Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Переменные во времени сигналы часто используются в электронике, присутствуют во многих схемах, выполняющих самые различные задачи. Такие сигналы могут быть разной формы, амплитуды, но вот одним из самых важных их параметров является частота, измеряемая в Герцах — параметр, показывающий, сколько периодов сигнала проскакивает в одну секунду. Используемые в электронике частоты могут быть совершенно различны, начиная от низкочастотных, составляющих единицы или десятки-сотни Герц, заканчивая сверхвысокочастотными диапазонами в десятки Гигагерц — этот диапазон используется в радиосвязи, неразрушающем контроле материалов, а также различных военные радарах и сейчас активно осваивается.
Довольно часто перед рядовыми радиолюбителями встаёт задача измерения частоты сигнала в схеме — например, для настройки металлоискателя, в этом случае правильная настройка может значительно повысить чувствительность прибора. Для измерения частоты служат специальные приборы — частотомеры, они могут обладать разной чувствительностью, точностью, диапазоном измерения, но в целом можно сказать, что эти приборы довольно специфичны и далеко не всегда есть под рукой у каждого, как минимум из-за своей немалой стоимости. Измерение частоты также поддерживают некоторые навороченные модели мультиметров, и конечно же измерить частоту, а заодно увидеть амплитуду и форму сигнала можно с помощью осциллографа — но этот прибор тоже есть далеко не у каждого, к тому же осциллографы, как правило, довольно громоздки и их трудно использовать в «полевых условиях». В интернете содержится некоторое число схем различных вариантов частотомеров, как правило, с использованием микроконтроллеров, эти схемы порой соответствуют уровню фирменных частотомеров по точности. Но им также есть альтернатива, которая будет актуальна особенно для настройки металлоискателя, когда используется частотомер всего один раз — простейшая схема на 3-х германиевых транзисторах, представленная ниже. При максимальной простоте эта схема обеспечивает приемлемую точность измерения частоты, а главное, собрать её можно буквально за пару часов, используя те детали, что всегда есть под рукой.
Как можно увидеть, в схеме используются германиевые транзисторы ПНП типа, применить можно МП42Б, МП39, а также можно пробовать применить и другие аналогичные маломощные транзисторы ПНП типа — обратите внимание, они должны быть германиевыми. Хоть такие транзисторы и не выпускаются уже давно, их запасы на данной момент всё равно остаются достаточно большими — ведь советская промышленность успела выпустить огромное количество этих транзисторов, прежде, чем они станут неактуальны по сравнению с кремниевыми. Купить их можно в магазинах радиодеталей, либо на барахолках — там точно будет большой выбор германиевых полупроводников, причём цена на один такой транзистор редко превышает 10 рублей. При покупке следует обратить внимание на коэффициент усиления транзистора — дело в том, что все они были произведены довольно давно и последние несколько десятилетий просто лежали, поэтому полупроводник в них мог деградировать, проявляется это в виде сильно сниженного коэффициента усиления. Лучше всего проверять коэффициент усиления с помощью специального транзистор-тестера, но подойдёт и обычный мультиметр. Значение этого коэффициента должно составлять как минимум несколько десятков единиц, если же оно близко к нулю — транзистор работать не будет.
Контактами XT на схеме показан вход сигнала, частоту которого следует измерить — подводить сигнал нужно экранированным отрезком кабеля, желательно небольшой длины. При этом оплётка кабеля должна соединяться с контактом ХТ2, а центральная жила с сигналом должна идти на ХТ1. Хоть оплётка и считается минусовым контактом сигнала, здесь она соединяется с плюсом схемы, так как схема построена на ПНП транзисторах, такой тип схем так и называется — с положительной землёй. Хоть такая схемотехника и не очень логична, она часто использовалась в старых устройствах, так как ПНП транзисторы были распространены больше, чем НПН. Конденсаторы С1 и С3 являются разделительными, можно взять керамические либо плёночные. Конденсатор С2 — фильтр по питанию, его ёмкость можно брать в пределах 10-100 мкФ, напряжение не меньше 16 вольт, тип электролитический, при монтаже на плату следует сохранять его полярность. Все резисторы на данной схеме — обычные выводные, мощностью 0,25Вт, желательно придерживаться всех номиналов на схеме, чтобы позже не сомневаться в работоспособности схемы. Резисторы R2 и R9 являются подстроечными, нужны для настройки схемы, процесс которой будет описан позже, номинал первого можно взять в пределах 150-200 кОм, второго 1-5 кОм. Эти подстроечные резисторы устанавливаются непосредственно на плату и служат для всего лишь одной настройки схемы, после сборки — после этого вращать их не потребуется. Диоды D1 и D2 — отечественные германиевые Д9 с буквами от Е до Л, также можно пробовать ставить различные другие подобные германиевые диоды, например Д18, кремниевые же в данном случае будут не уместны. Также на схеме можно увидеть элемент в кружке с обозначением «микро А» — это микроамперметр, стрелочная головка, на которой и будет отображаться измеренная частота. Подойдёт практически любой с током полного отклонения стрелки в 50-100 мкА, наиболее предпочтительными будут крупные экземпляры, на которых большая шкала и хорошо видно результат измерения. Питается схема от напряжения 9В, потребляет небольшой ток, поэтому идеальным источником питания будет служить батарейка крона. Обратите внимание, что питать схему от того же источника, от которого питается схема с измеряемой частотой (например, металлоискатель), нельзя, так как частотомер имеет положительную землю. Также для питания частотомера подойдут различные сетевые адаптеры и трансформаторы с выпрямителями на 9В и выше. Если напряжение питания превышает 12В, то следует добавить в цепь питания резистор и стабилитрон на 9В, как это сделать, показано на схеме ниже. Стабилитрон любой мощности, резистор 300-400 Ом той же мощности 0,25Вт.
После установки стабилитрона напряжение питания всех схемы становится равным 12-30В. Вся конструкция собирается на печатной плате, рисунок которой представлен ниже. Плата не имеет каких-либо мелких элементов или тонких дорожек, а поэтому нарисовать её на текстолите можно даже маркером, либо лаком для ногтей, после чего как обычно вытравить. Такой способ хоть и даст менее красивый рисунок дорожек в конечном итоге, но зато более быстрый и простой, чем ЛУТ-метод с использованием лазерного принтера. При изготовлении платы ориентируйтесь на реальные размеры имеющихся у вас деталей, так как их посадочные места могут отличаться от изображённых на плате, особенно это касается подстроечных резисторов. Все пяточки для подключения питания, измеряемого сигнала и микроамперметра на плате подписаны (РА — микроамперметр), можно просто подпаять провода на плату, а можно и установить винтовые клеммники. При подключении микроамперметра обратите внимание, что у него имеется полярность, её необходимо строго соблюдать, иначе есть риск повредить стрелочную головку.
Несколько слов о настройке частотомера при помощи подстроечных резисторов. Первым делом после подачи на схему питания (микроамперметр при этом можно не подключать) необходимо измерить напряжение между плюсом питания и коллектором транзистора Т1, это точка соединения коллектора Т1, базы Т2, а также резисторов R2 и R3. Это напряжение должно быть равно 0,55В, установить его нужно с помощью подстроечного резистора R2. Если же напряжение не устанавливается на данном уровне, то следует проверить правильность сборки схемы, а также попробовать поменять транзисторы на другие. После того, как данное напряжение выставлено, следует приступать к калибровке частотомера с помощью резистора R9 — здесь уже понадобится подключенная с схеме стрелочная головка, и генератор импульсов с известной частотой. В качестве такого генератора удобно использовать аудио-выход телефона или компьютера с установленной программой-генераторов импульсов, при этом частоту в таких программах можно задавать в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Смысл настройки заключается в следующем — подаёт на вход частотомера сигнал определённой частоты, например, 15 000 Гц, а после этого устанавливаем резистором R9 стрелку на самое последнее деление шкалы, то есть полное отклонение. При такой калибровке максимальное отклонение стрелки частотомера будет соответствовать частоте в 15 кГц, соответственно если стрелка отклоняется на половину — частота примерно равно 7,5 кГц. Таким образом можно откалибровать частотомер на любой нужный диапазон, но следует учитывать, что схема может работать только с частотами от 10 до 30000 Гц. При проблемах с настройках можно подобрать конденсатор С3.
После настройки можно уложить весь прибор в подходящий корпус а провод для подключения измеряемого сигнала вывести наружу. Таким образом, получился крайне простой, но весьма точный и наглядный частотомер, который обязательно выручит в ту минуту, когда под рукой нет фирменного частотомера или осциллографа. Удачной сборки!
Источник (Source)
Подборки: Измеритель Схема Плата Электроника частотомер Транзистор Крона
Источник: