Внимателните читатели забелязаха, че в статиите на автора Instructables под псевдонима WilkoL относно генератора на настройките на вилицата и часовник с неговото използване е показан само един честотен измервател, а в статията за генератора със стъкло като елемент за настройка на честотата, към него е добавен втори и той дори е попаднал на KDPV там. Тази история е за него.
Радвам се, че работя самоделна клонка капитанът започва с проучване на теоретичната част, а именно с избора на метод за измерване на честотата. В много честотни измерватели броят на периодите на входния сигнал за определен период от време, да речем една секунда, се отчита за това:
Този метод е добър за достатъчно високи честоти, но ако честотата е ниска, той не позволява да се получи достатъчно голям брой десетични знаци. Например, ако цикълът на измерване отнеме една секунда, то за честота от порядъка на 50 Hz, ще има нули десетични знаци. Искате например три знака - има изход, удължаваме цикъла на измерване до 1000 секунди. Но е едно, когато компютър или смартфон се забави, с което всички поне са свикнали, и е съвсем друго нещо - ако честотен измервател също се присъедини към тази забавна компания, това напълно ще извади потребителя от себе си. Като цяло е необходим друг начин. Но какво ще стане, ако измерим периода на трептения, така?
Така направете и вие. Вземете сигнал с референтната честота, която е с няколко порядъка по-висока от измерената, и помислете колко периоди от референтния сигнал ще преминат за един период от измереното. Така например, с референтна честота 10 MHz и измерена на 50 Hz, това ще бъде 200 000. Това означава, че периодът е 20 000,0 ms, а модерен (и между другото, не много) микроконтролер, ако програмистът го „преподава“, с лесно преброява периода до честота, равна на 50 000 Hz. Ако честотата се увеличава до 50.087 Hz, тогава за един период от входния сигнал се вписват 199650 периоди на примерния пример и такава промяна на честотния измервател ще забележите в реално време.
Но с този метод на измерване броят на десетичните знаци, напротив, намалява с увеличаване на честотата на входния сигнал. Например, ако е 40 kHz, а референтната все още е 10 MHz, тогава при 40-161 Hz получаваме 249 периода от референтната честота, а при 39840 Hz - 251 периоди. Работят най-малко два честотни брояча: единият за високи честоти, работещ по първия начин, другият за ниските честоти, във втория. Въпреки че - изчакайте! Не е ли възможно да се комбинират и двата метода в един честотен метър? Можете, а господарят казва как. Трябва да вземете обикновен D-тригер, след това се дават неговият символ и таблицата за истинност:
Помощникът показва четири сигнала на диаграмата, четвъртият от които произвежда задействане:
Първият от тези сигнали е измерената честота, тя се подава към тактовия вход на D-тригера. Втората е референтна честота, например отново 10 MHz, което изисква висока стабилност. Третият е сигнал с честота от порядъка на 1 Hz, стабилността от която изобщо не се изисква, той се прилага към същия тригер на вход D. Е, четвъртият се генерира от спусъка от първия и третия, както следва. Когато третият сигнал превключи от нула към един, спусъкът не реагира веднага на това, а само когато такъв превключва се случи с първия сигнал след това. По този начин предната част на един от импулсите на четвъртия сигнал съвпада точно с предната част на един от импулсите на първия. Тогава третият сигнал, последван от четвъртия, преминава към нула, на което микроконтролерът не реагира по никакъв начин, след това третият сигнал се връща обратно към един, но спусъкът не реагира на него отново веднага, а само след същото превключване на първия сигнал. И отново фронтовете на първия и четвъртия сигнал напълно съвпадат. И в пълния период на четвъртия сигнал се вписва цял брой периоди от първия. По-нататък - технически въпрос: не забравяйте, че имаме и втори сигнал. Микроконтролерът изчислява колко пълни периоди на първия и втория сигнал са паднали през целия период на четвъртия.
И така, получихме две числа. Например 32 и 10185892. Умножете 32 на 10 000 000 (референтна честота) и разделете на 10185892. Получаваме 31.416 Hz. Три десетични знака. И измерването остава точно както при ниски честоти, така и при високи, приближаващи се до модела. И ако трябва да измерите още по-високи честоти, можете да добавите разделител.
Сега трябва да решим на кой микроконтролер да работи честотен уред. Майсторът вече се е опитал да ги направи на ATmega328 и дори на STM32F407, работещи на тактова честота 168 MHz. Но този път той е пропита с минимализъм и решава да провери дали може да получи подобен резултат на ATtiny2313.
Той има повече от достатъчно изводи, особено ако използвате LED дисплей с вграден драйвер чип като MAX7219:
Цялата схема на устройството изглежда така:
За получаване на правоъгълни импулси от сигнал с почти всякаква форма се използва доста сложен драйвер за отделни компоненти, съдържащ RC вериги, диоден ограничител и степени на усилвател. D-тригърът е разположен отвън, сигналът на измерената честота (първо) се подава към него от драйвера, сигналите с честоти 10 MHz и 1 Hz (съответно втори и трети) се получават от микроконтролера, изходният сигнал (четвърти) се връща към микроконтролера. Вторият такъв спусък служи за генериране на сигнал в контролна точка. Същата PDF схема в ZIP архива е налична. тук.
След като състави диаграма, капитанът събира честотен метър върху него, се оказва така:
На снимката, за разлика от веригата, са показани контролерът на батерията и заряда, стабилизаторът на импулсите също се споменава от главния, но където е, не се вижда. Всички тези компоненти бяха добавени по-късно, което направи работата с честотния уред по-удобна. 18650 батерия трябва да се вземе със защита, запояване на проводници към нея е недопустимо. Или в отделението, или на място заваряване.
Фърмуер (лъжи) тук също в ZIP архива) главният пише, като взема предвид необходимостта от прехвърляне на микроконтролера от часовника към RC генератора, за да работи от външен кварц, както и възможността за възлагане на различни функции на всеки от изходите на микросхемата:
За да качи фърмуера, съветникът взема вграден програмист от Olimex. Това е българска компания с профил, близък до Adafruit.
Главният запечатва малкия разряд на дисплея и след това изрязва дупка в капака на корпуса, така че този разряд да бъде затворен, тъй като показанията му са били неточни въпреки всички предприети мерки.Това се влияе от характеристиките на алгоритъма и не твърде висока температурна стабилност на кристалния осцилатор. За да го настрои, главният свързва външен честотен измервател към контролната точка с честотна стабилизация на тактовия генератор от GPS приемника, след което той задава точните 5 MHz чрез завъртане на кондензатора за настройка (спусъка разделя честотата на часовника на две). Правилно настроен честотен измервател осигурява необходимата точност в обхвата на измерените честоти от 0,2 Hz до 2 MHz. Следните две снимки показват как капитанът прилага същия сигнал едновременно към референтните и проверени честотни измервателни уреди:
