Częstościomierz - pomiar impulsów na minute

Witam,
Przymierzam się do budowy metronomu. Jednym z głównych założeń jakie sobie postawiłem, jest wyświetlanie ustalonej wartości częstości występujących 'tyknięć' - czyli wyświetlenie ilości impulsów w jednej minucie. Projekt wykonuje BEZ UŻYCIA MIKROKONTROLERA.
Z góry zakładam, że wyświetlanie będzie odbywało się przy użyciu układów CD4026 - tym samym można stwierdzić, że będę używał 7-mio segmentówek do wyświetlenia.
I teraz moja prośba: czy ktokolwiek posiada SPRAWDZONY schemat do takiego zliczania impulsów ? Przeszukałem chyba wszystkie strony: niemieckie, polskie, angielskie, chińskie i albo znajdowałem częstotliwościomierz - co mnie w ogóle nie interesuje, albo układy na ATmegach itd. (więc pisanie: wystarczy włączyć google będzie co najmniej nie na miejscu). Zakres wyświetlania ma się mieścić w granicach od ~30 do 300 impulsów.

Domyślam się zwykłe częstościomierze ci nie odpowiadają z powodu długiego czasu pomiaru?
A jakby użyć typowego schematu częstościomierza, tylko częstotliwość mierzyć większą, generator taktujący zbudować o częstotliwości np 32÷320Hz zmierzyć (czas bramkowania 0.937s) a do metronomu podzielić przez 64 żeby uzyskać wymagane 0,5-5Hz.

Tu wskazówki:Link

http://www.aaroncake.net/circuits/led_metronome_circuit.asp - w linku zawarty jest schemat metronomu, na którym będę bazował. Myślałem nad tym, żeby 'wpiąć' się miernikiem częstości w generator (wyjście NE555).
jarek_lnx - rozumiem, że sugerujesz zastosowanie 'sztywnej bramki' o ściśle określonej, nie zmiennej wartości czasu i jedynie regulacji częstotliwości sygnału idącego na buzzer i reszte układu ? Hmmm... w sumie to ma sens, dlaczego nie wpadłem na to hah Spróbuje takie coś zasymulować i dam znać co mi z tego wyszło. Póki co - wielkie dzięki za podpowiedź

Chodzi mi o to żeby uzyskać "powieloną" częstotliwość taktowania metronomu bo taką łatwiej zmierzyć.
Czyli zwiększyć częstotliwość 555 X razy po po nim dać dzielnik przez X żeby uzyskać tyle ile potrzebuje metronom, a tą wyższą bezpośrednio z 555 doprowadzić do miernika częstotliwości.
Jeśli przykładowo częstotliwość do pomiaru była by większa 64 krotnie od częstotliwości "tykania" metronomu to licząc impulsy z generatora przez 0.937s (czas bramkowania miernika częstotliwości ) uzyskasz w liczniku liczbę "tyknięć" na minutę.

Bawiłem się teraz w symulacji przez bitą godzinę Twoim pomysłem i to jest właśnie to - nic dodać, nic ująć Tylko teraz mam kolejny problem - już stricte układowy, mianowicie stosuje fragment poniższego schematu, który został przedstawiony kiedyś na elektrodzie:
Link

Zmodyfikowałem go do celów symulacyjnych w sposób następujący:


Na drugi generator od góry, zadaje częstotliwość bramkującą f=0.53Hz (czyli t =0.937s). Pierwszy generator - sygnał zadany (czyli przed dzielnikiem przez 64). No i problem polega na tym, że 7-mio segmentówki migają - co jest zrozumiałe przez niską częstotliwość bramkowania. Musiałbym zadać częstotliwość ok 40Hz, żeby wynik, był odświeżany z zadowalającym efektem - przynajmniej w powyższych schematach. Więc jeśli zwiększe f bramkowania, analogicznie zadane f musi być większe, a tym samym trzeba zwiększyć ilość dzielników itd. Jest na to jakaś rada ?

Mógł byś zwiększyć częstotliwość mierzoną jeszcze bardziej i wydłużyć czas pomiędzy pomiarami, niestety częstościomierz bez zatrzasków w czasie pomiaru musi być wygaszony.

Zastosuj licznik z zatrzaskiem, nie pamiętam symbolu układu który ma licznik, zatrzask, dekoder, zobacz 4553 brakuje dekodera ale liczniki ma trzy i multipleksowanie wyświetlacza, więc dwa układy zamiast trzech i mniej połączeń.

Właśnie przeglądam note aplikacyjną tego układu. Masz racje, 3 układy 'zamienią' mi się w dwa - 4553 i transkoder 4543. Ponownie - gdy coś mi wyjdzie (fajnego czy złego), dam znać

Dodano po 2 [godziny] 28 [minuty]:

I kolejny problem. Zastosowałem schemat zamieszczony w nocie katalogowej układu 4553, mianowicie:


No i problem polega na tym, że w symulacji układ wyświetla sobie jak chce i kiedy chce (miganie, wyświetlanie przypadkowych wartości). G1 - generator bramkujący(f=0.53Hz- domyślnie, jednak zmiany nic nie wnosiły), G2 - generator f zadanej (64Hz - tak samo jak w przypadku f bramkującego). Nie wiem czy to co się dzieje jest winną programu, czy mojego sknocenia schematu Rezystory podciągające sobie darowałem ze względu na fakt, iż w symulacji nic one nie dawały (co nie zmienia faktu, że w realnym układzie je zastosuje). Zmieniałem wartości kondensatora C3, który według danych katalogowych jest odpowiedzialny za częstotliwość odświeżania wyświetlaczy - też nic (zakres zmian jakie dokonywałem były rzędu nF do F !).

Przemyśl sterowanie licznikiem, zatrzaskiem, resetem, jak na razie nie ma bramkowania.

Za Twoją radą jarek_lnx podszedłem do tego z zimną głową i wczytałem się we fragment noty, gdzie omówione jest sterowanie. Mógłbym Cię prosić (lub kogoś innego), o sprawdzenie mojego podejścia do sprawy ?. Proteus mi wywala jakiś warning o przeciążeniu procesora, przez co nie może pracować w czasie rzeczywistym Dopiero po ok. 2 s widać jak np. przy 65Hz, pojawia się liczba 61 (która przemiata wyświetlacze...).

Algorytm postępowania:
Założenie - generator sygnału badanego tyka sobie własnym życiem
Aby rozpocząć zliczanie powyższych impulsów, podaje na wejście 'Disable' zbocze narastające (początek bramkowania). Przez czas 0.937s na jego wejściu znajduje się logiczna jedynka i układ 4553 zlicza impulsy. Po minięciu ów czasu, występuje zbocze opadające, które powoduje powstanie zbocza narastającego na wejściu 'Latched' (negacja). Układ zatrzaskuje wartość zliczonych impulsów. Gdy wystąpi zbocze narastające na 'Latched', generuje od razu impuls na resecie, zerując licznik - czekam ponownie na zbocze narastające na 'Disable'.

I ponownie schemat do weryfikacji:

Sprawdź z tablicą prawdy 4553
po kolei:
-zliczanie gdy DIS=0 (można zamienić DIS z CLK)
-latch jest zatrzaśnięty gdy LE=1 (tu ma się pojawiać na chwilę 0)
-MR- tu ma być krótka 1
dalej cykl można skrócić bo przez następne 937ms układ czeka na następny cykl.

Quote:

Założenie - generator sygnału badanego tyka sobie własnym życiem Very Happy

Nie ma się co tak cieszyć, asynchroniczna praca generatorów ma jedną niewygodną cechę - ostatnia cyfra wskazania często się zmienia, bo w danym czasie bramkowania raz zmieści się n impulsów kolejnym razem n+1. Znam dwa rozwiązania:
1 rozszerzenie licznika o jedną (najmniej znaczącą) cyfrę która nie ma wyświetlacza.
2 synchronizacja czasu bramkowania z przebiegiem mierzonym.

Właśnie sprawdziłem Twoje uwagi i:
- po zamianie dis z clk na wyświetlaczach następuje totalna anarchia
- jeśli przyjme, że dis ma zliczać przy stanie 0, to do momentu zamknięcia bramkowania, na ekranie również panuje anarchia, potem się to stabilizuje i waha w okolicach 60-61 bpm (dla 64Hz). Moja koncepcja z NOTem była o tyle dobra, że do momentu zamknięcia bramkowania na ekranach było 0. Btw. korzystałem z tablicy, inaczej bym tego nie wykonał.

I pytanie odnośnie korekcji: w jaki sposób mógłbym je zsynchronizować ? Rozszerzenie licznika - kolejna linia ?

By było wiadomo o czym mowa:

Quote:

Aby rozpocząć zliczanie powyższych impulsów, podaje na wejście 'Disable' zbocze narastające (początek bramkowania). Przez czas 0.937s na jego wejściu znajduje się logiczna jedynka i układ 4553 zlicza impulsy. Po minięciu ów czasu, występuje zbocze opadające, które powoduje powstanie zbocza narastającego na wejściu 'Latched' (negacja). Układ zatrzaskuje wartość zliczonych impulsów.

Jak dla mnie to przy 1 na dis zliczania nie ma "no change".
Jeśli by bramkowanie podłączyć do clk a zliczane do dis, to zliczanie będzie zablokowane 0 na clk

Na LE podczas zliczania ma być 1 i najlepiej żeby tam pozostała przez cały czas poza krótką chwilą gdy trzeba zmienić wskazanie.

Nie twierdzę że twoje rozwiązanie nie działało, ale ale że było niezgodne z twoim opisem.

Rozumiem, że impulsów metronomu będzie od 30 do 300 na minutę. Jako generator proponuję użyć monowibratora CD4538. W jednej obudowie są 2 układy i na nich można zbudować bardzo dokładny przestrajany generator. Wielką zaletą oprócz dokładności jest liniowa zależność długości generowanego impulsu T=R*C od zewnętrznych elementów RC. Jeżeli wybierzesz skokową (zrealizowaną na przełączniku) metodę zmiany częstotliwości, to po dakładnym skalibrowaniu generatora nie musisz mierzyć ilości impulsów. Zresztą tutaj otwiera się cała gama możliwości. Przemyśl czy aby nie warto mierzyć częstotliwości ? Jeżeli już chcesz coś mierzyć (pomiar f wymaga odwrotnego bramkowania).
Naszkicowałem pomysł, mogę go rozwinąć.

Właśnie wróciłem z uczelni, więc sprawdze jeszcze raz, czy dobrze myślałem przy tym 4553 (zweryfikuje działanie linii sterujących).

ed-ek, z tym układem nawet nie byłby zbyt głupi pomysł (uzależnienie f jedynie od dwóch elementów zewnętrznych - na monowibrator). Musze sie tylko dokładnie wczytać w noty, wiesz - jak to dokładnie działa. Jestem za tym, żebyś przedstawił swoją koncepcje, chyba, że tyczy się ona pomiaru f - no niestety, nie chce mierzyć częstotliwości, uparłem się na ilość impulsów w minucie, więc...

Dodano po 3 [godziny] 52 [minuty]:

Ok, więc tak - wniosek do układu 4553: zweryfikowałem i... wyszło tak, że układ który zaprezentowałem wczoraj (schemat znajduje się kilka postów wyżej - układ z dwoma wyświetlaczami), działa zgodnie z Twoją i moją koncepcją - po prostu przyjąłem inny kąt patrzenia (stan początkowy - Disable 1 zamiast 0), ale logika jest ta sama - Diable 0 - zlicza, w tym czasie latch jest zatrzaśnięty (trzyma wynik), krótki impuls resetu na końcu, zeruje licznik. Tylko teraz mam wątpliwości patrząc na swoje przebiegi czasowe i na to co wczoraj powiedziałeś - o tym latchu, żeby był na nim ciągle stan wysoki i tylko w pewnym momencie impuls 0.

Eres1989: chyba coś niejasno napisałem. Zbudowanie generatora z 2 dokładnych monowibratorów CD4538 nie wymaga liczenia impulsów. Jeżeli określimy wymaganą stałą czasową T1= 250msec, to wiadomo że będą 4 impulsy/sec, odpowiednio T2=100msec -> 10 imp., itd. Wykorzystując mikroprzełącznik 10 pozycyjny możemy przełączać tylko rezystor, wykorzystując tylko jeden kondensator o dobrych parametrach. Dla dobrania odpowiedniej rezystancji warto korzystać z helipotów (potencjometry wieloobrotowe) połączone szeregowo z rezystorem.
Podam przykład:
http://www.extremecircuits.net/2010/06/servo-tester-using-4538_20.html
Jeżeli chciałbyś symulować układ w PSpice, to ze względu na idealną symetrię CD4538 trzeba zastosować pewien chwyt.

Nie wiem czy do końca dobrze zrozumiałem, ale z tego co napisałeś, wynika mi, że proponujesz zastosowanie 'sztywnego ustawiania' wartości - za pomocą wielopozycyjnego switch'a. Znaczy, ta opcja odpada, z racji tego, że chce mieć w miarę płynną regulacje w zakresie np. 40 do 210 imp/min, z krokiem jednego imp/min, więc... switch'owi mówię nie .
I teraz mam dylemat po przeczytaniu tego zdania:

Quote:

Dla dobrania odpowiedniej rezystancji warto korzystać z helipotów (potencjometry wieloobrotowe) połączone szeregowo z rezystorem.

Chodzi Ci o wykonanie jakby regulacji zgrubnej (switch) i dokładnej (potencjo)? Jeśli tak,to obsługa (od strony użytkownika), trochę by się skomplikowała (najpierw przełączenie na odpowiedni rezystor, potem doregulowanie).

P.S. Z Pspice nie korzystam od miesiąca bo mnie zdenerwował brakiem niektórych bibliotek ( tak jak LT), których nie da się nawet w sieci znaleźć. Dlatego ostatnimi czasy korzystam z ISIS'a .

Quote:

Tylko teraz mam wątpliwości patrząc na swoje przebiegi czasowe i na to co wczoraj powiedziałeś - o tym latchu, żeby był na nim ciągle stan wysoki i tylko w pewnym momencie impuls 0.

w czasie liczenia latch musi być 1 i w czasie zerowania musi być 1 to jest konieczne i pomiędzy nimi musi się pojawić latch 0. W moich konstrukcjach był krótki impuls na latchu, ale to nie jest konieczne, to tylko moje przyzwyczajenie .

Trzeba uwzględnić że układ z LED'ami wymaga 15-tu impulsów zegarowych na jedno tyknięcie metronomu, co zmienia nieco wyliczenia, wiec dla zbliżonego czasu bramki dokładamy dzielnik przez 4 (łącznie podział przez 60) i czas bramki wyjdzie równa 1s.

A, założyłem z sufitu czas bramki ok 1s co daje 1 pomiar na dwie sekundy, czy taka częstotliwość pomiarów jest dobra?

To już mniej więcej wiem o co chodzi. Ehh... jednak bd musiał zmienić koncepcje podejścia do sprawy, ale to już jutro, albo pojutrze. Póki co doszedłem do czegoś takiego:
Disable 0 zliczanie, koniec cyklu zliczania kończy się zboczem narastającym - jeszcze zlicza. W stanie 1 i zboczu opadającym - nie reaguje. Latch na zboczu narastającym i stanie wysokim trzyma wynik (nie zwraca uwagi na reset). Zbocze opadające i 0 zezwala na dostęp do zapisu. No i teraz: reset musiałbym dać po zakończeniu zliczania (Disable 1), zatrzaśnięciu latch'a (zbocze narastające), ale jak wprowadzić takie opóźnienie ?
Przebiegi czasowe zamieszczę jak wspomniałem - jutro albo pojutrze.

Co do generatora, jego częstotliwości, ilości cykli na pełen okres metronomu - to wiem, spokojnie 2 s - może być, ale jeszcze pobawie się tym, posprawdzam wszystko. Narazie priorytetem jest dobrze zaprojektować układ zliczający. Dzięki Ci Jarku po raz n-ty

Więc tak, wykonałem jakieś tam przebiegi na kartce, które zamieszczam poniżej.


Moja koncepcja zasady działania - na podstawie przebiegów (po raz n-ty):
Disable:
0 - zliczanie
1 - brak zliczania
Latch - zatrzaskuje wynik przy rozpoczęciu zliczania (wcześniej nie widze takiej potrzeby, bo przy disable = 1 i tak zliczanie nie występuje, więc na wyjściu mamy zachowany stan zliczonych impulsów - chyba ).
Reset - z tym mam ciągle problem... na przebiegu *RST narysowałem impulsy zielone i czarne - dwie opcje resetu. Jeden przed rozpoczęciem cyklu zliczania (czarny), drugi po zakończeniu i zatrzaśnięciu w latch'u (zielony). Teraz pytanie, jak zrealizować reset z opóźnieniem i żeby reagował tylko na konkretne zbocze ehh...

Quote:

Latch - zatrzaskuje wynik przy rozpoczęciu zliczania (wcześniej nie widze takiej potrzeby, bo przy disable = 1 i tak zliczanie nie występuje, więc na wyjściu mamy zachowany stan zliczonych impulsów - chyba Very Happy).

Tak, tylko to ma pewne konsekwencje gdzie możesz zresetować, a gdzie nie.

Quote:

Reset - z tym mam ciągle problem... na przebiegu *RST narysowałem impulsy zielone i czarne - dwie opcje resetu. Jeden przed rozpoczęciem cyklu zliczania (czarny), drugi po zakończeniu i zatrzaśnięciu w latch'u (zielony). Teraz pytanie, jak zrealizować reset z opóźnieniem i żeby reagował tylko na konkretne zbocze ehh...

Takie proste rozwiązanie układu monostabilnego jakie miałeś, zadziała (zalecał bym bramkę Schmitt'a), można takich układów dać kilka, żeby zrobić odstępy czasowe jeśli takie były by potrzebne (zależy to od czasów propagacji 4553 z RST i LE).

Masz tylko jedno miejsce gdzie możesz zresetować - na początku cyklu zliczania, co wymaga aby impuls zerujący był na tyle krótki żeby nie zmienił czasu zliczania.
Reset po cyklu zliczania uniemożliwiłeś sobie podając długotrwale 0 na LE jeśli wtedy zrobisz reset, pojawi się zero na wyświetlaczu.

Wiem, wiem - teraz się upewniłem na 100% że reset winien być dany na początku zliczania (przed Disable 0). Ehhh... bawiłem się dobre 2 godziny i moje problemy są stricte programowe. Nie wiem jak to jest, że stosując układ z 18 marca (dwa wyświetlacze 7 -segmentowe), który był 'sprawny w symulacji', po zmianie na bramke NOT schmitt'a przestał w ogóle reagować. Potem dokonałem 'przełożenia' ów negacji przed wejścia LE i układu resetu (RC). Zamieniłem jakby wyjścia Q z /Q generatora. Układ ruszył ale w taki sposób, że dla założonego generatora bramkującego fb=0.53Hz i częstotliwości zadanej fz=63Hz - wskazywał do drugiej sekundy 60 bpm (prawidłowo), po kolejnych 2 s - 124 bpm (tutaj myślałem, że układ nie wykrywa impulsu resetującego), a potem przez reszte czasu symulacji 80 bpm. Potem cofnąłem wszystkie zmiany (łącznie z zamianą na schmitt'a !) i wskazania są ciągle takie same - 000.
Nie wiem, pozostaje mi chyba złożenie fizycznego układu na płytce stykowej (na podstawie założeń jakie tu zostały dokonane) i obserwacji jego działania. Wielka szkoda, że tylko ISIS posiada biblioteki do 4553 i 4026.

Trzeba spojrzeć na czasy propagacji, przykładowo jeśli pomiędzy zmianą LE i RES nie ma jawnie wprowadzonego opóźnienia, to zachowanie układu zależy od czasów propagacji wewnątrz 4553. Nie jest to zalecane rozwiązanie, ale ma prawo działać. Do takich eksperymentów model w symulacji musi dokładnie oddawać zachowanie fizycznego układu, albo na potrzeby symulacji trzeba zrobić układ sterowania bez takich uproszczeń.

Lepiej zbudować układ w praktyce, działanie w symulacji i tak nie gwarantuje że zadziała na płytce stykowej.

Trzeba jeszcze zaprojektować ten generator bramkujący.

Quote:

Lepiej zbudować układ w praktyce, działanie w symulacji i tak nie gwarantuje że zadziała na płytce stykowej.

Dokładnie, często bywa tak, że co działa według matematycznych algorytmów, nie sprawdza się w praktyce i odwrotnie.

Co do generatora, pewnie oprę się na jakiejś aplikacji z NE555 w roli głównej.

Piszesz o symulatorze ISIS. Z ciekawości ściągnąłem ISIS v 3.5.1.146 mode 4 z Halcrow Group. Ale to coś innego. Jaki masz ten ISIS?
Przy okazji przeanalizuj zamieszczony układ. Okres trwania impulsów wyjściowych ustawiany 2 przełacznikami w zakresie od 10msec do 1 sec co 10 msec. V1 to dokładny generator na cd4538 o f=100Hz.

Na chwile obecną korzystam z programu ISIS z pakietu Proteus Co do układu - przeanalizuje go w najbliższej wolnej chwili - czyli najprędzej w piątek. Dzięki za zainteresowanie

Nie chce zakładać nowego tematu, więc napisze tutaj:
Czy zastąpienie głośnika 8 ohm, na buzzer jest możliwa bez zmieniania obwodu wysterowania ów głośnika ? Nawiązuje do tego schematu: http://www.aaroncake.net/circuits/led_metronome_circuit.asp

Nie wiem czy w sklepach znajde bardzo małe (stosunkowo do głośników stosowanych w kolumnach), głośniki 8mio ohmowe - to raz, a dwa - zależy mi na tym, aby metronom, który buduje nie był jakąś wielką skrzynią.

Witam,
Chciałbym odświeżyć temat.
Dzisiaj dokonałem montażu gotowej płytki z przedstawionym w temacie układem 4553. Niestety, nie uzyskuje żadnych cyfr, a jedynie przypadkowe świecenie segmentów. Mógłby ktoś zweryfikować prawidłowość schematu ?
Pozdrawiam.



Edit: problem został rozwiązany, co nie zmienia faktu, że układ resetowania i zatrzasku dalej nie działa jak powinien, układ zlicza w góre :/ (zwiększa z każdym cyklem swoją wartość dwukrotnie)

Na schemacie nie ma żadnych kondensatorów odsprzęgających zasilanie, daj 100nF ceramiczne, blisko wyprowadzeń zasilania 555 i 4553. Ten inwerter z układem różniczkującym na tranzystorze nie będzie dobrze działał bo C2 spowolni narastanie napięcia na kolektorze przez co LE będzie miał stan L przez pierwsze ~10ms podczas zliczania, R11 jest dużo mniejszy od R12 (impuls napięcia na wejściu reset nie przekroczy 0,5V).
Z tego co piszesz wynika że na razie nie działa prawidłowo nawet 4553, najpierw trzeba będzie uruchomić sam licznik, później poprawić układ sterujący.

Ciekawe czy 555 będzie wystarczająco stabilny jako "wzorzec" - wyjaśni się.

Nie wiem czy ma sens dodawanie kolejnych kond (patrz: schemat niżej). Miernik jest przystawką do metronomu i z niego pobiera prąd. Uruchomiłem 4553 - przynajmniej tak mi się wydaje, bo miernik zlicza wartość lub staje (w zależności od częstotliwości ustawionej za pomocą generatora na 555). Nie pokoi mnie nowy objaw... mianowicie, uzyskuje co jakiś czas odpowiedni pomiar (sprawdzam go 'ręcznie' za pomocą stopera), przy zmianie częstości metronomu, wynik jest stały (czyli jeśli wcześniej uzyskałem prawidło 44bpm, tak po zmianie dalej mam 44bpm na wyświetlaczu). Dopiero gdy dotkne potencjometr śrubokrętem, zaczyna się zmieniać, ale wynik skacze (np. 540, 780, 980, 40 i dopiero 124bpm - wszystkie te 'cykle', skoki odbywają się przy dotknięciu potencjometru !).



Edit:
Test z przed chwili: sprawdziłem działanie układy dla zmieniającego się wyniku (odpowiednie ustawienie potencjometru częstościomierza). W zależności od tego jakie tempo nadaje z metronomu wynik zmienia się o taką wartość (np. ustawiam najniższe tempo 40bpm - wynik zmienia się w przykładowej kolejności: ~ 170, 210 itd, a dla np 100bpm - 170, 270, 370 itd) wynika z tego, że źle dobrany jest układ resetu - to o czym mówiłeś jarku. Czyli musiałbym dać rezystor np 360k i kondensator ~1n (nie większy). Dobrze myśle ?