Oppmerksomme lesere la merke til at i artiklene til forfatteren Instructables under kallenavnet WilkoL om innstillingsgaffelgeneratoren og en klokke med dens bruk, bare en frekvensmåler vises, og i artikkelen om generatoren med et glass som frekvensinnstillingselement, ble en annen lagt til den, og han kom til og med på KDPV der. Denne historien handler om ham.
Jeg er glad for å jobbe homebrew kvist mesteren begynner med studiet av den teoretiske delen, nemlig med valget av metoden for å måle frekvens. I mange frekvensmålere telles antall perioder for inngangssignalet i en viss periode, si ett sekund, for dette:
Denne metoden er bra for høye nok frekvenser, men hvis frekvensen er lav, tillater den ikke å få et tilstrekkelig stort antall desimaler. Hvis målesyklusen for eksempel tar ett sekund, vil det for en frekvens i størrelsesorden 50 Hz være null desimaler. Du vil for eksempel ha tre skilt - det er en vei ut, vi utvider målesyklusen til 1000 sekunder. Men det er en ting når en PC eller en smarttelefon bremser, som alle i det minste er vant til, og det er en annen ting - hvis en frekvensmåler også blir med i dette morsomme selskapet, vil dette slå brukeren helt ut av seg selv. Generelt trengs en annen måte. Men hva hvis vi måler svingningsperioden, sånn?
Gjør det også. De tar et signal om referansefrekvensen, som er flere størrelsesordener høyere enn den målte, og vurderer hvor mange perioder av referansesignalet som vil passere i en periode av den målte. Så for eksempel ved en referansefrekvens på 10 MHz og målt til 50 Hz, vil dette være 200 000. Dette betyr at perioden er 20 000,0 ms, og en moderne (og forresten ikke veldig) mikrokontroller, hvis programmereren "lærer" det, med beregner enkelt perioden til en frekvens lik 50 000 Hz. Hvis frekvensen øker til 50,087 Hz, vil i løpet av en periode av inngangssignalet 199650 perioder med eksemplet passe inn, og en slik endring vil frekvensmåleren merke i sanntid.
Men med denne målemetoden synker antallet desimaler tvert imot med økende frekvens på inngangssignalet. For eksempel, hvis det er 40 kHz, og referansen fremdeles er 10 MHz, får vi ved 40-161 Hz 249 perioder av referansefrekvensen, og ved 39840 Hz - 251 perioder. Minst to frekvensmålere er i orden: en for høye frekvenser, som fungerer på den første måten, den andre for lave frekvenser, i den andre. Skjønt - vent! Er det ikke mulig å kombinere begge metodene i en frekvensmåler? Det kan du, og mesteren forteller hvordan. Du må ta en vanlig D-trigger, så blir symbolet og sannhetstabellen gitt:
Veiviseren viser fire signaler på kartet, hvorav den fjerde gir en trigger:
Den første av disse signalene er den målte frekvensen, den mates til klokkeinngangen til D-triggeren. Det andre er en referansefrekvens, for eksempel igjen på 10 MHz, noe som krever høy stabilitet. Den tredje er et signal med en frekvens i størrelsesorden 1 Hz, hvor stabilitet ikke er nødvendig i det hele tatt, den blir påført den samme utløseren ved inngang D. Vel, den fjerde genereres av avtrekkeren fra den første og den tredje som følger. Når det tredje signalet bytter fra null til ett, reagerer ikke utløseren øyeblikkelig på dette, men bare når en slik bryter skjer med det første signalet etter det. Dermed sammenfaller fronten til en av pulsen til det fjerde signalet nøyaktig med fronten til en av pulsen til det første. Deretter bytter det tredje signalet, etterfulgt av det fjerde, til null, som mikrokontrolleren ikke reagerer på på noen måte, så bytter det tredje signalet tilbake til det ene, men utløseren reagerer ikke på det igjen umiddelbart, men bare etter samme bytte av det første signalet. Og igjen faller frontene til det første og fjerde signalet helt sammen. Og i hele perioden av det fjerde signalet passer et helt antall perioder av det første. Videre - en teknisk sak: ikke glem at vi også har et nytt signal. Mikrokontrolleren beregner hvor mange fulle perioder med det første og andre signalet som falt i hele den fjerde perioden.
Så vi har to tall. For eksempel 32 og 10185892. Multipliser 32 med 10.000.000 (referansefrekvens) og del med 10185892. Vi får 31.416 Hz. Tre desimaler. Og målingen forblir nøyaktig både ved lave frekvenser og ved høye nærmer seg modellen. Og hvis du måler enda høyere frekvenser, kan du legge til en skillelinje.
Nå må vi bestemme hvilken mikrokontroller som skal kjøre frekvensmåleren. Mesteren har allerede prøvd å lage dem på ATmega328, og til og med på STM32F407, med en klokkefrekvens på 168 MHz. Men denne gangen er han gjennomsyret av minimalisme og bestemmer seg for å sjekke om han kan få et lignende resultat på ATtiny2313.
Han har mer enn nok konklusjoner, spesielt hvis du bruker en LED-skjerm med en innebygd driverbrikke som MAX7219:
Et komplett enhetsdiagram ser slik ut:
En ganske kompleks driver for diskrete komponenter, som inneholder RC-kretser, en diodebegrenser og forsterkertrinn, brukes til å oppnå rektangulære pulser fra et signal med nesten hvilken som helst form. D-utløseren er plassert utenfor, signalet om den målte frekvensen (først) blir ført til den fra driveren, signalene med frekvenser på henholdsvis 10 MHz og 1 Hz (henholdsvis andre og tredje) mottas fra mikrokontrolleren, utgangssignalet (fjerde) går tilbake til mikrokontrolleren. Den andre slike utløseren tjener til å generere et signal på et kontrollpunkt. Det samme PDF-skjemaet i ZIP-arkivet er tilgjengelig. her.
Etter å ha samlet et diagram, samler masteren en frekvensmåler på det, viser det seg slik:
I bildet, i motsetning til kretsen, vises batteriet og ladekontrolleren, er pulsstabilisatoren også nevnt av masteren, men hvor den er, er den ikke synlig. Alle disse komponentene ble lagt til senere, noe som gjorde arbeidet med frekvensmåleren mer praktisk. Et 18650-batteri bør tas med beskyttelse, loddetråder til det er uakseptabelt. Enten kupeen eller punktsveising.
Firmware (løgner her også i ZIP-arkivet) skriver masteren og tar hensyn til behovet for å overføre mikrokontrolleren fra klokken til RC-generatoren til å fungere fra ekstern kvarts, samt muligheten for å tilordne forskjellige funksjoner til hver av utgangene til mikrokretsen:
For å laste opp firmware, tar veiviseren en in-circuit programmerer fra Olimex. Dette er et bulgarsk selskap med en profil nær Adafruit.
Skipsføreren forsegler den mindre utladningen på skjermen, og kutter deretter et hull i dekselet til huset slik at dette utladet blir lukket, siden målingene av dem var unøyaktige til tross for alle tiltak som ble gjort.Dette påvirkes av funksjonene i algoritmen, og ikke for høy temperaturstabilitet til krystalloscillatoren. For å sette den opp kobler masteren en ekstern frekvensmåler til kontrollpunktet med frekvensstabilisering av klokkegeneratoren fra GPS-mottakeren, hvoretter den stiller nøyaktig 5 MHz ved å vri tuningkondensatoren (utløseren deler klokkefrekvensen med to). En riktig innstilt frekvensmåler gir den nødvendige nøyaktigheten i området målte frekvenser fra 0,2 Hz til 2 MHz. Følgende to bilder viser hvordan masteren brukte samme signal samtidig på referanse- og verifiserte frekvensmålere:
