Детали и монтаж

Монтаж выполнен на макетной печатной плате. Индикаторы можно заменить любыми одиночными семисегментными светодиодными с общим катодом. Отечественных полных аналогов микросхем CD4521 и CD4026 нет.

Можно заменить на ...4521 и ...4026 других фирм (первые две-три буквы другие).

Тарзанов Э. И. РК-06-16.