Modul jednoduchého čítače - měřiče frekvence - vznikl jako vedlejší produkt při výrobě nízkofrekvenčního generátoru funkcí. Původním záměrem bylo vytvořit malý modul, který by pomocí LED displeje zobrazoval nastavovanou frekvenci.
Opět jde o jednoduchou konstrukci. Při její stavbě je ale využit mikrořadič firmy Microchip, je nutné tedy mít přístup k programátoru těchto obvodů (nebo alespoň znát někoho, kdo vám program do obvodu naprogramuje).
| Napájecí napětí: | 8 až 20 V= |
| Odběr proudu: | max. 80 mA |
| Max. vstupní kmitočet: | 4 MHz |
| Vstupní citlivost: | cca 80 mV (pro 10 Hz až 1 MHz) |
| cca 500 mV (pro 4 Hz až 4 MHz) | |
| Vstupní odpor: | asi 100 kOhm; |
V současné době by skládání čítače z jednotlivých hradel, děliček a klopných obvodů bylo trochu sebemrskačské :-). Pro takový účel se je vhodné použít nějaký specializovaný integrovaný obvod nebo ještě lépe vhodný mikrořadič. Stavba čítače ze standardních obvodů logiky má opodstatnění v případě, kdy se chceme seznámit s funkcí různých klopných obvodů. Protože však cílem bylo vytvořit jednoduchý a bezobslužný modul, padla volba na 8bitový mikrořadič.
Na následujícím obrázku je kompletní schéma čítače.
Srdcem modulu je zmíněný 8bitový mikrořadič firmy Microchip typu PIC16F628A. Protože Microchip dodržuje pro většinu mikrořadičů s 18 vývody stejné rozložení vstupů a výstupů, bylo by asi možné jednoduše upravit program i pro jiné typy z jejich produkce.
Obvod U1 má dva hlavní úkoly. Na svém vstupu RTCC měří přicházející signál. Zbývající výstupy portů RA a RB pak slouží k ovládání čtyřmístného LED displeje. Aby obvod U1 zpracoval i pomalejší signály s malou amplitudou, je vstupní signál zpracován vstupním komparátorem U3. Komparátor U3 typu LM311 je běžný, levný a snadno dostupný obvod. V jeho zpětné vazbě je zapojen rezistor R17 a pomocí něj je nastavena hystereze pro stabilní zpracování pomalých vstupních signálů. Mezní měřený kmitočet určují vlastnosti tohoto komparátoru. V postaveném kusu byly použity obvody LM311N od firmy STMicroelectronics (SGS-Thomson). Měřič pracoval do kmitočtu mírně pod 5 MHz (nad 4 MHz už nebyla funkce stabilní).
Poslední integrovaný obvod je stabilizátor U2. Typ 7805 v pouzdru TO220 s malým chladičem byl zvolen proto, aby se dosáhlo širokého rozsahu napájecího napětí. Stabilizátory v pouzdru TO92 by při vyšším napájecím napětí nebylo možné chladit.
Jednotlivé číslice displeje jsou spínány tranzistory T1 až T4. Na jejich místě by měl vyhovět téměř každý křemíkový tranzistor PNP s h21E alespoň 50. Proud, který může téci přes plně rozsvícenou číslici, je asi 80 mA. Katody jednotlivých segmentů číslic jsou ovládány přímo z výstupu portu B. Výstupy moderních mikrořadičů již běžně spínají proudy do cca 20 mA a mikrořadiče Microchip mají zaručovaný mezní výstupní proud jedním vývodem 25 mA při celkovém mezním proudu přes výstupy 200 mA.
Krystal XT1 je tvoří časovou základnu pro taktování mikrořadiče a určuje přesnost měření. Pro uvedený účel jej není třeba nastavovat a mělo by vyhovět obvyklé katalogové zapojení. Pokud by byl oscilátor nestabilní, je možné zkusit zvýšit kapacitu C1 a C2 na 27 nebo 33 pF.
Posledními prvky jsou rezistor R18 a kondenzátor C9, které vytvářejí RC článek pro RESET mikrořadiče, a dioda D1 chránící modul proti přepólování napájecího napětí. Diody D2 a D3 jsou také ochranné - chrání vstup komparátoru.
Program pro mikrořadič je k dispozici jak ve zdrojové, tak v přeložené formě zde
Zdrojový program je komentovaný, takže v případě potřeby by mělo být snadné si funkci upravit podle svých potřeb.
V programu běží "nezávislé hodiny" taktované po 4 milisekundách. Tyto hodiny dělá modul časovače č. 2. V obsluze přerušení od časovače se také v dynamickém režimu rozsvěcují jednotlivé číslice displeje po 4 milisekundách. Kmitočet zobrazování je při 4 číslicích 62,5 Hz. Měření vstupního signálu se provádí pomocí modulu čítače č. 0 podle potřeby po dobu v násobcích 4 milisekund.
Modul je "samonosný" - nebyla pro něj připravena žádná mechanická krabička.
Všechny součástky jsou umístěny na jedné jednostranné desce plošného spoje (jsou použity součástky v klasickém vývodovém provedení i v provedení SMD). Stačí si obrázky vytisknout v rozlišení 600 dpi. Rozměr je 59 x 50 mm.
Zde je seznam součástek a rozmístění klasických součástek na desce plošného spoje...
...a rozmístění SMD součástek na desce plošného spoje.
Použití je velmi jednoduché. Modul je bezobslužný a nepotřebuje žádné nastavování nebo přepínání rozsahů. Frekvenci vždy zobrazuje v jednotkách "kHz". Na displeji se objeví hodnoty podle následující tabulky:
Modul čítače je jednoduchý a poslouží jako kontrolní měřidlo především ve funkčních generátorech nebo jiných přístrojích produkujících proměnný střídavý signál.
Pokud by se použil lepší komparátor a upravil ovládací program, bylo by možné měřit kmitočet až do 50 MHz.