Делитель частоты

[Shpionus]

Ну, не прошло и сколько-то там, хотя пол года вроде прошло...
По чуть чуть занимался тем да сем, ну и по данной теме в том числе, и вот домучал вроде.




Добавлено after 29 minutes 27 seconds:
А это уже дальнейшее развитие идеи, на полученном ЖК дисплее на 6 знаков:




Сказочник с меня плохой, так что не комментирования в видео, не здесь пока нету. Точнее сказочник то я нормальный, но нужно войти в роль, собраться с мыслями, пол года не продолжительными присестами делал, и в голове систематично нечего не отложилось, не сообразил описывать всё в процессе, теперь придётся сочинять по памяти. Не знаю текстом описать, или таки озвучить видео... Посмотрим, как муза придёт

Вложения

Частотомер-Интерваломер 6хК176ИЕ2.rar

*.Lay6 и *.SPL7 файлы.

(108.25 KiB) Скачиваний: 186

Частотомер 4хК176ИЕ4.rar

*.Lay6 и *.SPL7 файлы.

(66.1 KiB) Скачиваний: 172

[B@R5uk]

И не лень с рассыпухой возиться? На МК всё то же самое можно сделать, если не проще, то во всяком случае значительно более концептуально проще и внешне эстетичнее. Не говоря о том, что на рассыпухе частотомер может быть лишь Conventional counting, в то время, как на МК легко делается Reciprocal counting и нет никакой жёсткой привязки к какой-либо фиксированной частоте кварца.

[Shpionus]

Даже отвечать не буду. Разные миры.
Идите спросите художника пишущего маслом, не лень ли ему возится, когда есть компьютерные программы 3Дмакс, Фотошоп...
Идите спросите композитора, пишущего бумажные ноты для симфонического оркестра, не лень ли ему возится, когда есть профессиональные музыкальные синтезаторы...
Примеров можно ещё много привезти. Ваши вопросы в принципе не корректны.

Нет, мне не лень. Мне это нравится! Мне так хочется!

А делать на МК было бы лень, проще купить готовый на алиэкспресс

Conventional counting
Reciprocal counting

Можно было написать на нашем языке? Почему я должен из-за ваших европонтов "ходить в гуглопереводчик"?

[B@R5uk]

Shpionus писал(а):

Можно было написать на нашем языке? Почему я должен из-за ваших европонтов "ходить в гуглопереводчик"?

Увы! Я не знаю каков русский аналог этих уже устоявшихся английских терминов. Я даже не уверен, что этот аналог существует. Так что тут надо не в переводчик ходить, а в какую-нибудь википедию или статьи поискать. Возможно даже на английском языке (сам не помню, что именно читал).

Смысл в том, что классический счёт подразумевает подсчёт числа импульсов за фиксированное время, например за 1 секунду, за 10 секунд. Погрешность такого счёта ±2 импульса в секунду (или ±0,2 импульса/сек, соответственно), то есть абсолютная погрешность фиксирована. Относительная погрешность, как следствие, обратно пропорциональна измеряемой частоте и для низких частот получается недопустимо большой. Пока в распоряжении инженеров была только рассыпуха, то с этим мирились, но как только появилась возможность производить арифметические операции, в том числе деление, изобрели обоюдный счёт.

Смысл обоюдного счёта заключается в том, чтобы считать не только измеряемый сигнал, но и эталонный сигнал. Вернее даже эталонный сигнал тут становится целью подсчёта, так как, если он имеет достаточно большую частоту (а это действительно не проблема), то это позволит за короткое время насчитать достаточное для желаемой точности число импульсов. Фактически в таком методе подсчёта непосредственно измеряется период изучаемого сигнала, а искомая частота вычисляется на основе этих измерений и частоты эталонного кварцевого генератора, которую можно сделать любой (а не только, например 1 МГц, 10 МГц).

Чтобы и относительная погрешность частоты была фиксирована эталонный сигнал считается не за один период изучаемого сигнала, а за такое количество периодов, чтобы время измерения было достаточно велико. То есть производится измерение длительности нескольких периодов изучаемого сигнала. Именно поэтому этот метод называется reciprocal count/обоюдный счёт. Эталонный сигнал считается в течении определённого числа импульсов измеряемого сигнала, а измеряемый сигнал считается до тех пор, пока эталонный сигнал не нащёлкает числа импульсов, нужного для желаемой точности.

В результате относительная погрешность результата измерения обратно пропорциональна времени измерения умножить на эталонную частоту. Поскольку время измерения получается почти фиксированным, относительная погрешность измерения частоты так же получается фиксированной и не зависит от частоты. Расплата за точность: невозможность использования рассыпухи для построение частотомера, работающем на этом принципе. Кстати, это всего лишь второе поколение методов измерения частоты.

Если обозначить эталонную частоту за Fc, количество импульсов измеряемого сигнала — N, количество импульсов эталонного сигнала — M, то искомая частота F измеряемого сигнала будет рассчитываться по формуле:

F = Fc ⋅ N / M

Приборную случайную погрешность снятия измерения здесь содержит только величина M и она равна ΔM = ±2. Так же тут есть систематическая приборная погрешность у частоты Fc, которую минимизируют термостабилизацией и калибровкой или же синхронизацией с каким-нибудь внешним источником стабильной частоты на атомных часах. Я, например, слышал, что частота строк в центральном телевидении привязывается к атомному стандарту, чтобы у любого из любой точки страны был доступ то нужной точности, но подробностей не помню и даже не уверен, что это правда.

Как следствие, абсолютная погрешность измерения частоты в случае обоюдного счёта равна:

ΔF = ΔM ⋅ Fc ⋅ N / M^2

В то время, как относительная получается равной:

εF = ΔF / F = ΔM / M

Так как ΔM фиксирована, а счёт ведётся, пока M не превысит определённого порога, то получается, что относительная погрешность частоты не превосходит некоторой величины, что собственно и является целью метода.

Стоит так же отметить, что время измерения t равняется:

t = M / Fc

Период измеряемого сигнала:

T = t / N = M / (Fc ⋅ N) = 1 / F

Относительную погрешность частоты так же можно выразить как:

εF = ΔM / M = ΔM / (t ⋅ Fc)

Добавлено after 33 minutes 7 seconds:

Shpionus писал(а):

Даже отвечать не буду.

И тем не менее вы ответили.

Shpionus писал(а):

Нет, мне не лень. Мне это нравится! Мне так хочется!

А делать на МК было бы лень, проще купить готовый на алиэкспресс

Вот вы сами себе противоречите. И вы даже не представляете, как это интересно реализовать всю математику на ассемблере! Например, я делал частотомер на ATtiny2313. Было очень увлекательно писать самому умножение и деление мантисс чисел используя только регистровые сдвиги, сложение и вычитание. Преобразование результата в десятичную форму с концептуально правильным размещением на табло как цифр, так и десятичной точки тоже заставило как следует напрячься.

Впрочем, в одном вы правы: это совершенно другой мир! Очень глубокий и увлекательный, открывающий новые возможности и перспективы!

[Shpionus]

Сами писали, или скопировали откуда-то?

Для измерения низких частот, я как раз и сделал во втором варианте измерение длительности, при чём с отключаемым входным T триггером, (Период\Полупериод).

Я не спорю о сервисных преимуществах, и как следствие точности, программного метода измерения. (Что касается точности, то тут по этой теме один товарищ вообще сильно агитировал чтобы частотомер за эталонную частоту брал сигналы c GPS кажется. )

В теории оно как бы всё понятно, но надо рассуждать РЕАЛЬНО! Мне оно всё НЕ НУЖНО! И НЕ ИНТЕРЕСНО! Я даже не заморачивался с термостабилизацией кварцев. Я сделал ТО ЧТО ХОТЕЛ! И то что мне было интересно и нужно! и этим всё сказано!

А почему вы пишите что всё это нельзя реализовать на жёсткой логике? Корпусов будет много, это да, но как факт я думаю что возможно

И вы зря пишите кучу формул, я алгебру не изучал Мне сложно понять что в этих формулах. Я привык всё понимать "на пальцах"

По поводу математики, и ассемблера, я действительно уже это писал. Мне не интересна математика и программирование. Мне кажется что этих слов должно быть достаточно. Но большинство не могут это понять, и продолжают агитировать меня на это дело. Да я скорее вообще радиолюбительство брошу. Я вот о деревне мечтаю, усадьбу хочу высадить

А программирование и компьютерная техника - зло! Это будущий электронный концлагерь! Имплантанты на правую руку или лоб, ИНН, 666, и т. д. Думаю с темой знакомы. Вы не представляете как мне мягко говоря неприятно читать ваши расхваливания программируемой электроники, и как вам это нравится. Мне оно точно также НЕ НРАВИТСЯ!

[Shpionus]

Смысл обоюдного счёта заключается в том, чтобы считать не только измеряемый сигнал, но и эталонный сигнал. Вернее даже эталонный сигнал тут становится целью подсчёта, так как, если он имеет достаточно большую частоту (а это действительно не проблема), то это позволит за короткое время насчитать достаточное для желаемой точности число импульсов. Фактически в таком методе подсчёта непосредственно измеряется период изучаемого сигнала, а искомая частота вычисляется на основе этих измерений и частоты эталонного кварцевого генератора, которую можно сделать любой (а не только, например 1 МГц, 10 МГц).

Проектирую сейчас такой частотомер на жёсткой логике Предварительная схема готова. Детали ПОЧТИ все есть. когда сделаю макет, или даже первую плату, и удостоверюсь что оно работает, покажу схему.

[Shpionus]

С частотомером малых значений (методом измерения периода) пока не получается, зато потихоньку "ковыряюсь" с приставками для собранного выше прибора.
Во первых собрал дополнительную плату внутрь прибора для удобочитаемого отображения малых значений интервалов. Так как при выбранном методе управления циклами измерения, значения интервала в десятки, а тем более единицы микросекунд, если имеет хотя бы небольшую нестабильность, изменение цифр на экране от цикла к циклу, то цифры на экране меняются слишком быстро, и быстродействия не то ЖК дисплея, не то глаз, не хватает чтобы понять что отображается, реально видно восьмёрки, с разной интенсивностью сегментов.
Чувствую что путано объяснил Но надеюсь понятно о чём речь.
Так вот после раздумий как это устранить, придумал и отмакетировал схему специального одновибратора, который после окончания входного измеряемого импульса, блокирует вход, на определённое время, около 0,5 сек, и по прошествии этой паузы, позволяющей дисплею нормально "устаканить" показания, ждёт чтобы на входе не было сигнала (дабы не насчитать неполный импульс), после чего переходит в режим готовности, разрешая прохождение сигнала на управление счётом.
Опять сложно изложил
Обновлённую схему всего частото-интерваломера прилагаю:


Добавлено after 25 minutes 55 seconds:
Далее, собственно о приставках.
Сижу "сейчас", экспериментирую над приставкой для измерения ёмкостей и индуктивностей.
Пробовал на NE555, условно в принципе работает, но из-за её ограничений по частоте генерации сверху около 500 кГц, и тока выхода выходного разрядного ключа 200 мА, а реально чтобы без ощутимой "просадки", то 50 мА, диапазоны измерения совсем плохие. Ёмкость конденсаторов меньше 100 пФ измерить почти невозможно, выше без ограничений, хоть 100 000 мкФ
С Индуктивностями ещё хуже, минимум около 500 мкГн. Выше не пробовал (нет известных индуктивностей, а "вымерять" неизвестные - лень), но по идее, так же как и с конденсаторами ограничений сверху быть не должно.

Измеритель ёмкостей, неожиданно отлично заработал на одном логическом элементе, триггере шмидта с инверсией - 74HC14 (точнее я применил такой-же как во входном формирователе пятиногий одиночный элемент 74AHC1G14).
Схему и рисунок платы прилагаю. Фото будет позже, пока окончательно не допаял:)


Выяснилась одна небольшая "деталь", последовательно с выходом 74AHC1G14 нужно поставить резистор около 470 Ом, так как при измерениях больших ёмкостей, в единицы микрофарад, наблюдалась "просадка" питания триггера. У него при входном напряжении в районе гистерезиса, наблюдается повышенное потребление около пары десятков миллиампер, в районе обещанного по выходу в документации, или того выше. Если по выходу не будет ёмкостной нагрузки, то потребление не так сильно возрастает при переключениях, что и не удивительно.
В общем, без последовательного выходу триггера резистора, и с подключенным через экранированный проводок, входа интерваломера, и измерениях больших конденсаторов, всплески потребления триггером, приводили к "просадке" его питания, в плоть до срыва генерации. Установка резистор в 470 Ом, проблему полностью устранило.
Вот что получилось:

Вложения

Измеритель ёмкости через период генератора 74HC1G14.rar

(10.35 KiB) Скачиваний: 141

Частотомер-Интерваломер 6хК176ИЕ2.rar

(131.84 KiB) Скачиваний: 152

[Shpionus]

Странное дело, при пользовании данным измерителем ёмкости совместно с вышеописанным частото-интерваломером, обнаружил что некоторые керамические SMD конденсаторы, имеют не-то утечку, не-то что-то похожее, и довольно загадочное, хотя я про такое вроде слышал ещё применительно к советским плоским керамическим конденсаторам, в форме шайбы или квадратика-флажка, что они как бы "превращались в диоды".

В данном случае пример:
Беру SMD конденсатор на 100nF, меряю, показывает к примеру округлённо 97 nF, показания стабильны во времени, пределах десятых процента, меняю его полярность! Показывает 120 nF! и плавно снижается на глазах! Разворачиваю опять полярность, опять стабильно 97 nF.

Выложил у себя на столе с десяток свежевыпаянных, с разных плат, разной ёмкости, от десятков пФ, до нескольких мкФ. Все естественно Б\У (ну раз с плат выпаяны ). Так вот субъективно две трети ведут себя адекватно, ёмкость одинаковая в обоих полярностях, и почти не плывёт. А треть примерно в большей или меньшей степени, показывает описанный выше фокус. Некоторые имеют разницу ёмкости при смене полярности в пределах нескольких процентов, и её снижение ИМЕННО СНИЖЕНИЕ, так же незначительное, а несколько экземпляров, показывали разницу в ёмкости почти в два раза! И на полярности при которой ёмкость больше, она соответственно и ПАДАЛА в процессе измерения, быстро, но кажется что чем ближе ёмкость приближалась к значению обратной полярности, тем медленнее она падала, думаю если бы подождать, то она вряд ли бы упала ниже "обратной".

Вот такие фокусы. Условия измерения ёмкости, думаю понятны из показанной выше схемы приставки. Напряжения, токи, и т. д.

Вопрос, это нормально? Это качество конденсаторов такое? Или это они по типу электролитических, начинают деградировать по каким-то причинам? Каким? большие импульсные токи, в сочетании с высоким ЭПС? Перегрев? Превышение в прошлом допустимого напряжения?... Китай Китайский?

[musor]

еслиб ты знал теорию и мнго еще чего н удивлялся б такое ерунде... адсорбция в дэ-ключеывое слово для поиска
ты еще оксидник посмотри
вот почему амплитуду переменой составляюшей надо брать минималной

Добавлено after 3 minutes 17 seconds:
кстати частотомеры с замером через период делались на расыпухе еще в начале 80х... но сейчас такое подвиг слишком ного дискретной логики выйдет кроме того нужные чипы в кмоп исполнени доволно мало распространены они были в спецсериях 1564 и 564 но не выпускались в пластике 176и 561

[mickbell]

musor писал(а):

еслиб ты знал теорию и мнго еще чего н удивлялся б такое ерунде... адсорбция в дэ-ключеывое слово для поиска

Это не абсорбция, это обыкновенная зависимость ёмкости от приложенного напряжения - она характерна для "керамики" большой ёмкости. Видать, метод, которым пользуется старовер Шпионус, предполагает подачу постоянки на конденсатор. В этом случае именно так и должно быть.