51_Drelicharz_Czestosciomierz i Generator.qxd

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to s³u¿y?

Chyba ka¿dy siê ze mn¹ zgodzi, ¿e takie przy-

rz¹dy jak czêstotliwociomierz i generator po-

winny znaleæ siê w ka¿dej pracowni elektro-

nicznej i to bez wzglêdu na to, czy jest to pra-

cowania profesjonalna czy hobbystyczna. Ich

przydatnoæ trudno przeceniæ, a brak szybko

odczuæ. Wiele uk³adów budowanych przez

elektroników wymaga pewnych zabiegów

uruchomieniowych. Czêsto uk³ady nie dzia³a-

j¹ od razu po zmontowaniu i trzeba dopiero

dochodziæ, która czêæ lub blok uk³adów za-

wiód³. Do tego typu zajêæ nie wystarczy tylko

multimetr. W uk³adach cyfrowych np. wa¿ne

jest okrelenie, czy wystêpuje w danym miej-

scu przebieg o wymaganej czêstotliwoci.

Mo¿na to stwierdziæ za pomoc¹ czêstotliwo-

ciomierza.

Czasami przy budowaniu uk³adów po-

trzebne jest uniwersalne ród³o przebiegu cy-

frowego. Równie¿ przy lokalizowaniu usterek

i naprawach generator jest niezwykle po¿y-

tecznym urz¹dzeniem. Czêsto nie wystarcza

jednak sam prosty generator przebiegu prosto-

k¹tnego. Co ciekawe, zazwyczaj wygórowane

wartoci generowanej czêstotliwoci maj¹

mniejsze znaczenie od takich parametrów, jak

mo¿liwoæ ustawienia dowolnego wspó³czyn-

nika wype³nienia czy mo¿liwoæ generowania

dowolnych sekwencji cyfrowych.

Opisane w artykule urz¹dzenie charaktery-

zuje siê sporymi mo¿liwociami jak na skrom-

n¹ iloæ elementów, z którego zosta³o zbudo-

wane. Mo¿na je z³o¿yæ w 15 minut i cieszyæ

siê efektem swej pracy bez potrzeby mozolne-

go strojenia czy uruchamiania.

W niewielkiej obudowie z³¹cza DB9 za-

mkniêto garstkê

czêci, która wraz z

czterema progra-

mami komputero-

wymi tworzy dwa

urz¹dzenia w jed-

nym: czêstocio-

mierz i generator.

Jak to dzia³a?

Czêæ elektroniczna jest bardzo prosta, wiêc

opis bêdzie krótki i przejrzysty. Uk³ad wspó³-

pracuje z komputerem za pomoc¹ portu szere-

gowego RS232. Oprogramowanie obs³uguje

porty COM1 i COM2.

Schemat czêci elektronicznej przedstawia

rysunek 1. Jak widaæ, zosta³a ona ograniczona

do absolutnego minimum. Poniewa¿ do stero-

wania prac¹ urz¹dzenia wykorzystywany jest

komputer, to on realizuje wszystkie funkcje

czêstociomierza i generatora na drodze pro-

gramowej.

Dioda D1 przepuszcza tylko dodatnie po-

³ówki sygna³u generowanego przez wyjcie

RTS portu szeregowego. Jak bowiem wiado-

mo, standardem dla portu szeregowego s¹

wartoci +10V i 10V (logiczna jedynka i lo-

giczne zero).

Rezystor R1 podaje na wyjcie generatora

masê. W ten sposób na wyjciu generatora ge-

nerowany jest sygna³ o amplitudzie oko³o 10V,

gdzie logiczna jedynka ma wartoæ oko³o 10V,

a logiczne zero ma potencja³ masy.

Wejcie RI portu szeregowego po³¹czone

jest z wyjciem generatora bêd¹cego jedno-

czenie wejciem czêstotliwociomierza. Za-

bieg taki pozwoli³ na zbudowanie uniwersal-

nego urz¹dzenia z jednym z³¹czem, ³¹cz¹cym

funkcjê wejcia i wyjcia. Na wejcie RI portu

mo¿na podawaæ sygna³ o wartoci od 0V do

12V. Port szeregowy jest tak zbudowany, ¿e

poprawnie interpretuje stany logiczne w stan-

dardzie TTL i CMOS.

Oprogramowanie

Si³a przedstawionego urz¹dzenia tkwi w jego

oprogramowaniu, które mo¿na ci¹gn¹æ

z PPEdW z dzia³u Download (M07). Do jego

obs³ugi powsta³y cztery programy:

F-Meter miernik czêstotliwoci. Okno

g³ówne programu mo¿na zobaczyæ na rysun-

ku 2. Program F-Meter tworzy wraz z czêci¹

elektroniczn¹ miernik czêstotliwoci sygna³u

prostok¹tnego o czêstotliwoci od 1Hz do

10000Hz (10kHz) - (czêstotliwoæ maksymal-

na jest zale¿na od wydajnoci komputera).

Wejcie czêstotliwociomierza toleruje sy-

gna³y o poziomach TTL i CMOS. Amplituda

sygna³u podawanego na wejcie czêstotliwo-

ciomierza powinna zawieraæ siê w granicach

od 3V do 12V. Sygna³ podawany na wejcie

czêstotliwociomierza powinien mieæ kszta³t

(przebieg) prostok¹tny.

Podawanie na wejcie czêstotliwociomie-

rza napiêæ ni¿szych ni¿ 3V mo¿e powodowaæ

wywietlanie b³êdnych wskazañ. Podawanie

na wejcie czêstotliwociomierza napiêæ wy¿-

szych od 12V mo¿e spowodowaæ uszkodzenie

obwodów wejciowych portu szeregowego.

Podawanie na wejcie czêstotliwociomierza

sygna³ów o innych kszta³tach jak prostok¹tny

mo¿e powodowaæ wywietlanie b³êdnych

wskazañ.

F-Generator generator czêstotliwoci.

Okno g³ówne programu przedstawia rysunek 3.

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2

êê

Program F-Generator tworzy wraz z czêci¹

elektroniczn¹ generator przebiegu prostok¹t-

nego o czêstotliwoci od 2Hz do 500Hz (okre-

sie od 500ms do 2ms). Górna czêstotliwoæ

graniczna narzucona jest przez wartoæ mini-

maln¹ (1ms), jak¹ mo¿na programowo uzy-

skaæ. W stanie spoczynku na wyjciu genera-

tora panuje stan niski. Wartoæ wspó³czynnika

wype³nienia generowanych impulsów mo¿na

zmieniaæ w granicach od 1% do 99% w ca³ym

zakresie.

Gdy wciniêty jest przycisk f[ms], mo¿-

na nastawiæ ¿¹dan¹ czêstotliwoæ za pomoc¹

klawiatury numerycznej. Dokonujemy tego

w milisekundach (pierwszy wiersz wywietla-

cza). W czasie wpisywania okresu (w ms) od-

powiadaj¹ca mu czêstotliwoæ (w Hz) wy-

wietlana jest na bie¿¹co w drugim wierszu

wywietlacza. Je¿eli nie potrafisz przeliczyæ

Hz na ms w g³owie, to pomo¿e Ci w tym mini-

kalkulator dostêpny pod przyciskiem PRZE-

LICZ HZ NA MS.

Gdy wciniêty jest przycisk %, mo¿na

nastawiæ ¿¹dany wspó³czynnik wype³nienia

klawiatur¹ numeryczn¹. Domylna wartoæ to

50%, czyli klasyczny, symetryczny przebieg

prostok¹tny. Wspó³czynnik wype³nienia mo¿-

na ustawiaæ w granicach 1% - 99%. Wartoæ

nastawionego aktualnie wspó³czynnika wy-

pe³nienia wywietlana jest w trzecim wierszu

wywietlacza.

T-Generator generator okresu. Okno

g³ówne programu widaæ na rysunku 4. Pro-

gram T-Generator tworzy wraz z czêci¹ elek-

troniczn¹ generator przebiegu prostok¹tnego o

okresie od 1 sekundy do 9999 sekund (lub od

1 minuty do 9999 minut). W stanie spoczynku

na wyjciu generatora panuje stan niski.

Klawiatur¹ numeryczn¹ nastawiamy ¿¹da-

ny okres. Dokonujemy tego w sekundach (gdy

wciniêty jest przycisk SEKUNDY) lub

w minutach (gdy wciniêty jest przycisk

MINUTY). Wartoæ wybrana jest wywie-

tlana na wywietlaczu.

S-Generator gene-

rator sekwencji cyfro-

wych. Okno g³ówne

programu mo¿na zoba-

czyæ na rysunku 5. Pro-

gram S-Generator two-

rzy wraz z czêci¹ elek-

troniczn¹ generator se-

kwencji sygna³u prosto-

k¹tnego. Mo¿liwe jest

zaprogramowanie do-

wolnie d³ugiej sekwen-

cji sygna³u. Zaprogra-

mowany sygna³ mo¿na

zapisaæ w postaci pliku,

który w razie póniej-

szej potrzeby bêdzie

mo¿na ponownie wykorzystaæ. Dodatkowo

program potrafi generowaæ sygna³ losowy

(pseudolosowy). W stanie spoczynku na wyj-

ciu generatora panuje stan niski.

Programowanie sekwencji odbywa siê za

pomoc¹ cyfr, gdzie:

0 - ustaw na wyjciu generatora stan niski,

1 - ustaw na wyjciu generatora stan wysoki.

Wpisanie w pole edycyjne jakiegokolwiek

innego znaku z klawiatury zostanie przez pro-

gram zinterpretowane jak wpisanie zera, tzn.

na wyjciu pojawi siê stan niski. Np. wpisanie

ci¹gu znaków: 001201 (bez cudzys³owów)

spowoduje, ¿e po klikniêciu na przycisku

ON, na wyjciu generatora pojawi siê kolej-

no: stan niski (0), stan niski (0), stan wysoki

(1), stan niski (2 - zinterpretowane jak 0), stan

niski (0), stan wysoki (1) i stan niski (koniec

wpisu).

Monta¿ i uruchomienie

Z powodu ma³ej liczby zastosowanych ele-

mentów i ma³ej obudowy, w której maj¹ siê

zmieciæ, zdecydowa³em siê na monta¿ prze-

strzenny. G³ównym elementem nonym jest

gniazdo typu DB9. Urz¹dzenie montujemy,

posi³kuj¹c siê schematem ideowym przedsta-

wionym na rysunku 1. W obudowie z³¹cza

DB9 nale¿y powiêkszyæ otwór przewidziany

na przewód, tak aby zmieci³o siê w nim

gniazdo chinch. Najpierw nale¿y skrêciæ obu-

dowê i umocowaæ j¹ w imadle. Potem roz-

wierciæ delikatnie otwór, tak aby bez proble-

mów wsun¹æ w niego gniazdo chinch. Najle-

piej zrobiæ to wiertark¹ i wiert³em o rednicy

9mm.

Jak ju¿ wspomnia³em na wstêpie, uk³ad nie

wymaga zabiegów uruchomieniowych. Powi-

nien zadzia³aæ od razu po zmontowaniu. Aby

siê o tym przekonaæ, wystarczy pod³¹czyæ

uk³ad do wtyku wybranego portu szeregowe-

go (COM1 lub COM2) i uruchomiæ program

obs³uguj¹cy ten sam port, np. F-Generator.

Nastêpnie pod³¹czyæ bezporednio do wyjcia

czêci elektronicznej diodê wiec¹c¹ LED. Pa-

miêtaæ przy tym nale¿y, i¿ na czêci zewnêtrz-

nej gniazda chinch jest

masa, a w jego rodku sy-

gna³. Po klikniêciu na przy-

cisku ON dioda ta powinna

zacz¹æ wieciæ z nastawio-

n¹ czêstotliwoci¹. Je¿eli

tak jest, to teraz mo¿na po-

eksperymentowaæ z nasta-

wianiem ró¿nych czêstotli-

woci i ró¿nych wspó³-

czynników wype³nienia ge-

nerowanego sygna³u. Dio-

da LED bêdzie wieci³a

w takt ustawieñ.

Je¿eli tak nie jest, to

winna mo¿e byæ czêæ

elektroniczna lub progra-

mowa. W przypadku uk³a-

du powodem niedzia³ania

ca³oci mog¹ byæ uszko-

dzone czêci lub niepo-

prawny monta¿. Najlepiej

sprawdziæ w tym momen-

cie, czy zmontowany uk³ad odpowiada sche-

matowi ideowemu z rysunku 1. Warto te¿ cho-

cia¿by multimetrem sprawdziæ, czy zastoso-

wane elementy nie s¹ uszkodzone. Tyczy siê

to g³ównie diody D1.

Je¿eli czêæ elektroniczna nie wzbudza po-

dejrzeñ przyjrzeæ siê nale¿y oprogramowaniu.

Wszystkie programy wystêpuj¹ w dwóch

wersjach. Jedna obs³uguje port COM1,

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 5