Лабораторный частотометр на микросхемах 555 серии, с намеком на стимпанк

внешний вид

Частотометр – первейший, после вульгарного тестера, прибор в измерительной лаборатории радиолюбителя. Действительно, при конструировании и настройке аппаратуры, работа которой основана на явлении резонанса в колебательных контурах, жизненно важно иметь возможность измерения основных параметров этих самых контуров.

Более того, частотометр, оснащенный несложными приставками, позволяет проводить измерения емкостей конденсаторов, индуктивностей катушек, что весьма полезно в радиолюбительской практике. Существуют конструкции приставок-преобразователей, позволяющих превратить частотометр в вольтметр-милливольтметр, термометр. Не сложно дополнить частотометр на микросхемах, режимом секундомера. Весьма точного. 


В аэроплан залезь не глядя.
Начни роман со слов "Мой дядя".
Луди, паяй, чуди безбожно.
Но не гуляй, куда не можно.

Михаил Щербаков «Заклинание».


Что сказать, эта конструкция у меня зародилась давненько. Частотометр на микроконтроллере, в основном использовался как цифровая шкала трансивера, этот же, с самого начала задумывался как лабораторный прибор.

 Была изготовлена печатная плата основного модуля – авторский вариант из описания, плата индикации своя, для других индикаторов. Дорожки рисовал от руки самодельным рейсфедером из иглы от медицинского шприца. К несчастью, разводка довольно плотная, да еще и не до травил. Самую малость. Остались кое-где мельчайшие проводнички, как паутинки, практически невидимые невооруженным глазом. Словом, с самого начала не задалась конструкция.  Платы были собраны, но разумеется, прибор не заработал, повозился с ним немного и бросил – было лето, строительный сезон, а это я для души по вечерам возился. Ну вот. Собранная плата, постепенно стала расползаться на запчасти, и пока не расползлась окончательно, решил ее, таки одолеть. Вдумчиво, шаг за шагом.

Итак. Что касается схемы. Схемы приборов подобного типа неоднократно описывались в радиолюбительской литературе. Каждая из них отличается нюансами – типом индикации и количеством разрядов, построением отдельных каскадов, входным формирователем.  Принцип же, работы отдельных узлов практически одинаков. Описываемый прибор, в сущности – некая компиляция из трех подобных. Взглянем, что получилось.


Схема основного блока [1]. Кроме изменений отраженных в схеме, уменьшено количество разрядов индикатора до пяти, и введены транзисторные ключи для управления более крупными индикаторами [2] по схеме ниже.


Индикаторы применены КЛЦ 202А с общим анодом, ключевые транзисторы КТ503.

Схема входного формирователя взята из [3], там же самое подробное описание работы узлов и настройки такого типа частотометра.



Что использовалось.
Инструменты, приборы.
Набор инструментов для радиомонтажа, понятно паяльник с принадлежностями, мультиметр. Столярный инструмент для изготовления корпуса, пригодился ювелирный лобзик. Мелкий слесарный инструмент. Что нибудь для сверления отверстий, в том числе и мелких (~0,8мм) на печатных платах, лучше, если это будет специальная микродрель или станочек для таких целей, плюс сверла.  Пользовался термоклеем. Строительный фен для работы с термотрубками. Паяльник мощностью около 60 ватт, для конструктивной пайки. Для подачи испытательного сигнала, удобно пользоваться ВЧ генератором. Кое-где пригодилась бормашина, небольшая газовая горелка.

Материалы.
Кроме радиоэлементов, использовались – кусочки фольгированного материала для печатных плат, термотрубки разные, монтажный провод, крепеж. Фанера для корпуса. Листовая оцинкованная сталь для передней панели, кусочек латуни для декоративной накладки. Соответствующие химикаты, доступ к компьютеру с принтером.  


Плата, основного блока частотометра. Почти растащена на запчасти.


Задающий генератор на 155ЛА3. Примечателен кварцевый резонатор на 1МГц. Он чудовищного размера и помещен в металлический корпус от радиолампы 6П9. Поверх выдавленной маркировки «6П9», белой краской нанесено «кварц» «1000кГц», ну и звезды там всякие. Октальный цоколь, все дела. Цоколь, правда, оторван и висел на проводках-выводах, видимо, предыдущий хозяин тоже глазам своим не поверил и расковырял, чтоб заглянуть. Но емкость с кристаллом не разгерметизирована. Цоколь оторвал, на его место термоклеем влепил спиной микросхему. И за нежные выводы спокойнее и в смысле компоновки правильнее.


Самые плотные и подозрительные шлейфы дорожек, счистил бормашинкой в пользу навесного монтажа, оставил от них только контактные площадки для выводов элементов.


Начал восстанавливать плату.


Пространственный монтаж вместо плоского – «печатного», выглядит на удивление лаконично, что объясняется возможностью перехлестывания проводников.


Включение. Вдумчиво, последовательно блок за блоком, методично проверяя работу каждого.


Решено было все же попробовать задействовать все разряды.


Немного потыркал им – нет, все таки такая иллюминация не слишком удобна. Сложновато ориентироваться в показаниях индикатора. Привыкнуть можно, но вроде как незачем – важны только первые три цифры после запятой, остальные только мешаются и нужны только для исключения из схемы переключателя диапазонов измерений. Более того, такое количество довольно мощных индикаторов, электричество жрет, как свинья помои –  +5 В, больше ампера. 7805 от этого не в восторге, сильно греется. Пришлось для нее задействовать внешний регулирующий транзистор [4].

    
Схема не содержит редких элементов, как например токоизмерительные резисторы и хорошо работает. Напряжение стабилизации VD3 – 6.8 В. Транзистор и диоды, желательно установить на один радиатор, вблизи друг от друга.


Вот так выглядит мое исполнение. Стрелочкой отмечены диоды VD1,2 – IN5822, для более плотного прилегания к радиатору, их цилиндрические корпуса опилены на наждаке до квадратного сечения. Не забывать под соприкасающиеся с радиатором поверхности, плюхнуть немного термопасты, для уменьшения теплового сопротивления.
Стабилизатор хорошо показал себя в работе, нагрев микросхемы существенно уменьшился.

По результатам испытаний, решено было уменьшить количество индикаторов до 5 и ввести переключатель двух диапазонов, как в [5]. Это позволит при удобной индикации, не уменьшать диапазон измеряемых частот. Сильно уменьшится и потребляемый ток.


Здесь же на кусочке макетной платы, был собран и настроен входной формирователь. Максимальная частота которую удалось измерить около 15 МГц.


Частотометр был смонтирован в уже готовой коробке из фанеры толщиной 8мм. Передняя панель для скрытия следов всех промежуточных вариантов, была изготовлена из оцинкованной кровельной стали 0,5мм. Окна выпилены моим любимым инструментом. Для некоторого «оживляжа», над индикаторами впаян козырек-бленда, опять же, не будет мешать свет.


М-м, нет, все равно получилось довольно уныло, да и надписи фломастером – моветон. Был рассмотрен ряд вариантов, остановился на шильдиках из травленой латуни, как дальнейшее развитие – накладной декоративной панели с надписями.


Несколько вариантов панелей и самих надписей были вычерчены в Автокаде, заодно добавились декоративные элементы. Панель, для уточнения размеров, распечатывалась в масштабе 1:1, отверстия и окна вырезались скальпелем. Уточнялись их размеры и положение, корректировались в КАДе, снова распечатывались… Словом, методом последовательных итераций.


  
Снова мой любимый инструмент.


И вот готовая панель. Осталось покрыть ее прозрачным нитролаком для защиты от окисления и можно устанавливать.


Все установочные элементы на месте, окончательный монтаж. Частотометр смог измерять на мегагерц больше, что видимо, объясняется минимизацией длин проводов и некоторого упорядочивания монтажа.



 Через некоторое время использования, из Китая приехал щуп для осцилографа с входным делителем. Включил его, любопытства ради, в частотометр - ба! Аж до 32 МГц меряет спокойно, видимо влияют входные емкости обычных измерительных кабелей, которые в щупе значительно меньше.


Литература.
  1. Универсальный частотометр. Иванов А. Радиоконструктор №4,5 2007г.
  2. ВКЛЮЧЕНИЕ МОЩНЫХ СЕМИЭЛЕМЕНТНЫХ СВЕТОДИОДНЫХ ИНДИКАТОРОВ.
  3. Частотомер на микросхемах К155.
  4. Применение микросхемных стабилизаторов.
  5. Частотомер электронносчетный.

Поделиться в соцсетях

Facebook Twitter Google+ Vkontakte

Комментариев нет:

Отправить комментарий