Dėmesingi skaitytojai pastebėjo, kad „Instructables“ straipsniuose slapyvardžiu WilkoL apie tuningo šakutę ir laikrodį su juo naudojamas tik vienas dažnio matuoklis, o straipsnyje apie generatorių, kurio stiklas yra dažnio nustatymo elementas, prie jo pridėtas antrasis, jis netgi pateko į KDPV. Ši istorija yra apie jį.
Malonu dirbti naminis magistro darbas pradedamas teorinės dalies studijomis, būtent, pasirenkant dažnio matavimo metodą. Daugelio dažnių matuoklių metu skaičiuojamas įvesties signalo periodų skaičius tam tikru laikotarpiu, tarkime, viena sekundė:
Šis metodas yra tinkamas naudoti pakankamai aukštus dažnius, tačiau, jei dažnis yra žemas, jis neleidžia gauti pakankamai daug dešimtųjų tikslumu. Pvz., Jei matavimo ciklas užtrunka vieną sekundę, tada, kai dažnis yra 50 Hz, dešimtųjų tikslumu nebus kablelio. Norite, pavyzdžiui, trijų ženklų - yra išeitis, mes pratęsime matavimo ciklą iki 1000 sekundžių. Bet tai yra vienas dalykas, kai sulėtėja kompiuterio ar išmaniojo telefono veikimas, prie kurio visi bent jau yra įpratę, ir tai yra visiškai kitas dalykas - jei dažnio matuoklis prisijungs ir prie šios linksmos kompanijos, tai galiausiai vartotoją sujaudins. Apskritai reikia kito būdo. O kas, jei mes išmatuosime virpesių periodą?
Taip ir darykite. Jie imasi etaloninio dažnio signalo, kuris yra keliomis eilėmis didesnis už išmatuotą, ir apsvarsto, kiek referencinio signalo periodų praeis per vieną išmatuoto periodo. Taigi, pavyzdžiui, esant 10 MHz pamatiniam dažniui ir matuojant 50 Hz dažniu, tai bus 200 000. Tai reiškia, kad laikotarpis yra 20 000,0 ms, o modernus (ir, beje, nelabai) mikrovaldiklis, jei programuotojas „moko“, su lengvai perskaičiuoja periodą iki 50 000 Hz dažnio. Jei dažnis padidėja iki 50,087 Hz, tada per vieną įvesties signalo periodą įsilieja 199650 pavyzdinių periodų ir tai pakeis dažnio matuoklis pastebės realiu laiku.
Tačiau naudojant šį matavimo metodą, dešimtųjų tikslumas sumažėja didėjant įėjimo signalo dažniui. Pavyzdžiui, jei jis yra 40 kHz, o etaloninis vis dar yra 10 MHz, tada esant 40–161 Hz gauname 249 atskaitos dažnio periodus, o 39840 Hz - 251 periodus. Tvarka bent jau dviejuose dažnio matuokliuose: vienas - aukšto dažnio, veikiantis pirmuoju būdu, kitas - žemo dažnio, antrasis. Nors - palauk! Ar neįmanoma sujungti abiejų metodų viename dažnio matuoklyje? Galite, o meistras pasakoja kaip. Turite paimti paprastą D gaiduką, tada pateikiamas jo simbolis ir tiesos lentelė:
Vedlys diagramoje rodo keturis signalus, iš kurių ketvirtasis sukuria gaiduką:
Pirmasis iš šių signalų yra išmatuotas dažnis, jis tiekiamas į D-trigerio laikrodžio įvestį. Antrasis yra atskaitos dažnis, pavyzdžiui, vėlgi, 10 MHz, kuriam reikalingas didelis stabilumas. Trečiasis yra signalas, kurio dažnis yra 1 Hz, kurio stabilumas iš viso nereikalingas, jis taikomas tam pačiam trigeriui prie įvesties D. Na, o ketvirtą generuoja trigeris iš pirmo ir trečio taip. Kai trečiasis signalas perjungiamas iš nulio į vieną, gaidukas į tai ne iškart reaguoja, o tik tada, kai toks jungiklis įvyksta su pirmuoju signalu po to. Taigi vieno iš ketvirtojo signalo impulsų priekis tiksliai sutampa su vieno iš pirmųjų impulsų priekiu. Tada trečiasis signalas, po kurio eina ketvirtasis, perjungiamas į nulį, į kurį mikrovaldiklis niekaip nereaguoja, tada trečiasis signalas grįžta į vieną, tačiau gaidukas į jį nereaguoja iškart, o tik po to paties pirmo signalo perjungimo. Ir vėl, pirmojo ir ketvirtojo signalų frontas visiškai sutampa. Ir per visą ketvirtojo signalo laikotarpį tinka sveikas skaičius pirmųjų periodų. Toliau - techninis reikalas: nepamirškite, kad turime ir antrą signalą. Mikrovaldiklis apskaičiuoja, kiek pirmojo ir antrojo signalo periodų sumažėjo per visą ketvirtojo periodo periodą.
Taigi, mes gavome du skaičius. Pvz., 32 ir 10185892. Padauginkite 32 iš 10 000 000 (atskaitos dažnis) ir padalykite iš 10185892. Gauname 31,416 Hz. Trys skaitmenys po kablelio. Matavimas išlieka tikslus tiek žemu dažniu, tiek aukštu, artėjant prie modelio. Ir jei jums reikia išmatuoti dar didesnius dažnius, galite pridėti daliklį.
Dabar turime nuspręsti, kuriam mikrovaldikliui paleisti dažnio matuoklį. Meistras jau bandė juos padaryti ATmega328 ir net STM32F407, veikiančiais 168 MHz dažniu. Šį kartą jis yra apimtas minimalizmo ir nusprendžia patikrinti, ar gali pasiekti panašų rezultatą ATtiny2313.
Jis turi daugiau nei pakankamai išvadų, ypač jei naudojate LED ekraną su įmontuotu tvarkyklės lustu, pavyzdžiui, MAX7219:
Visa prietaiso schema atrodo taip:
Norint gauti stačiakampius impulsus iš beveik bet kokios formos signalo, naudojamas gana sudėtingas diskrečių komponentų tvarkyklė, turinti RC grandines, diodo ribotuvą, stiprintuvo pakopas. D-trigeris yra išorėje, iš vairuotojo jam tiekiamas išmatuotas dažnio signalas (pirmasis), signalai, kurių dažnis yra 10 MHz ir 1 Hz (atitinkamai antras ir trečias), gaunami iš mikrovaldiklio, išėjimo signalas (ketvirtasis) grįžta į mikrovaldiklį. Antrasis toks trigeris yra naudojamas signalui generuoti valdymo taške. Tą pačią PDF schemą galite rasti ZIP archyve. čia.
Sudaręs schemą, meistras surenka ant jo dažnio matuoklį, paaiškėja taip:
Nuotraukoje, skirtingai nei grandinėje, parodytas akumuliatorius ir įkrovimo valdiklis, pulso stabilizatorių taip pat mini meistras, tačiau kur jis yra, jo nematyti. Visi šie komponentai buvo įtraukti vėliau, todėl darbas su dažnio matuokliu tapo patogesnis. 18650 akumuliatorius turi būti paimtas su apsauga, lydytis laidus prie jo yra nepriimtina. Arba skyrius, arba taškinis suvirinimas.
Programinė įranga (meluoja čia taip pat ZIP archyve), meistras rašo atsižvelgdamas į poreikį perkelti mikrovaldiklį iš laikrodžio į RC generatorių, kad jis veiktų iš išorinio kvarco, taip pat į galimybę kiekvienai iš mikroschemų išėjimų priskirti įvairias funkcijas:
Norėdami įkelti programinę-aparatinę įrangą, vedlys paima iš „Olimex“ esančią programuotoją. Tai yra Bulgarijos įmonė, kurios profilis yra artimas Adafruit.
Pagrindinis išmetimas kuo mažiau užsandarina ekraną, tada išpjauna skylę korpuso dangtelyje, kad ši iškrova būtų uždaryta, nes jos rodmenys buvo netikslūs, nepaisant visų taikytų priemonių.Tam įtakos turi algoritmo ypatybės ir ne per aukštas kristalų generatoriaus stabilumas temperatūroje. Norėdami jį nustatyti, kapitonas prijungia išorinį dažnio matuoklį prie valdymo taško su laikrodžio generatoriaus dažnio stabilizavimu iš GPS imtuvo, po kurio jis nustato tikslų 5 MHz, sukdamas tuningo kondensatorių (trigeris padalina laikrodžio dažnį iš dviejų). Teisingai sureguliuotas dažnio matuoklis užtikrina reikiamą matuojamų dažnių diapazoną nuo 0,2 Hz iki 2 MHz. Šiose dviejose nuotraukose parodyta, kaip meistras tuo pačiu signalu vienu metu taikė atskaitos ir patikrintus dažnio matuoklius:
