Воплощение давней детской мечты из 80-х годов прошлого века, в версии 2021-го года и в реализации года 2022-го, простой частотомер на микроконтроллере PIC сегодня можно свободно приобрести на AliExpress.
Он представлен в виде радиоконструктора, что снимает необходимость в поиске отдельных комплектующих, изготовлении печатной платы и деталей корпуса, сокращает время на сборку конструкции и делает процесс сборки доступным и простым даже для начинающих радиолюбителей.
А главное, собирать его более интересно, чем просто купить готовое устройство.
В этой статье рассказывается о личном опыте пайки данного радиоконструктора, в следующей части описывается запуск его в работу.
По окончании сборки получаем работающий частотомер в корпусе, способный измерять значения частоты в диапазоне от 1 Гц до 50 мГц при подаче на вход сигнала логических уровней.
Измеренная частота отображается на пятиразрядном светодиодном индикаторе.
Килогерцы от мегагерц отличаются по частоте мигания разделительной точки на индикаторе.
Питается прибор при помощи входящего в комплект поставки дополнительного шнура с USB-разъёмом от внешнего источника питания с напряжением 5 вольт.
(Используемый в схеме интегральный линейный стабилизатор напряжения HT7550A-1 позволяет применять и отличные в большую сторону значения напряжения питания, до 24 вольт по справочнику, а реально до 12 вольт ‒ в пределах потребляемой устройством мощности и не более 250 мВт).
Ток потребления частотомера составляет от 5 мА в ждущем режиме до 20 мА в процессе измерения.
Помимо измерения частоты сигнала прибор может работать в качестве определителя частоты кварцевых резонаторов в диапазоне от 4 мГц до 40 мГц.
А также в качестве цифровой шкалы, в режиме программно-задаваемой корректировки измеренной частоты на заданное значение.
Впоследствии можно дополнить устройство автономным источником питания, схемой формирователя входного сигнала и схемой входного делителя частоты.
В этом случае к конструкции корпуса добавляются отдельные платы, собранные с помощью латунных стоек в некое подобие этажерки.
В итоге планируется получить устройство, сопоставимое по отдельным характеристикам и функциональности с отечественным частотомером FC50, но по цене в несколько раз дешевле.
Но это всё в неопределённом будущем, а пока начинаем с распаковки.
1. Распаковка
Радиоконструктор приехал ко мне в небольшой картонной коробке.
Внутри находился антистатический пакет из толстой металлизированной плёнки с застёжкой-молнией.
В пакете все необходимые комплектующие. Детали корпуса частотомера там же, но в отдельном прозрачном пакетике.
2. Инструкция и схема
К радиоконструктору прилагается распечатанная инструкция. Она на английском. Выглядит так:
Скачать инструкцию можно здесь.
Инструкция уместилась на одной стороне бумажного листа формата A4 и состоит всего из 6-ти пунктов, начиная от монтажной схемы расположения элементов на плате и заканчивая не очень разборчивой и смазанной схемой электрической принципиальной. В промежуточных пунктах кратко описываются шаги сборки и варианты установки перемычки в режимах измерения частоты внешнего сигнала и определения частоты кварцевых резонаторов.
На практике из всей инструкции мне по настоящему пригодился только второй её пункт, с таблицей номиналов радиодеталей.
Также привлёк внимание и нарисованный в конце инструкции расплывчатый QR-код, с манящей надписью рядом, предлагающей его отсканировать для получения больших подробностей.
А если я никогда не пользовался QR-кодами и не вижу в этом необходимости? Слабо было составителям инструкции просто добавить в неё дополнительную текстовую строчку с прямой интернет-ссылкой?
Но победившее любопытство всё-таки заставило найти в сети онлайн-сканер штрих-кодов и подсунуть ему этот смазанный отсканированный квадратик.
Попытка удалась с третьего раза, два первых найденных сканера работать с такой нечёткой картинкой отказались.
Сканер штрих-кодов номер три выдал мне заветную ссылку на искомый сайт с более подробной инструкцией:
http://pan.baidu.com/s/1nvyCVfr
Сам сайт по раскопанной ссылке весь в иероглифах, но содержащийся в нём трёхстраничный документ на английском и доступен для просмотра.
Скачать его без регистрации на сайте у меня не вышло, а вот сохранить в PDF-формате вместо печати, нажав на кнопку с изображением принтера, оказалось вполне возможно.
Скачать схему частотомера можно здесь.
При более подробном изучении документа, выяснилось, что в нём содержится схема электрическая принципиальная, перечень характеристик, описание интервалов мигания разделительной точки индикаторов и блок-схема алгоритма при работе прибора в режиме цифровой шкалы.
А так как вся эта информация всего лишь краткий пересказ с сайта непосредственного автора-разработчика данной конструкции, то лучше напрямую обратиться к первоисточнику.
3. Первоисточники и разнообразие разновидностей
На просторах Интернета информации об этой конструкции вполне достаточно.
Как удалось выяснить из найденного, и как уже упоминал в предыдущей статье, первоначально конструкция данного частотомера с его схемой и описанием работы была приведена здесь:
Переведённая на русский, значительно сокращённая и переработанная статья была опубликована в журнале "Радиоконструктор" в 2011 году:
Впоследствии схема и прошивка просто разошлись по Всемирной Паутине, всячески обсуждаясь на многочисленных радиолюбительских форумах и дополняясь отдельными конструктивными решениями, будучи представленными в многочисленных вариантах, в значительных и не очень значительных модификациях, реализациях и доработках.
Можно долго путешествовать от ссылки к ссылке, бродя по форумам, посвящённым этой теме.
Вот, для примера, пара обсуждений, встреченных мною в результате поиска:
В основной массе доработки конструкции касались обновления разводки печатной платы, использования иных схем входных цепей, изменения разрядности и типа используемых индикаторов:
Выпускался подобный радиоконструктор и русскоязычными составителями электронных наборов:
с соответствующей документацией:
Ну а китайские разработчики представили свою, немного отличающуюся, скомпилированную версию данного частотомера.
Несмотря на не совсем безопасные упрощения оригинальной схемы, в частности, отказ от входных цепей и подключение измеряемого сигнала напрямую ко входу микроконтроллера, этот вариант реализации, как мне кажется, вполне заслуживает рассмотрения по следующим причинам:
- Представление набора в виде радиоконструктора делает процесс его пайки и сборки по возможности максимально быстрым и комфортным.
- Сам микроконтроллер поставляется уже с прошивкой, дополнительно программировать его не требуется.
- В случае выхода микроконтроллера из строя в результате неосторожного обращения широко доступна как сама микросхема, так и прошивка к ней. Оригинальную прошивку можно свободно скачать из многих открытых сетевых источников.
- Цена продаваемых наборов, по сравнению с аналогичными устройствами, довольно низка и вполне конкурентноспособна.
- Конструкцию, взятую в качестве основы, впоследствии можно развивать, добавляя к ней различные дополнительные узлы и модули.
- Вполне подойдёт для начинающих радиолюбителей, как для отработки навыков пайки и сборки электронных устройств, так и в качестве прибора домашней измерительной радиолаборатории.
В настоящее время на AliExpress предлагаются для приобретения два различных набора подобных частотомеров, незначительно отличающихся друг от друга принципиальными схемами и рисунком печатной платы.
Первый из них, поставляется с печатной платой красного цвета, без корпуса, но по более бюджетной цене. Опыта его сборки у меня нет.
Если вдруг вас заинтересует данный радиоконструктор, то с описанием процесса его пайки и использования можно ознакомиться, например, в следующих обзорах:
Мне же больше приглянулся второй набор, в основном из-за прилагаемого к комплекту некоторого подобия корпуса, с печатной платой жёлтого цвета.
4. Печатная плата
Печатная плата радиоконструктора выполнена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита.
Несмотря на то, что часть печатных дорожек, на мой взгляд, можно было сделать чуть шире, качество платы хорошее, при пайке дорожки не отслаиваются.
Диаметр контактных площадок тоже непривычно мал, сами контактные площадки изначально залужены и готовы к пайке.
А вот диаметр отверстий под ножки радиодеталей, наоборот, несколько увеличен.
При пайке это приводит к тому, что расплавленный припой может протекать на обратную сторону платы.
Это не очень красиво выглядит, хотя и некритично.
Сами отверстия на печатной плате металлизированы.
Со стороны монтажа компонентов на печатную плату нанесена шелкография, поэтому вопросов с установкой радиодеталей возникнуть не должно.
Для пайки вполне достаточно использования таблицы с номиналами радиодеталей из второго раздела бумажной инструкции.
Кстати, монтажная схема из первого раздела бумажной инструкции содержит ошибку ‒ диод D5 в ней встречается в двух местах.
Более внимательный обзор схемы и самой печатной платы позволяет определить, что вместо указанного диода D5 между транзистором U2 и разъёмом для подключения проверяемых кварцевых резонаторов JP1 должен устанавливаться резистор R4.
Так что сама печатная плата правильная, а монтажная схема в бумажной инструкции ‒ нет.
В целом печатная плата мне понравилась, паяется быстро и легко.
5. Комплектация
Радиодетали, входящие в комплект радиоконструктора, были извлечены из пакета и рассортированы на крупные и мелкие.
Так как здесь используются выводные резисторы с цветовой маркировкой, то для определения их сопротивлений нам понадобится либо мультиметр, работающий в режиме омметра, либо онлайн-калькулятор цветовой маркировки, либо транзистор-тестер.
Я предпочитаю пользоваться транзистор-тестером. Перед пайкой очень желательно проверить им не только резисторы, а, по возможности, и остальные радиодетали. Впоследствии это позволит меньше ломать голову над вопросом, почему собранная схема не работает или работает неправильно.
В данном случае ёмкость входящих в комплект пары дисковых конденсаторов оказалась заниженной в три раза. Заменил их на исправные из домашних запасов.
Также стоит обратить внимание на три похожих детали в полукруглых тёмно-коричневых пластиковых корпусах TO-92. Два из них ‒ это биполярные транзисторы S8050 (U2 и U3), третий ‒ интегральный линейный стабилизатор напряжения HT7550A-1 (U1). Различаются по маркировке на корпусе. Не перепутайте их при пайке.
6. Корпус, крепёж и дополнения
Элементы корпуса частотомера вырезаны из прозрачного оргстекла толщиной около 2.5 мм. Для предохранения от царапин элементы корпуса защищены наклеенной плотной бумагой, снимать которую лучше на самой последней стадии окончательной сборки.
Элементы корпуса довольно точно подогнаны друг к другу. Между собой они скрепляются четырьмя длинными винтами и гайками с резьбой М3.
Остальные четыре, более коротких винта и восемь гаек предназначены для закрепления платы частотомера на нижней части корпуса.
Четыре гайки при этом используются в качестве стоек платы.
По длине и ширине собранный корпус сопоставим с парой спичечных коробков, сложенных рядом, и немного превосходит их по высоте.
По задумке разработчиков прибор должен питаться от внешнего источника с напряжением 5 вольт. Для этого в пакет с комплектующими дополнительно вложен кабель с USB-разъёмом на конце.
Вроде бы длина кабеля, немного превышающая 80 сантиметров, вполне достаточна, но на практике пользоваться им оказалось всё-таки не очень удобно.
Поэтому, как мне кажется, впоследствии стоит подумать о дополнении частотомера источником автономного питания.
7. Пайка
Далее была пайка. Здесь всё просто.
При пайке использовал паяльник мощностью 40 ватт, припой ПОС-61 и обычную сосновую канифоль в качестве флюса.
Паял радиодетали на плату, начиная от самых маленьких, постепенно переходя к более крупным.
Сначала напаял на плату резисторы.
Потом конденсаторы.
Диоды, транзисторы, микросхему стабилизатора напряжения и кварцевый резонатор, как элементы, более чувствительные к высокой температуре жала и возможному статическому электричеству на корпусе паяльника, припаивал позже.
Затем припаял оставшиеся крупные радиодетали.
Микроконтроллер нужно устанавливать в панельку с соблюдением цоколёвки, ориентируясь по ключу на корпусе микросхемы, аккуратно, чтобы не погнуть выводы, без излишних усилий, но до полной фиксации в панельке.
После пайки, с помощью старой зубной щётки, очистил плату изопропиловым спиртом от остатков канифоли.
Со стороны пайки плата стала выглядеть так.
А это оставшиеся после сборки "лишние" радиодетали. Комплектовщик конструктора был щедр.
8. Первое включение
После пайки подключил с помощью шнура частотомер к USB-источнику питания.
В четвёртом разряде индикатора загорелся ноль.
Как утверждается в инструкции, это признак правильно собранной и исправной схемы, а также корректно работающей прошивки.
Но, так ли это на самом деле и что ещё понадобится для запуска конструкции в работу ‒ об этом рассказываю в следующей части статьи.
Всех, кто празднует, с прошедшими майскими праздниками!
Май, пожалуй, самый лучший месяц в году.
В том числе и для сборки различных радиоэлектронных конструкций.
13 мая 2022 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2021 | Следующая статья -->
Ещё статья про частотомеры на этом канале:
1. Период измерения ‒ 40 лет. Несколько частотомеров, которые мне когда-то хотелось собрать
#сделай сам #электроника #электроника для начинающих
#измерения #частотомер #радиоконструктор #гаджеты
#простые вещи #mp42b