Este frequencímetro digital fornecerá uma leitura direta da frequência aplicada em sua entrada, através de um módulo display de cátodo comum de 5 dígitos.
O contador de frequência compacto pode ser usado para contar com precisão a frequência ou pulso de qualquer fonte pretendida.
Principais aplicativos
Também pode ser usado para medir a RPM de um objeto em rotação, verificando a leitura da frequência digital com um cronômetro correspondente. A leitura no display após 1 minuto fornecerá ao usuário o valor de RPM da fonte.
Outro uso útil deste contador digital de pulsos é para medir a frequência de um inversor ou para verificar o bom funcionamento do oscilador de um inversor.
O projeto também pode ser aplicado em circuitos temporizadores de atraso para medir o pulso de saída de atraso ON ou atraso OFF, e o tempo necessário para a saída, para definir os valores dos componentes de tempo corretamente.
Sobre IC 4033
O IC 4033 é composto por um contador de décadas Johnson de 5 estágios e um decodificador de saída projetado para converter o código Johnson em uma saída decodificada de 7 segmentos.
Esta saída decodificada é usada para acionar um único estágio de um módulo de exibição digital. Este IC é especialmente adequado para programas de exibição que exigem baixo consumo de energia e compacidade.
Uma lógica alta no pino RESET restaura o contador de décadas para sua posição inicial de exibição zero. O contador é projetado para se mover por uma única contagem em resposta à entrada de freqüência positiva do clock quando o sinal CLOCK INHIBIT é fornecido com uma alimentação lógica baixa.
A progressão do contador por meio do trilho de clock é impedida e parada assim que o CLOCK INHIBIT é aplicado com uma entrada lógica HIGH.
A entrada lógica CLOCK INHIBIT pode ser aplicada como um clock de borda negativa caso a linha de clock seja aplicada com lógica alta. O antilock gating é oferecido dentro do contador JOHNSON, o que garante o sequenciamento correto para o processo de contagem.
O sinal CARRY-OUT (Cout) termina um único ciclo a cada dez ciclos de CLOCK INPUT e é implementado para cronometrar a próxima década instantaneamente em uma cadeia de contagem de várias décadas.
As sete saídas decodificadas (a, b, c, d, e, f, g) iluminam as seções apropriadas em um módulo de exibição de 7 segmentos destinado a endereçar os algarismos decimais de 0 a 9.
Funcionamento do Circuito
O circuito do contador de frequência de 5 dígitos discutido abaixo é feito usando ICs de cinco contadores de décadas (IC1 a IC5) e seus displays de 7 segmentos complementares (DIS1 a DIS5).
Os CIs usados para este projeto são IC 4033, enquanto os displays são de 7 segmentos de cátodo comum NTE3056 ou similar.
O esquema completo do contador de pulsos de frequência de 5 dígitos proposto é mostrado abaixo.
O projeto é basicamente a repetição idêntica de 5 estágios de contador de pulsos compreendendo IC1 e DIS1 em um formato sequencialmente em cascata.
Deve-se notar que DIS2 é o único módulo de exibição que possui um ponto decimal ativo. Este ponto decimal acende assim que a alimentação do circuito é ligada.
A frequência ou o pulso que precisa ser contado e exibido nos displays de 7 segmentos é aplicado ao pino 1 do IC1.
Assim que a frequência é aplicada, os displays começam a mostrar o número de pulsos decorridos da frequência.
Se a entrada de frequência for removida, a contagem no display ficará travada e permanecerá disponível até que a chave S1 seja pressionada ou a energia seja DESLIGADA e LIGADA novamente.
Design de PCB para o contador de frequência de 5 dígitos
A imagem a seguir mostra o layout da placa de circuito impresso para o circuito do contador de frequência de 5 dígitos.
Medidor de frequência digital de 10 MHz
A Figura 1 mostra o diagrama de circuito do Frequency Counter digital de 10 MHz. O circuito inclui um contador de sete décadas ICM7208 (U1), um controlador oscilador ICM7207A (U2) e um amplificador operacional biFET CA3130 (U3). IC U1 é usado para contar os sinais de entrada e, em seguida, decodificá-los para a estrutura de 7 segmentos. Além disso, é usado para gerar os sinais de saída para acionar um display LED de 7 dígitos.
O IC U2 é conectado para fornecer os relógios de tempo para U1, enquanto U3 processa o sinal de entrada para fornecer uma forma de onda apropriada para a entrada U1. A frequência do cristal de 5,24288 MHz é dividida por U2 para gerar um sinal de multiplexação de 1280 MHz no pino 12 de U2. Este sinal é aplicado à entrada de U1 em seu pino 16, que é utilizado para varrer os dígitos de exibição em sucessão. Os cátodos de cada um dos dígitos são aterrados repetidamente a cada segundo, acionando qualquer segmento dos dígitos que tenham seus anodos altos devido à decodificação por U1.
A frequência do cristal é adicionalmente dividida para gerar um pulso curto de “armazenamento” no pino 2 de U2, que é seguido por um breve pulso de “reinicialização” no pino 14 de U2 (após cerca de 0,4 milissegundos). A frequência de pulso é estabelecida pelo estado do pino 11 de U2.
Assim que o pino U2 11 é comutado para terra via S1, os pulsos se repetem a cada 2 segundos e fazem com que o pino U2 13 fique alto por um único segundo. Isso inibe outros sinais de entrada de entrar em U1. Isso faz com que as contagens travadas do U1 nos contadores internos sejam enviadas para o módulo de exibição. O pino 13 do IC U2 posteriormente fica baixo por um único segundo, permitindo que uma nova contagem seja inserida nos contadores de sete décadas do U1.
Esse período é repetido, mudando continuamente o display a cada 2 segundos. Quando o pino 11 de U2 é comutado para a tensão positiva (+ 5V), os pulsos de “armazenamento” e “reinicialização” começam a ocorrer em períodos de 0,2 segundo, criando um período de contagem de 0,1 segundo. Requer que 10 pulsos de entrada sejam contados para garantir que um ‘1″ apareça no primeiro dígito, D1, portanto, a frequência testada é aparentemente 10 vezes maior que a frequência exibida no módulo de 7 segmentos. os pontos decimais são alimentados por R1 e sugerem visualmente que o período de contagem de 0,- segundo foi aplicado.
Teste
Para testar rapidamente o funcionamento do circuito do contador de frequência digital de 10 MHz, aplique uma frequência de amostra que pode ser inferior a 100 Hz. Coloque um jumper momentâneo para conectar U1 pino 7, 23 ou 27 com + 5V conforme recomendado através da linha tracejada exibida no primeiro doagrama do circuito. IC U1 depois disso implementa a contagem para todos os dígitos maiores que D2. Dados para U2 significam que C1 pode ser um trimmer ou capacitor variável. Dito isto, um capacitor de disco fixo de 22 pF pode funcionar razoavelmente bem para a maioria das aplicações e oferece precisão de 0,005%.
Comece ajustando a chave de alcance para “1 segundo”, implemente a frequência de multiplexação do pino U2 12 para a entrada de U3 e ajuste o aparador para obter uma leitura de 1280 Hz.
Frequência de medição
Quando S1 está posicionado no modo de 1 segundo, a faixa de contagem fica entre 1 Hz a 1 MHz, o que fornecerá uma leitura direta do display. Se S1 for movido para a posição de 0,1 segundo, a faixa de medição aumenta para 10 Hz a 10 MHz. Os números que aparecem no visor são 1/10 da frequência que está sendo medida (1 kHz aparece como 100).
Caso você tente medir uma nova frequência, a primeira leitura se transformará na frequência anterior que estava travada nos contadores.
Você terá que esperar 2 ou mais intervalos de contagem para que o circuito se estabilize em torno da frequência recém-aplicada.
Alternativamente, você pode tentar pressionar o botão RESET (S2) até que o display mostre “00”, e então você pode soltar o botão.
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FONTE
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