Circuitos de medidor de frequência simples - projetos analógicos

Os seguintes circuitos simples de medidores de frequência analógicos podem ser usados ​​para medir frequências que podem ser de onda senoidal ou quadrada. A frequência de entrada a ser medida deve ser de pelo menos 25 mV RMS, para detecção e medição ideais.

O design facilita uma faixa relativamente ampla de medição de frequência, desde 10 Hz a um máximo de 100 kHz, dependendo da configuração da chave seletora S1. Cada uma das configurações predefinidas de 20 k associadas a S1 a podem ser ajustadas individualmente para obter outras faixas de deflexão de escala completa de frequência no medidor, conforme desejado.

O consumo geral deste circuito medidor de frequência é de apenas 10 mA.

Os valores de R1 e C1 decidem a deflexão de fundo de escala nos medidores relevantes usados, e podem ser selecionados dependendo do medidor empregado no circuito. Os valores podem ser fixados de acordo com a ajuda da seguinte tabela:

Como funciona o circuito

Referindo-se ao diagrama de circuito do medidor de frequência simples, 3 BJTs no lado da entrada funcionam como amplificador de tensão para amplificar a frequência de baixa tensão em ondas retangulares de 5 V, para alimentar a entrada do IC SN74121

O IC SN74121 é um multivibrador monoestável com entradas Schmitt-trigger, que permite que a frequência de entrada seja processada em pulsos de um disparo corretamente dimensionados, cujo valor médio depende diretamente da frequência do sinal de entrada.

Os diodos e a rede R1, C1 no pino de saída do IC funcionam como um integrador para converter a saída vibratória do monoestável em uma DC razoavelmente estável, cujo valor é diretamente proporcional à frequência do sinal de entrada.

Portanto, conforme a frequência de entrada aumenta, o valor da tensão de saída também aumenta proporcionalmente, o que é interpretado por uma deflexão correspondente no medidor e fornece uma leitura direta da frequência.

Os componentes R / C associados com a chave seletora S1 determinam a temporização ON / OFF monoestável e este, por sua vez, decide a faixa para a qual a temporização se torna mais adequada, para garantir uma faixa de correspondência no medidor e vibração mínima no agulha do medidor.

Intervalo de mudança

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

Circuito de medidor de freqüência preciso de multiagem

Uma versão aprimorada do primeiro diagrama de circuito do medidor de frequência é exibida na figura acima. O transistor de entrada TR1 é um porta de junção FET seguido por um limitador de tensão. O conceito permite o instrumento com uma grande impedância de entrada (na faixa de um megohm) e segurança contra sobrecarga.

O banco de chaves S1 b simplesmente mantém o terminal positivo do medidor ME1 'aterrado' para as 6 configurações de alcance designadas em S1 a e, assim, fornece o caminho de descarga para o condensador de alcance correspondente, conforme descrito nas observações da Fig. 1. Dito isto, no sétimo lugar, o medidor e uma resistência predefinida, VR1, são trocados em torno do diodo de referência D7 de Zener.

Esta predefinição é ajustada durante a configuração para fornecer uma deflexão de escala total do medidor que é então calibrada com precisão para esse nível de referência específico. Isso é importante, pois os diodos Zener por si só oferecem uma tolerância de 5%. Quando corrigida, esta calibração é finalmente governada a partir de um painel de instrumentos potenciômetro VR2 que fornece o controle para todas as faixas de frequência.

A maior amplitude da frequência de entrada colocada no f.e.t. portão é restrito a aproximadamente ± 2,7 V através do Diodos Zener D1 e D2, coletivamente com o resistor R1.

Caso o sinal de entrada seja superior a este valor em ambas as polaridades, o respectivo Zener irá aterrar o excesso de tensão, estabilizando-o em 2,7 V. O capacitor C1 facilita certas compensações de alta frequência.

O FET é configurado como um seguidor de origem e a carga de origem R4 funciona como um modo em fase da frequência de entrada. O transistor TR2 funciona como um amplificador direto ao quadrado, cuja saída faz com que o transistor TR3 seja ligado e desligado de acordo com a explicação fornecida anteriormente.

Os capacitores de carga para cada 6 faixas de frequência são determinados com o banco de chaves S1a. Esses capacitores devem ser extremamente estáveis ​​e de alto grau, como um tântalo.

Embora indicados como capacitores solitários no diagrama, eles podem ser compostos usando algumas partes paralelas. O capacitor C5, por exemplo, é construído usando um 39n e um 8n2, uma capacidade geral de 47n2, enquanto o C10 consiste em um trimmer de 100p e 5-65p.

Layout PCB

O design da trilha do PCB e a sobreposição do componente para o circuito medidor de frequência mostrado acima são mostrados nas seguintes figuras

Medidor de frequência simples usando IC 555

O próximo dispositivo de medição de frequência analógico é provavelmente o mais simples, mas apresenta uma leitura de frequência razoavelmente precisa no medidor anexo.

O medidor pode ser o tipo de bobina móvel especificado ou um medidor digital ajustado em uma faixa de 5 V DC

O IC 555 é conectado como padrão circuito monoestável , cujo tempo de saída ON é fixado através dos componentes R3, C2.

Para cada meio ciclo positivo da frequência de entrada, o monoestável é ativado por um período específico de tempo, conforme determinado pelos elementos R3 / C2.

As partes R7, R8, C4, C5 na saída do IC funcionam como estabilizador ou integrador para permitir que os pulsos monoestáveis ​​ON / OFF sejam DC razoavelmente estáveis ​​para o medidor lê-los sem vibrações.

Isso também permite que a saída produza um DC contínuo médio que é diretamente proporcional à taxa de frequência dos pulsos de entrada alimentados na base de T1.

No entanto, o pré-ajuste R3 deve ser ajustado adequadamente para diferentes faixas de frequências, de modo que a agulha do medidor seja razoavelmente estável e um aumento ou diminuição da frequência de entrada cause uma quantidade proporcional de deflexão nessa faixa específica.