Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sklep HeluKabel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Mikroprocesorowy miernik częstotliwości 1.3 GHz

sq1ftb 17 Maj 2011 19:01 15727 22
  • Mikroprocesorowy miernik częstotliwości 1.3 GHz
    Do zaprojektowania i skonstruowania miernika częstotliwości, zmusiła mnie konieczność dokonywania pomiarów częstotliwości w dość szerokim zakresie.
    Posiadałem wprawdzie miernik częstotliwości starszej generacji, zbudowany w czasach studenckich na układach TTL, jednak jego zakres pomiarowy był, najogólniej mówiąc, mało efektywny.
    Urządzenie jest typowym urządzeniem warsztatowym, zatem nie należy miernika traktować jako laboratoryjne urządzenie pomiarowe. Dokładność i powtarzalność pomiarów w zupełności wystarczają do działań typowo amatorskich i w pełni zaspokajają potrzeby autora.
    Miernik okazał się bardzo przydatny przy uruchamianiu innych konstrukcji.
    Mikroprocesorowy miernik częstotliwości 1.3 GHz Mikroprocesorowy miernik częstotliwości 1.3 GHz
    Kompletna dokumentacja w postaci pliku .PDF znajduje się w załączniku.
    Zamieszczone fotografie przedstawiają tzw. prototyp ALFA ( umieszczony w obudowie) oraz prototyp BETA opisany w dokumentacji. Schemat ideowy obu urządzeń jest taki sam, różnica dotyczy wykonania.

    Załączniki:

    Fajne!
  • Sklep HeluKabel
  • #2 17 Maj 2011 21:13
    Miguel573
    Poziom 10  

    Mam pytanie co do ALFY. Jaka to obudowa? W jakim programie wykonałeś panel przedni? Ogólnie na "tak". Ja się przyczepię gniazda BNC. Wiem że to profesjonalnie wygląda, ale ten kabel dość mocno wystaje - łatwo o niego zahaczyć i zniszczyć urządzenie.

  • #3 17 Maj 2011 21:20
    sq1ftb
    Poziom 12  

    Cytat:
    Mam pytanie co do ALFY. Jaka to obudowa ?

    Obudowa metalowa któraś z Z-xx, typowa, do kupienia prawie we wszystkich sklepach z elektroniką

    Cytat:
    W jakim programie wykonałeś panel przedni ?

    FrontDesigner v2.0

    A jezeli chodzi o BNC, jego umieszczenie nie jest krytyczne.
    Dla wersji BETA obudowa będzie wykonana "na miarę".

  • #4 17 Maj 2011 21:28
    drzasiek
    Specjalista - Mikrokontrolery

    Jak już podpisywałeś panel i wyskalowałeś w MHz to 1G trochę głupio wygląda :) 1 Giga Megaherców czyli 1000000000000000Hz? Tak wiem, ale tak to wygląda :) ale to tylko taki szczegół. Ogólnie estetycznie. pozdrawiam

  • #5 17 Maj 2011 23:26
    guuciek
    Poziom 14  

    Witam.
    Z tego, co nieraz słyszałem, przy takich częstotliwościach należy wystrzegać się ścieżek łamanych pod kątem prostym, jako że mogą wystąpić wtedy odbicia sygnału oraz każde takie miejsce może działać jak mikroantena zakłócająca dodatkowo sygnał.

  • #6 17 Maj 2011 23:33
    eurotips
    Poziom 35  

    Dziękuję za punkty.
    W dokumentacji znalazłem linka do Twojej stronki.
    Widzę że masz jeszcze kilka fajnych rzeczy do zaprezentowania...
    Co do miernika, bawiłem się kiedyś dzielnikami U664, ja bym umieścił go na aktywnej sondzie zaopatrzonej w antenkę w postaci kilku zwojów drutu, masz wtedy dużo większą czułość i nie musisz podpinać się bezpośrednio pod badany układ, "zdalny" pomiar częstotliwości czasami bardzo się przydaje.

  • #7 18 Maj 2011 01:40
    misiupan
    Poziom 35  

    Witam, zainteresowała mnie ta konstrukcja ze względu na swoją prostotę i niską cenę wykonania. Mam kilka pytań:
    - jak zachowuje się miernik po przyłożeniu do wyprowadzeń rezonatora kwarcowego?
    nie wpływa na niego? Miałem problem z pomiarami, ponieważ przyrząd blokował pracę oscylatora jak tylko dotknąłem końcówką pomiarową do niego.
    - czy części pomiarowej nie należy odseparować ekranem?
    - przy pomiarach dużych częstotliwości miernik nie fiksuje?
    - jakie jest maksymalne napięcie wejściowe dla poszczególnych zakresów?
    - jaki jest średni pobór prądu?, chciałbym zrobić wersję bateryjną.

    ----------------------------------------------------
    Fajnym usprawnieniem był by automatyczny przełącznik zakresów.

  • Sklep HeluKabel
  • #8 18 Maj 2011 02:37
    Paolo1976
    Poziom 24  

    Czy kolega wykorzystał program z jakiegoś źródła, czy może napisał od podstaw samodzielnie?

  • #9 18 Maj 2011 07:06
    SP5ANJ
    VIP Zasłużony dla elektroda

    eurotips napisał:
    ... ja bym umieścił go na aktywnej sondzie zaopatrzonej w antenkę w postaci kilku zwojów drutu, masz wtedy dużo większą czułość i nie musisz podpinać się bezpośrednio pod badany układ, "zdalny" pomiar częstotliwości czasami bardzo się przydaje.

    Czy TY wogóle wiesz do czego ten miernik częstotliwości służy. :?:

    SQ1FTB :
    - dlaczego jest taka mała rozdzielczość (czytaj : dokładność) pomiaru. ??
    - jak zachowuje się wzorzec i jego stabilność przy pomiarach 1GHz. ??


    Pozdrawiam.

  • #10 18 Maj 2011 07:30
    krzysztofh
    Poziom 29  

    Konstrukcja wykonana bardzo estetycznie. Miernik prezentuje się na prawdę dobrze.
    Co do jego dokładności to wiadomo. Miernik częstotliwości jest tak dokładny jak dokładny jest jego wzorzec częstotliwości, który wyznacza przedział zliczania impulsów sygnału mierzonego. Wzorzec w postaci Atmegi niestety nie zapewnia wysokiej precyzji, ale autor to zaznaczył w sowim opisie, że to nie jest miernik laboratoryjny. Plusem w tym przypadku jest jego prostota i koszt.
    Co do pcb, to faktycznie dla takich częstotliwości ścieżki nie powinny być prowadzone pod kątem prostym.

  • #11 18 Maj 2011 08:15
    sq1ftb
    Poziom 12  

    Ścieżki prowadzone pod katem prostym w tym przypadku zasadniczo dotyczą sygnałów stało-prądowych sterujących zakresami miernika. Prowadzą od przełącznika zakresów do portów określających aktualny zakres miernika.
    Jeżeli chodzi o dokładność to można przyjąć że przy idealnym kwarcu taktującym ATMega8 wynosi ona dla :
    - zakresu 1.3 GHz - + 640 Hz
    - zakresu 100 MHz - + 80 Hz
    - zakresu 30 MHz - + 10 Hz
    Oczywiście są to przybliżone dokładności wynikające tylko z podziałów i dyskretyzacji cyfrowej pomiarów.

  • #12 18 Maj 2011 09:15
    eurotips
    Poziom 35  

    SP5ANJ napisał:
    eurotips napisał:
    ... ja bym umieścił go na aktywnej sondzie zaopatrzonej w antenkę w postaci kilku zwojów drutu, masz wtedy dużo większą czułość i nie musisz podpinać się bezpośrednio pod badany układ, "zdalny" pomiar częstotliwości czasami bardzo się przydaje.

    Czy TY wogóle wiesz do czego ten miernik częstotliwości służy. :?:
    ........


    :arrow: SP5ANJ
    chodziło mi o wyrzucenie z płytki układu U893 TFK i umieszczenie go na samym początku sondy, w tym samym ekranie dodawałem jeszcze 74AC132 i dopiero tak uformowany przebieg trafiał do wejścia miernika, coś na wzór aktywnej sondy do oscyloskopu, więc nie rozumiem co ciebie tak zbulwersowało w mojej wypowiedzi.

  • #13 18 Maj 2011 11:57
    krzysztofh
    Poziom 29  

    sq1ftb napisał:
    Ścieżki prowadzone pod katem prostym w tym przypadku zasadniczo dotyczą sygnałów stało-prądowych sterujących zakresami miernika. Prowadzą od przełącznika zakresów do portów określających aktualny zakres miernika.
    Jeżeli chodzi o dokładność to można przyjąć że przy idealnym kwarcu taktującym ATMega8 wynosi ona dla :
    - zakresu 1.3 GHz - + 640 Hz
    - zakresu 100 MHz - + 80 Hz
    - zakresu 30 MHz - + 10 Hz
    Oczywiście są to przybliżone dokładności wynikające tylko z podziałów i dyskretyzacji cyfrowej pomiarów.

    Ale właśnie chodzi o tą dokładność kwarcu Atmegi, to u jest (może być największy błąd).

  • #14 18 Maj 2011 13:42
    djbpm
    Poziom 21  

    Potrzeby autora są zaspokojone, ale urządzenie można troszkę udoskonalić.
    Polecam użyć innego procesora, np atmega88 którego można taktować oficjalnie do 20MHz, a w praktyce mi działa na 27MHz. Dzięki temu uzyskujemy szerszy zakres mierzonych częstotliwości = mniejszy podział, a więc teoretycznie większa dokładność przy idealnym wzorcu częstotliwości.
    Np można by zrobić zakres pomiaru do 640MHz z podziałem /64 a nie /640.
    Jako wzorzec częstotliwości dałbym ds32khz - powinien być znacznie dokładniejszy niż zwykły kwarc.
    W swojej konstrukcji problem mam z formowaniem sygnału i preskalerami. Użyłem SAB6456. Prosiłbym o zamieszczenie czytelnego schematu tej części. Ta w mimicz1.pdf mi się wyświetla niewyraźnie w Acrobat Reader X jak i w Foxit Reader, a chętnie bym się z tym zapoznał.
    Gratuluje udanej konstrukcji.
    Pozdrawiam!

  • #15 18 Maj 2011 14:05
    krzysztofh
    Poziom 29  

    Tak jak już wspomniałem, powstał miernik który nie może mieć znamion miernika laboratoryjnego i śmiem twierdzić, że przy użyciu Atmegi tej czy innej lepiej nie będzie.
    Autor oczywiście zrealizował swój zamiar i o to chodzi. Dlatego moje wypowiedzi nie mają charakteru krytyki tylko należy je traktować jako polemikę.
    Wzorzec częstotliwości mikrokontrolera ma precyzję na pewną mniejszą niż typowe kwarce o dokładności rzędu 30ppm, sprawę stabilności temperaturowej pomijam milczeniem, a ta też ma wpływ na stabilność pracy.
    30 ppm czyli dla częstotliwości 1GHz to błąd rzędu 30kHz i żaden preskaler tu nic nie pomoże. Dla większego preskalera trzeba tylko wydłużyć czas pomiaru.
    Stosując odczyt dla trzech najstarszych pozycji błędu nie będzie widać (dokładność 100kHz) ale już przy większej liczbie resztę trzeba by odrzucić.
    Gdyby zastosować wzorzec o dokładności rzędu 1ppm, a takie są, np firmy Geyer to już możemy mówić o dużo lepszej dokładności.
    Pozdrawiam

  • #16 18 Maj 2011 14:16
    sq1ftb
    Poziom 12  

    Mikroprocesorowy miernik częstotliwości 1.3 GHz
    Oto czytelniejszy schemat ideowy.
    Wracając do wcześniejszych dyskusji pragnę uprzejmie zaznaczyć, że nie jest to miernik laboratoryjny !!!
    Można przecież zastosować, jeżeli ktoś ma takie życzenie, inny procesor, zupełnie zewnętrzny generator, najlepiej jeszcze ze stabilizacją temperatury, zwiększyć dokładność wyświetlania, np. do 16 miejsc po przecinku itd. itp.

  • #17 19 Maj 2011 00:09
    cooltygrysek
    Warunkowo odblokowany

    Witam. Ja bym się przyczepił do gałki zakresów a mianowicie po co przełącznik obrotowy jak by wystarczyłby jeden przycisk i troszkę zmian w programie . Tak ogólnie ładnie wyszło, ładny przedni panel. Mogłeś rozszerzyć dokładność przy wyższych cz. I jedno pytanie czy masz miernik obudowany ekranem ?? Wiem wiem zaraz posypia się posty że po co skoro wskazuje zero... Otóż podczas pomiarów wyższych cz. powstają oscylacje w obwodach pomiarowych oraz głównie na ścieżkach masy które powodują że licznik zlicza fałszywe impulsy. Sam miałem kiedyś ten problem receptą na to była porządna jedna ( bez pętli ) ścieżka masy kondensatory jak najbliżej procesora oraz ekran ale już broń boże trafo koło płytki ...

  • #18 19 Maj 2011 07:23
    sq1ftb
    Poziom 12  

    Ekranowanie jest konieczne. Prototyp ALFA jest umieszczony w obudowie metalowej, natomiast dzielniki dodatkowo są umieszczone w oddzielnej "puszce" z blachy. Przewody sygnałowe są ekranowane. Prototyp BETA będzie również umieszczony w solidnej obudowie z blachy.

    Cytat:
    Otóż podczas pomiarów wyższych cz. powstają oscylacje w obwodach pomiarowych oraz głównie na ścieżkach masy które powodują że licznik zlicza fałszywe impulsy.

    Zjawisko takie zostało zaobserwowane podczas prób, zatem uwaga Kolegi jest jak najbardziej słuszna. Reasumując - ekranowania nigdy nie za wiele.

    Cytat:
    Zastanawiam się właśnie nad dołożeniem osobnego generatora 10MHz (kompensacja f, zasilanie +5V, stabilność 1ppm) produkcji niezniszczalnego OMIG-u.

    Ta koncepcja jest bardzo ciekawa. Dobry wzorzec częstotliwości kluczujący bramkę natomiast mikroprocesor działający tylko jako licznik impulsów. Niewątpliwie dokładność pomiarów znacznie wzrośnie.
    Można wtedy pokusić się o nadanie przymiotnika - laboratoryjny.

  • #19 19 Maj 2011 08:00
    eurotips
    Poziom 35  

    cooltygrysek napisał:
    ... I jedno pytanie czy masz miernik obudowany ekranem ?? Wiem wiem zaraz posypia się posty że po co skoro wskazuje zero... Otóż podczas pomiarów wyższych cz. powstają oscylacje w obwodach pomiarowych . ...

    dobre...
    chciałbym zobaczyć to zero na zakresie "wyższych w.cz." jak to nazywasz przy pracy z preskalerem TFK

    PS użycie prescalera to tak naprawdę to pierwszy poważny argument do zastosowania uP w częstościomierzu. Jak na wejściu jest zero to i na LCD powinno być zero, tylko na którym amatorskim tak jest?

  • #20 20 Maj 2011 01:14
    wzk
    Poziom 19  

    Moje uwagi:
    1. Nie rozumiem dlaczego Konstruktor podaje sygnał na wejście CKB 74LS90. Przypadek czy miał jakiś cel? Przy takim podłączeniu 74LS90 ma dwukrotnie niższą częstotliwość graniczną zliczania.
    2. Zastosowanie przełącznika mechanicznego do przełączania sygnałów wejściowych niedługo da o sobie znać. Należy unikać takich rozwiązań. Niech za przykład posłuży co się działo z przełącznikami kanałów TV w niedalekiej przeszłości.
    3. W każdym współczesnym mierniku częstotliwości za kardynalną zasadę należy przyjąć stosowanie wzorca przynajmniej klasy TCXO. Zastosowanie zwykłego kwarcu po prostu mija się z celem. Jak Konstruktor wyobraża sobie sprawdzenie jakiejkolwiek syntezy częstotliwości tym miernikiem? Nawet zwykła komórka ma lepszy wzorzec niż ten miernik. Ten miernik powinien wyświetlać tylko 5 cyfr znaczących, ponieważ pozostałe to tylko oszukańczy bajer.

    I tak na marginesie.
    Ostatnio miałem okazję pobawić się amatorskim miernikiem na PICu za 4 zł mierzącym z dokładnością 10^(-8). Koszt tego miernika szacuję na około 60 zł. W zasadzie poza PICem i preskalerem jeszcze 74hc132 i parę tranzystorów. Wzorzec na Hiacyncie.
    Sama przyjemność pracy z takim miernikiem - można bawić się syntezami.
    Polecam zrewidować podejście do pomiarów częstotliwości nawet w warsztacie.

  • #21 20 Maj 2011 08:23
    sq1ftb
    Poziom 12  

    Cytat:
    Nie rozumiem dlaczego Konstruktor podaje sygnał na wejście CKB 74LS90. Przypadek czy miał jakiś cel?

    Konstruktor bardzo lubi ten układ. zapałał do niego miłością jeszcze w czasach studenckich.

    Cytat:
    Zastosowanie przełącznika mechanicznego do przełączania sygnałów wejściowych niedługo da o sobie znać.

    Pojęcie niedługo jest pojęciem względnym. Sprzęt pracuje już ponad dwa lata i jeszcze nie chce "dawać o sobie znać"

    Cytat:
    W każdym współczesnym mierniku częstotliwości za kardynalną zasadę należy przyjąć stosowanie wzorca przynajmniej klasy TCXO

    Oczywiście że można tak zrobić, i dyskutowano o tym kilka postów wcześniej.

    Z niecierpliwością czekam na konstrukcję Kolegi. Mamusia zawsze mi mówiła " ucz się synku od mądrzejszych"
    Dziękuje za konstruktywne uwagi, które pozwalają nie wpadać konstruktorowi w samouwielbienie.

  • #22 20 Maj 2011 08:43
    eurotips
    Poziom 35  

    sq1ftb napisał:
    Cytat:
    Nie rozumiem dlaczego Konstruktor podaje sygnał na wejście CKB 74LS90. Przypadek czy miał jakiś cel?

    Konstruktor bardzo lubi ten układ. zapałał do niego miłością jeszcze w czasach studenckich. ....


    no ja będąć studentem to pałałem miłością jedynie do zimnego piwa i ciepłych cycek, ale cóż, o gustach się nie dyskutuje...

    pytanie było konkretne a odpowiedź wymijająca: skoro tak dobrze znasz ten układ to dlaczego użyłeś go "na odwrót" tzn dzielisz najpierw przez 5 a potem przez 2, skoro jak kolega słusznie zauważył, gdybyś najpierw dzielił na 2 a potem przez 5 to na wejściu uzyskałbyś dwukrotnie wyższą częstotliwość

  • #23 20 Maj 2011 09:01
    sq1ftb
    Poziom 12  

    Cytat:
    dzielisz najpierw przez 5 a potem przez 2, skoro jak kolega słusznie zauważył, gdybyś najpierw dzielił na 2 a potem przez 5 to na wejściu uzyskałbyś dwukrotnie wyższą częstotliwość

    I to jest słuszna uwaga. Chyba się już starzeję i uszło to mojej uwadze.
    W oryginale chciałem dać super szybki dzielnik /10 produkowany za wschodnią granicą, ale się gdzieś "zapodział" w warsztatowym bałaganie.
    Można zastosować np. 74HC393 zmieniając podział i też osiągnie się niezły rezultat.
    Nawiązując do wojskowego wzorca częstotliwości HIACYNT, to urządzenie jest niezłe ale ma jedną zasadniczą wadę - jest duże.
    Lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie TXCO.
    Cytat:
    no ja będąć studentem to pałałem miłością jedynie do zimnego piwa i ciepłych cycek

    Żeby nie było - JA TEŻ!!!