Οι προσεκτικοί αναγνώστες παρατήρησαν ότι στα άρθρα των Instructables με το ψευδώνυμο WilkoL σχετικά με ένα πιρούνι συντονισμού και ένα ρολόι με τη χρήση του, εμφανίζεται μόνο ένας μετρητής συχνότητας και στο άρθρο σχετικά με μια γεννήτρια με ένα γυαλί ως στοιχείο ρύθμισης συχνότητας, προστέθηκε ένα δεύτερο και πήρε ακόμη και το KDPV. Αυτή η ιστορία είναι γι 'αυτόν.
Χαίρομαι που δουλεύω σπιτικό ο πλοίαρχος αρχίζει με τη μελέτη του θεωρητικού μέρους, δηλαδή με την επιλογή της μεθόδου μέτρησης της συχνότητας. Σε πολλούς μετρητές συχνότητας, ο αριθμός των περιόδων του σήματος εισόδου για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, για παράδειγμα, ένα δευτερόλεπτο, υπολογίζεται για αυτό:
Αυτή η μέθοδος είναι καλή για αρκετά υψηλές συχνότητες, αλλά αν η συχνότητα είναι χαμηλή, δεν επιτρέπει την επίτευξη ενός αρκετά μεγάλου αριθμού δεκαδικών ψηφίων. Για παράδειγμα, εάν ο κύκλος μέτρησης διαρκεί ένα δευτερόλεπτο, τότε για μια συχνότητα της τάξεως των 50 Hz, θα υπάρχουν μηδενικά δεκαδικά ψηφία. Θέλετε, για παράδειγμα, τρία σημεία - υπάρχει μια διέξοδος, επεκτείνουμε τον κύκλο μέτρησης στα 1000 δευτερόλεπτα. Αλλά είναι ένα πράγμα όταν ένας υπολογιστής ή ένα smartphone επιβραδύνεται, κάτι που ο καθένας είναι τουλάχιστον συνηθισμένος, και είναι ένα άλλο πράγμα - εάν ένας μετρητής συχνότητας συνδέεται επίσης με αυτή τη διασκέδαση εταιρεία, αυτό θα χτυπήσει εντελώς τον χρήστη από τον εαυτό του. Γενικά, απαιτείται ένας άλλος τρόπος. Αλλά τι γίνεται αν μετρήσουμε την περίοδο των ταλαντώσεων;
Έτσι και εγώ. Παίρνουν ένα σήμα της συχνότητας αναφοράς, το οποίο είναι μερικές τάξεις μεγέθους υψηλότερο από το μετρημένο, και εξετάζει πόσες περιόδους του σήματος αναφοράς θα περάσουν σε μία περίοδο του μετρημένου. Έτσι, για παράδειγμα, με συχνότητα αναφοράς 10 MHz και μετρούμενη στα 50 Hz, αυτό θα είναι 200.000. Αυτό σημαίνει ότι η περίοδος είναι 20.000.0 ms και ένας σύγχρονος (και, ειδάλλως, πολύ) μικροελεγκτής, εάν ο προγραμματιστής "διδάσκει" εύκολα υπολογίζει εκ νέου την περίοδο σε συχνότητα ίση με 50.000 Hz. Εάν η συχνότητα αυξάνεται στα 50.087 Ηζ, τότε σε μία περίοδο του σήματος εισόδου, 199650 περιόδους υποδειγματικής προσαρμογής και μια τέτοια αλλαγή του μετρητή συχνότητας θα παρατηρήσει σε πραγματικό χρόνο.
Αλλά με αυτή τη μέθοδο μέτρησης, ο αριθμός των δεκαδικών ψηφίων, αντίθετα, μειώνεται με την αυξανόμενη συχνότητα του σήματος εισόδου. Για παράδειγμα, εάν είναι 40 kHz και η αναφορά εξακολουθεί να είναι 10 MHz, τότε στα 40-161 Hz λαμβάνουμε 249 περιόδους της συχνότητας αναφοράς και σε 39840 Hz - 251 περιόδους. Τουλάχιστον δύο μετρητές συχνότητας είναι εντάξει: ένας για τις υψηλές συχνότητες, που λειτουργούν με τον πρώτο τρόπο, ο άλλος για τις χαμηλές συχνότητες, στο δεύτερο. Αν και - περιμένετε! Δεν είναι δυνατόν να συνδυάσουμε και τις δύο μεθόδους σε ένα μετρητή συχνότητας; Μπορείτε, και ο πλοίαρχος λέει πώς. Πρέπει να πάρετε μια συνηθισμένη σκανδάλη D, τότε δίδεται το σύμβολο και ο πίνακας της αλήθειας:
Ο οδηγός δείχνει τέσσερα σήματα στο γράφημα, το τέταρτο του οποίου παράγει μια σκανδάλη:
Το πρώτο από αυτά τα σήματα είναι η μετρούμενη συχνότητα · τροφοδοτείται στην είσοδο ρολογιού της σκανδάλης D. Η δεύτερη είναι μια συχνότητα αναφοράς, για παράδειγμα, και πάλι 10 MHz, η οποία απαιτεί μεγάλη σταθερότητα. Το τρίτο είναι ένα σήμα με συχνότητα της τάξης του 1 Hz, σταθερότητα από την οποία δεν απαιτείται καθόλου, εφαρμόζεται στην ίδια σκανδάλη στην είσοδο D. Καλά, το τέταρτο παράγεται από την σκανδάλη από την πρώτη και την τρίτη ως εξής. Όταν το τρίτο σήμα μεταβαίνει από μηδέν σε ένα, η σκανδάλη δεν ανταποκρίνεται άμεσα σε αυτό, αλλά μόνο όταν συμβαίνει ένας τέτοιος διακόπτης με το πρώτο σήμα μετά από αυτό. Έτσι, το μέτωπο ενός από τους παλμούς του τέταρτου σήματος συμπίπτει ακριβώς με το μπροστινό μέρος ενός από τους παλμούς του πρώτου. Τότε το τρίτο σήμα, ακολουθούμενο από το τέταρτο, μεταβαίνει στο μηδέν, το οποίο ο μικροελεγκτής δεν αντιδρά με κανέναν τρόπο, τότε το τρίτο σήμα αλλάζει πίσω σε ένα, αλλά η σκανδάλη δεν αντιδρά ξανά αμέσως, αλλά μόνο μετά την ίδια μεταγωγή του πρώτου σήματος. Και πάλι, τα μέτωπα του πρώτου και τέταρτου σήματος συμπίπτουν εντελώς. Και στην πλήρη περίοδο του τέταρτου σήματος ταιριάζει ένας ακέραιος αριθμός περιόδων του πρώτου. Επιπλέον - ένα τεχνικό θέμα: μην ξεχνάτε ότι έχουμε επίσης ένα δεύτερο σήμα. Ο μικροελεγκτής υπολογίζει πόσες πλήρεις περιόδους του πρώτου και δεύτερου σήματος έπεσαν στην πλήρη περίοδο του τέταρτου.
Έχουμε δύο αριθμούς. Για παράδειγμα, 32 και 10185892. Πολλαπλασιάστε 32 με 10.000.000 (συχνότητα αναφοράς) και διαιρέστε με 10185892. Λαμβάνουμε 31.416 Hz. Τρία δεκαδικά ψηφία. Και η μέτρηση παραμένει ακριβής τόσο σε χαμηλές συχνότητες όσο και σε υψηλά επίπεδα, πλησιάζοντας το μοντέλο. Και αν χρειαστεί να μετρήσετε ακόμα υψηλότερες συχνότητες, μπορείτε να προσθέσετε διαιρέτη.
Τώρα πρέπει να αποφασίσουμε ποιος μικροελεγκτής θα τρέξει το μετρητή συχνότητας. Ο πλοίαρχος έχει ήδη προσπαθήσει να τα κάνει στο ATmega328, ακόμα και στο STM32F407, που εκτελείται με συχνότητα ρολογιού 168 MHz. Αλλά αυτή τη φορά μοιάζει με μινιμαλισμό και αποφασίζει να ελέγξει εάν μπορεί να επιτύχει παρόμοιο αποτέλεσμα στο ATtiny2313.
Έχει περισσότερα από αρκετά συμπεράσματα, ειδικά αν χρησιμοποιείτε οθόνη LED με ενσωματωμένο chip driver όπως το MAX7219:
Ένα πλήρες διάγραμμα συσκευών μοιάζει με αυτό:
Ένας μάλλον σύνθετος οδηγός για διακριτά εξαρτήματα, που περιέχουν κυκλώματα RC, έναν περιοριστή διόδου και βαθμίδες ενισχυτή, χρησιμοποιείται για την απόκτηση ορθογωνικών παλμών από σήμα σχεδόν οποιουδήποτε σχήματος. Η σκανδάλη D βρίσκεται έξω, το μετρημένο σήμα συχνότητας (πρώτη) του παρέχεται από τον οδηγό, τα σήματα με συχνότητες 10 MHz και 1 Hz (δεύτερη και τρίτη αντίστοιχα) λαμβάνονται από τον μικροελεγκτή, το σήμα εξόδου (τέταρτο) επιστρέφει στον μικροελεγκτή. Η δεύτερη τέτοια ενεργοποίηση χρησιμεύει για τη δημιουργία σήματος σε ένα σημείο ελέγχου. Το ίδιο σχήμα PDF στο αρχείο ZIP είναι διαθέσιμο. εδώ.
Έχοντας καταρτίσει ένα διάγραμμα, ο πλοίαρχος συλλέγει ένα μετρητή συχνότητας σε αυτό, αποδεικνύεται έτσι:
Στη φωτογραφία, σε αντίθεση με το κύκλωμα, εμφανίζεται η μπαταρία και ο ελεγκτής φόρτισης, ο σταθεροποιητής παλμών αναφέρεται επίσης από τον πλοίαρχο, αλλά όπου είναι, δεν είναι ορατός. Όλα αυτά τα συστατικά προστέθηκαν αργότερα, γεγονός που έκανε την εργασία με το μετρητή συχνότητας πιο βολικό. Μια μπαταρία 18650 θα πρέπει να λαμβάνεται με προστασία, σύρματα συγκόλλησης σε αυτό είναι απαράδεκτο. Είτε η συγκόλληση διαμερίσματος είτε επί τόπου.
Το υλικολογισμικό (ψέματα εδώ επίσης στο αρχείο ZIP) ο πλοίαρχος γράφει λαμβάνοντας υπόψη την ανάγκη μεταφοράς του μικροελεγκτή από το ρολόι στη γεννήτρια RC για να λειτουργήσει από εξωτερικό χαλαζία, καθώς και τη δυνατότητα ανάθεσης διαφόρων λειτουργιών σε κάθε μία από τις εξόδους του μικροκυκλώματος:
Για να φορτώσετε το υλικολογισμικό, ο οδηγός παίρνει έναν προγραμματιστή εντός του κυκλώματος από την Olimex. Αυτή είναι μια βουλγαρική εταιρεία με προφίλ κοντά στο Adafruit.
Ο πλοίαρχος σφραγίζει τη μικρή εκφόρτιση στην οθόνη και στη συνέχεια κόβει μια οπή στο κάλυμμα του περιβλήματος έτσι ώστε η εκφόρτιση να είναι κλειστή, καθώς οι ενδείξεις του ήταν ανακριβείς παρά τα ληφθέντα μέτρα.Αυτό επηρεάζεται από τα χαρακτηριστικά του αλγορίθμου και όχι από τη μεγάλη σταθερότητα της θερμοκρασίας του κρυσταλλικού ταλαντωτή. Για να το ρυθμίσετε, ο πλοίαρχος συνδέει έναν εξωτερικό μετρητή συχνότητας στο σημείο ελέγχου με τη σταθεροποίηση της συχνότητας της γεννήτριας ρολογιού από τον δέκτη GPS, μετά τον οποίο ρυθμίζει τα ακριβή 5 MHz περιστρέφοντας τον πυκνωτή συντονισμού (η σκανδάλη διαιρεί τη συχνότητα του ρολογιού κατά δύο). Ένας σωστά συντονισμένος μετρητής συχνότητας παρέχει την απαιτούμενη ακρίβεια στην περιοχή των μετρημένων συχνοτήτων από 0,2 Hz έως 2 MHz. Οι ακόλουθες δύο φωτογραφίες δείχνουν τον τρόπο με τον οποίο ο πλοίαρχος εφάρμοσε ταυτόχρονα το ίδιο σήμα στους μετρητές συχνότητας αναφοράς και ελέγχου:
