Miernik częstotliwości 1kHz – 60MHz v2
Po dobrym przyjęciu pierwszej wersji miernika częstotliwości oraz po wysłuchaniu kilku cennych uwag i wskazówek, przygotowaliśmy nowy zestaw do samodzielnego montażu.
Sam układ pomiarowy miernika pozostał bez zmian.
Zmieniliśmy PCB usuwając zasilanie poprzez USB, aktualnie układ należy zasilać napięciem DC z zakresu 9-15V.
Kolejna zmiana dotyczy usytuowania gniazda pomiarowego oraz jego typu. W poprzedniej wersji było gniazdo BNC umieszczone w bocznej części PCB. Obecnie mamy możliwość wlutowania BNC lub SMA na dłuższej krawędzi PCB niejako dając możliwość umieszczenia gniazda pomiarowego z przodu miernika.
Podtrzymujemy poprzedni wpis mówiący o tym że w pracowni elektronika, a tym bardziej elektronika radioamatora miernik częstotliwości jest przydatnym urządzeniem wspomagającym prace projektowe lub serwisowe.
Przygotowaliśmy zestaw elementów wraz z zaprogramowanym mikrokontrolerem MSP430G2553. Poniżej postaramy się opisać dokładniej konstrukcję miernika częstotliwości oraz etapy jego montażu oraz kalibracji.
Tak jak w tytule miernik poprawnie pracuje w podanym zakresie 1kHz – 60MHz na filmie przygotowanym przez Marka SQ7HJB możemy zobaczyć, że można dokonać pomiarów poniżej 1kHz jednak siła sygnału musi być odpowiednio większa.
MSP430G2553 - Texas Instruments
Układ miernika częstotliwości wykonany jest w oparciu o mikrokontroler firmy Texas Instruments MSP430G2553. Mikrokontroler ten taktowany jest zewnętrznym kwarcem zegarkowym 32,768 kHz.
Oprogramowanie mikrokontrolera, napisane przez Bartka SP2Z, oprócz podstawowej funkcjonalności odczytu mierzonej częstotliwości, posiada również możliwość dokonania kalibracji miernika. Sam proces kalibracji opiszemy dokładniej w dalszej części.
Schemat miernika częstotliwości v.2
Co w zestawie
* W zależności od wybranego zestawu otrzymujemy odpowiednie złącze BNC lub SMA
** Kolor wyświetlacza uzależniony od aktualnej dostępności
- PCB
- Wyświetlacz LCD 2×16 – HD44780 **
- Zaprogramowany mikrokontroler MSP430G2553
- Podstawka pod mikrokontroler
- Gniazdo BNC lub SMA*
- Goldpin listwa 16 – żeńska
- Goldpiny męskie
- Q1 – kwarc 32,768kHz
- P1 – potencjometr montażowy 4,7k
- T1tranzystor SMD BFR93
- Stabilizator 78L05 (5V)
- Dławik Dl1 – 100uH
- R1 – 47k
- R2 – 47k
- R3 -220R
- R4 – 390R
- R5 – 68R
- R6 – 4,7K
- R7 – 33R
- C1 – 100uF
- C2 – 100uF
- C3 – 100uF
- C4 – 100nF
- C5 – 100nF
- C6 – 100nF
- C7 – 100nF
- C8 – 100nF
- C9 – 100nF
- C10 – 100nF
Montaż i uruchomienie w 4 krokach
1) Zaczynamy od zasilania
Tak jak wcześniej pisaliśmy, wsłuchując się w pewne sugestie użytkowników, miernik częstotliwości v.2 został przeprojektowany. Widać to po części zasilającej, nie ma już możliwości zasilania przez gniazdo USB. Montaż i uruchomienie zalecamy rozpocząć właśnie od zasilania.
Jeżeli z jakiegoś powodu chciałabyś lub chciałbyś umieścić wyświetlacz bezpośrednio w listwie goldpin a nie na przewodach przemyśl montaż elementów tak by nie kolidowały.
2) Podstawka i listwa do LCD 2x16
Po wlutowaniu podstawki pod mikrokontroler oraz listwy do wyświetlacza możemy podłączyć zasilanie i sprawdzić przy pomocy multimetru napięcie we wskazanych punktach.
Listwa wyświetlacza LED 2 pin 5V
Podstawka mikrokontrolera ~4.4 V Po zamontowaniu mikrokontrolera napięcie obniży się do właściwego poziomu.
3) Wejście miernika
Wejście pomiarowe miernika częstotliwości. W zależności od wybranego zestawu do samodzielnego montażu otrzymujemy gniazdo BNC lub SMA. PCB zostało przygotowane do stosowania tranzystora w wersji przewlekanej jak i SMD. W naszym zestawie dołączamy tranzystor SMD który lutujemy od strony ścieżek PCB. W przypadku wymiany tranzystora na przewlekany należy zwrócić uwagę na odpowiednie dopasowanie zgodnie z opisem na PCB.
4) Wyświetlacz i mikrokontroler
Kończymy szybki montaż. Do wlutowania pozostało sterowanie mikrokontrolera, kwarc, potencjometr i rezystor odpowiadający za kontrast wyświetlacza.
Kwarc zalecamy wlutować po stronie ścieżek, jednocześnie po wlutowaniu obudowę możemy przylutować punktowo do masy PCB
Wyświetlacz możemy wpiąć bezpośrednio w listwę lub przy pomocy taśmy wyprowadzić zgodnie z potrzebami wynikającymi z zastosowanej obudowy.
Podsumowanie i kalibracja
Urządzenie poprawnie zmontowane, podłączone do zasilania uruchamia się i jest gotowe do pracy. Wyregulowanie kontrastu wyświetlacza to formalność kończąca proces montażu i uruchamiania. Mikrokontroler dołączony do zestawu jest zaprogramowany i wstępnie kalibrowany. Z uwagi na możliwe odchyłki częstotliwości kwarcu jest możliwość przeprowadzenia ponownej kalibracji. Do kalibracji będzie jednak wymagany sygnał referencyjny o częstotliwości 10MHz. Sam proces kalibracji jest niemalże automatyczny. Na wyłączonym zasilaniu zakładamy zworę na piny CAL do gniazda pomiarowego miernika doprowadzamy referencyjny sygnał 10MHz uruchamiamy miernik częstotliwości. Po około 5-7 sekundach na wyświetlaczu pojawi się w górnym wierszu częstotliwość w dolnym CALIBRATED!. Po chwili napisy znikną i pojawi się główny ekran w górnym wierszu RadioHobby.pl a w dolnym mierzona częstotliwość.
To chyba wszystko co możemy napisać o samym montażu, uruchomieniu i kalibracji.
Miernik częstotliwości w liczbach
Specyfikacja
- zestaw do samodzielnego montażu
- miernik częstotliwości
- temperatura pracy 20-30°C
- liczba kanałów 1
- gniazdo pomiarowe do wyboru BNC lub SMA
- wyświetlacz LCD 2×16 HD44780
- zakres pomiarowy 1kHz-60MHz
- czułość wejścia -8dBm do 5dBm
Zasilanie
- Zasilanie napięciem DC z zakresu 9-15V
- Pobór prądy 0,043A
... nasze pomiary dodatkowe
Po osiągnięciu założeń projektowych dokonaliśmy dodatkowych pomiarów którymi dzielimy się poniżej.
1) Dla częstotliwości 1kHz – najniższy mierzony sygnał -11,5dBm ( 59mVrms; 166mVpp)
2) Dla sygnału -8dBm – najniższa mierzona częstotliwość to 650Hz
3) Dla sygnału 0dBm – najniższa mierzona częstotliwość to 220Hz
4) Dla sygnału 5dBm – najniższa mierzona częstotliwość to 130Hz
5) Dla sygnału 0dBm – najwyższa zmierzona częstotliwość to 82MHz
Miernik częstotliwości v2
FAQ
Odpowiedź na najczęściej zadawane pytania
Tak w zestawie znajduje się zaprogramowany mikrokontroler firmy Texas Instruments MSP430G2553
W zestawie dodajemy wybrane przy zakupie gniazdo pomiarowe BNC lub SMA. PCB jest przygotowana do wlutowania jednego z nich
Wstępnie mikrokontroler został zaprogramowany oraz została przeprowadzona kalibracja. Jest dostępna kalibracja we własnym zakresie. Procedurę tą opisaliśmy powyżej w opisie. Jeżeli posiadasz stabilne referencyjne źródło 10MHz dokonasz kalibracji we własnym zakresie.
Postaramy się opisać to szerzej w opisie powyżej ale tutaj możemy przyjąć 0dBm i maksymalnie 5dBm