Как проверить частотомер в домашних условиях
Как настроить частотомер в домашних условиях
В данной статье будет рассмотрена возможность настройки самодельного частотомера в домашних условиях. Есть несколько путей реализации корректировки показаний частотомеров. Первое – это отнести соответствующий прибор на поверку в соответствующую лабораторию, скорректировать показания по прибору прошедшему поверку, изготовить приемник эталонной частоты, например такой, описание которого приводится в статье В. Полякова «Приемник эталонной частоты», опубликованной в журнале «Радио» за 1988 год №5 стр. 38. Но можно изготовить частотомер, в котором время, в течение которого будет происходить подсчет импульсов, будет задаваться вручную.
Им замерить частоту кварцевого термостатированного генератора и по этим показаниям настроить уже проверяемый частотомер. Что такое частота, частота́, это физическая величина, характеристика периодического процесса, равна количеству повторений или возникновения событий (процессов) в единицу времени. В нашем случае частота, это количество импульсов на входе частотомера за одну секунду. Вот, как раз, эту секунду и очень сложно выдержать, не имея в домашних условиях под рукой точных часов. Но сейчас есть возможность лицезреть точное время через Интернет. Можно воспользоваться данным сайтом — time100.ru. По этим часам я буду разрешать и заканчивать счет импульсов испытуемого генератора. Схема и устройство такого генератора описываются в статье «Генератор кварцевый термостатированный». Для уменьшения погрешности в измерениях считать импульсы буду тридцать дней. Для меня, живущего в деревне, по времени, затраченного на тот или иной способ калибровки прибора никакой разницы нет, за то все бесплатно. И так, в тридцати днях у нас 3600×24х30 = 2592000 секунд – вот такой у меня будет период измерения. Измеряемая частот равна 4000000Гц. Значит, за тридцатидневный период счетчик насчитает 2592000×4000000 = 10368000000000импульсов. Скорость реакции, средненькая, у человека примерно 300миллисекунд. Но здесь нам важна не скорость реакции, а постоянство ее величины. Ну, допустим, мы нажали на стоп позже, чем на пуск на 200 миллисекунд. За эти 200мс при частоте генератора 4МГц в счетчик добавиться лишних 800000 импульсов. Таким образом, после конца счета в регистрах будет число равное 10368000000000 плюс 800000 = 10368000800000. После деления этого числа на количество секунд получим значение частоты -10368000800000/2592000с = 4000000,308641975308641975308642. Отсюда следует, что при ошибке отсчета по времени, равной 0,2 секунды, ошибка в измерении частоты будет равна 0,31 герца. Это 31 герц при измеряемой частоте, равной 400 000 000Гц. Для дома уже не плохо.
Схема «ручного» частотомера приведена на рисунке 1.
Пунктиром на схеме обозначен кварцевый генератор, расположенный в отдельном корпусе, ссылка на статью о нем упомянута выше. Внешний вид устройства показан на фото ниже.
Работа схемы.
Питается частотомер напряжением пять вольт от того же генератора. При подаче напряжения питания +12В на схему генератора, появляется и напряжение пять вольт питания счетчика. После включения сначала на одну секунду загорается индикаторный светодиод HL1, затем он гаснет и включается подсветка индикатора – небольшая проверочка светодиодов. В это время программа сканирует состояние кнопки SB1 — «Старт/Стоп». При нажатии на данную кнопку снова начинает светиться светодиод HL1, в это время ждем нужного нам времени начала отсчета и отпускаем кнопку. Начинает моргать светодиод HL1. После отпускания кнопки программа активирует таймер TMR1, вход которого сконфигурирован с выводом RB6 микроконтроллера PIC16F628A. Начинается отсчет импульсов приходящих с кварцевого генератора. Кстати в качестве своего эталона частоты вы можете использовать и другие термостатированные генераторы от промышленных приборов. Хорош для этих целей профессиональный генератор опорной частоты «Гиацинт». Опорная частота данного генератора 5 мегагерц. Но данный таймер TMR1 контроллера DD1 имеет возможность считать импульсы с частотой следования до 50… 60 МГц. И так, ждем 30 дней, за несколько секунд до окончания счета нажимаем кнопку SB1. Включится подсветка индикатора и на нем появится надпись – «F – ». В нужное время отпускаем кнопку. Прекращается подсчет импульсов и через некоторое время (чем больше измеряемая частота, тем дольше считает контроллер) на дисплее индицируется частота вашего генератора в герцах. На этом программа зацикливается. Перевести программу на старт можно снятием напряжения питания и повторной его подачей.Параллельно этому процессу после окончания счета импульсов получившееся значение их числа заносится во флешь память микроконтроллера, причем запись идет слева направо от младших разрядов к старшим в шестнадцатеричной системе счисления. Таким образом, если вам не хочется ждать тридцать дней, вы можете выбрать любой другой промежуток времени, остановить счет, вынуть контроллер из платы, вставить в программатор и прочитать содержимое EEPROM. Записать шестнадцатеричное число импульсов в калькулятор компьютера, перевести в десятеричную систему и разделить на выбранный вами отрезок времени в секундах. Как вы уже догадались, что если число импульсов считывать из EEPROM памяти контроллера и самим делить на время счета, то индикатор из схемы можно и убрать. В программу контроллера заложена константа по времени счета равная 2592000 секундам. Поэтому программа корректно считает частоту внешнего генератора именно с этим отрезком времени. На фото слева на индикаторе выведено число 105558, не корректное значение частоты генератора на 4 МГц. Потому, что счет импульсов производился всего лишь девятнадцать часов. За 19 часов при частоте генератора равной точно 4МГц, счетчик насчитал бы 4000000 х 19 х 3600 = 273600000000 импульсов, ну и программа поделила это значение на введенную константу – 2592000. Получили: 273600000000/2592000 = 105555,5556. Значит частота генератора больше чем 4МГц. Во флешь память при этом записалось число 3FB4355E00h = . 273606336000. Теперь, если разделить это число на реальное время счета 19дней = 68400секунд, то получим частоту равной — 4000092,6Гц. Конечно, ошибка в измерении возможно большая, так как время счета маленькое. Правда, счетчик Ч3-57, который у меня не проверялся лет 30, отображал частоту 4000043Гц. Замер частоты генератора производился частотомером, как и положено, после двух часов работы на прогрев.
Для генератора теплоизоляции от окружающей среды не делал, просто положил его в варежку. Перед началом измерений также прогревал его в районе двух часов. Замерял частоту непосредственно на контакте inF разъема платы.
Все детали устройства размещены на небольшой печатной плате. На фото показана экспериментальная плата. У нее немного другая топология проводников.
При замере частоты данным способом обязательно застрахуйте работу устройства на предмет пропадания напряжения питания. Чтобы потом не было обидно, когда на 29 дне замера оно скоропостижно пропадет.
Удачи. К.В.Ю.