Sirkuit Pengukur Frekuensi Sederhana - Desain Analog

Rangkaian pengukur frekuensi analog sederhana berikut dapat digunakan untuk mengukur frekuensi yang dapat berupa gelombang sinus atau gelombang persegi. Frekuensi input yang akan diukur minimal harus 25 mV RMS, untuk deteksi dan pengukuran yang optimal.

Desainnya memfasilitasi rentang pengukuran frekuensi yang relatif luas, mulai dari 10 Hz hingga maksimum 100 kHz, tergantung pada pengaturan sakelar pemilih S1. Masing-masing dari 20 k pengaturan preset yang terkait dengan S1 a dapat disesuaikan secara individual untuk mendapatkan rentang lain dari defleksi skala penuh frekuensi pada meteran, seperti yang diinginkan.

Konsumsi keseluruhan rangkaian pengukur frekuensi ini hanya 10 mA.

Nilai R1 dan C1 menentukan defleksi skala penuh pada meter yang relevan yang digunakan, dan dapat dipilih tergantung pada meteran yang digunakan di sirkuit. Nilai dapat diperbaiki sesuai dengan bantuan tabel berikut:

Bagaimana sirkuit bekerja

Mengacu pada diagram rangkaian pengukur frekuensi sederhana, 3 BJT di sisi input bekerja seperti penguat tegangan untuk memperkuat frekuensi tegangan rendah menjadi gelombang persegi panjang 5 V, untuk memberi makan input IC SN74121

IC SN74121 adalah multivibrator monostabil dengan input pemicu Schmitt, yang memungkinkan frekuensi input diproses menjadi pulsa satu tembakan yang berdimensi benar, yang nilai rata-ratanya secara langsung bergantung pada frekuensi sinyal input.

Dioda dan R1, jaringan C1 pada pin keluaran IC bekerja seperti integrator untuk mengubah keluaran getar dari monostabil menjadi DC yang cukup stabil yang nilainya berbanding lurus dengan frekuensi sinyal masukan.

Oleh karena itu, ketika frekuensi input meningkat, nilai tegangan output juga meningkat secara proporsional, yang diinterpretasikan oleh defleksi yang sesuai pada meteran, dan memberikan pembacaan frekuensi secara langsung.

Komponen R / C yang terkait dengan sakelar pemilih S1 menentukan waktu ON / OFF satu-shot monostabil, dan ini pada gilirannya menentukan kisaran waktu yang paling cocok, untuk memastikan kisaran yang cocok pada meteran dan getaran minimum pada jarum meteran.

Beralih Rentang

• a = 10 Hz adalah 100 Hz
• b = 100 Hz sampai 1 kHz
• c = 1 khz sampai 10 kHz
• d = 10 kHz sampai 100 kHz

Sirkuit Pengukur Frekuensi Akurat Multi-range

Versi perbaikan dari diagram rangkaian Pengukur Frekuensi pertama ditampilkan pada gambar di atas. Transistor masukan TR1 adalah a junction-gate FET diikuti oleh pembatas tegangan. Konsep tersebut memungkinkan instrumen dengan impedansi masukan yang besar (dari rentang satu megohm) dan keamanan terhadap beban berlebih.

Bank sakelar S1 b hanya menahan terminal meter ME1 positif 'di-ground' untuk 6 konfigurasi jangkauan yang ditentukan pada S1 a dan dengan demikian memasok jalur pelepasan untuk kondensor jangkauan yang sesuai seperti yang diuraikan dalam keterangan pada Gambar. 1. Yang sedang dikatakan, pada ketujuh tempat, meteran dan resistansi preset, VR1, diputar di sekitar dioda referensi D7 dari Zener.

Preset ini di-tweak selama pengaturan untuk memberikan defleksi skala penuh meter yang kemudian dikalibrasi secara akurat untuk level referensi spesifik tersebut. Ini penting karena dioda Zener sendiri menawarkan toleransi 5%. Saat diperbaiki, kalibrasi ini akhirnya diatur dari panel dasbor potensiometer VR2 yang menyediakan kontrol untuk semua rentang frekuensi.

Amplitudo tertinggi dari frekuensi input ditempatkan pada f.e.t. gerbang dibatasi hingga sekitar ± 2.7V melalui Dioda zener D1 dan D2, bersama-sama dengan resistor R1.

Jika sinyal input lebih tinggi dari nilai ini di kedua polaritas, Zener masing-masing akan mendasarkan tegangan berlebih yang menstabilkannya ke 2,7 V. Kapasitor C1 memfasilitasi kompensasi frekuensi tinggi tertentu.

FET dikonfigurasi seperti pengikut-sumber dan beban sumber R4 bekerja sebagai mode dalam-fase dari frekuensi input. Transistor TR2 berfungsi seperti penguat kuadrat langsung yang outputnya menyebabkan transistor TR3 menyala dan sesuai dengan penjelasan yang diberikan sebelumnya.

Kapasitor pengisian untuk setiap 6 rentang frekuensi ditentukan dengan bank sakelar S1a. Kapasitor ini harus sangat stabil dan bermutu tinggi seperti tantalum.

Meskipun ditunjukkan sebagai kapasitor soliter dalam diagram, kapasitor ini dapat dibuat dengan menggunakan beberapa bagian yang diparalelkan. Kapasitor C5, misalnya, dibuat menggunakan 39n dan 8n2, dengan kapasitas keseluruhan 47n2, sedangkan C10 terdiri dari pemangkas 100p dan 5-65p.

Tata Letak PCB

Desain track PCB dan overlay komponen untuk rangkaian pengukur frekuensi yang ditunjukkan di atas ditunjukkan pada gambar berikut

Pengukur Frekuensi Sederhana Menggunakan IC 555

Alat pengukur frekuensi analog berikutnya mungkin yang paling sederhana namun memiliki fitur pembacaan frekuensi yang cukup akurat pada pengukur yang terpasang.

Pengukur dapat berupa jenis kumparan bergerak yang ditentukan atau pengukur digital yang disetel pada kisaran 5 V DC

IC 555 dihubungkan dengan kabel sebagai standar sirkuit monostabil , yang output waktu ON ditetapkan melalui komponen R3, C2.

Untuk setiap setengah siklus positif dari frekuensi input, monostabil ON untuk jumlah waktu tertentu seperti yang ditentukan oleh elemen R3 / C2.

Bagian R7, R8, C4, C5 pada output IC berfungsi seperti stabilizer atau integrator untuk mengaktifkan pulsa monostabil ON / OFF agar DC cukup stabil agar meter dapat membacanya tanpa getaran.

Hal ini juga memungkinkan output untuk menghasilkan Dc kontinu rata-rata yang berbanding lurus dengan laju frekuensi pulsa input yang diumpankan di dasar T1.

Namun, preset R3 harus diatur dengan benar untuk rentang frekuensi yang berbeda sehingga jarum pengukur cukup stabil dan peningkatan atau penurunan frekuensi input menyebabkan jumlah defleksi yang proporsional di atas rentang tertentu.