Бројач фреквенција помоћу ардуина

Готово сваки електронски хоби морао се суочити са сценаријем у којем мора измерити фреквенцију сигнала који генерише сат, бројач или тајмер. За рад можемо користити осцилоскоп, али не можемо сви да приуштимо осцилоскоп. Можемо купити опрему за мерење фреквенције, али сви ови уређаји су скупи и нису за свакога. Имајући то на уму, дизајнираћемо једноставан, али ефикасан бројач фреквенција користећи Ардуино Уно и Сцхмитт окидач.

Овај Ардуино бројач фреквенција је исплатив и може се лако направити, користићемо АРДУИНО УНО за мерење фреквенције сигнала, УНО је овде срж пројекта.

Да бисмо тестирали мерач фреквенције, направићемо лажни генератор сигнала. Овај лажни генератор сигнала биће направљен помоћу 555 тајмер чипа. Круг тајмера генерише квадратни талас који ће бити достављен УНО на тестирање.

Са свиме на свом месту, имаћемо Ардуино фреквенцијски мерач и генератор квадратних таласа. Ардуино се такође може користити за стварање других врста таласних облика као што су синусни талас, талас зуба итд.

Потребне компоненте:

555 тајмер ИЦ и 74ЛС14 Сцхмиттова окидачка капија или НЕ капија.
Отпорник 1К Ω (2 комада), отпор 100Ω
Кондензатор 100нФ (2 комада), кондензатор 1000µФ
16 * 2 ЛЦД,
Лонац од 47КΩ,
Табла и неки конектори.

Објашњење кола:

Шема кола за мерење фреквенције помоћу Ардуина приказана је на доњој слици. Круг је једноставан, ЛЦД је повезан са Ардуином за приказ измерене фреквенције сигнала. 'Улаз таласа' иде у круг генератора сигнала, одакле доводимо сигнал Ардуину. Сцхмиттова окидачка капија (ИЦ 74ЛС14) користи се како би се осигурало да се Ардуино напаја само правоугаоним таласом. За филтрирање шума додали смо неколико кондензатора по снази. Овај мерач фреквенције може да мери фреквенције до 1 МХз.

Коло генератора сигнала и Сцхмиттов окидач објашњени су у наставку.

Генератор сигнала помоћу 555 ИЦ тајмера:

Прво ћемо разговарати о генератору квадратних таласа заснованом на 555 ИЦ, или бих требао рећи 555 Астабле Мултивибратор. Ово коло је неопходно, јер са постављеним мерачем фреквенције морамо имати сигнал чија нам је фреквенција позната. Без тог сигнала никада нећемо моћи да кажемо како ради мерач фреквенције. Ако имамо квадрат познате фреквенције, тај сигнал можемо користити за тестирање мерила фреквенције Ардуино Уно и можемо га прилагодити ради тачности у случају било каквих одступања. Слика Генератора сигнала помоћу 555 Тимер ИЦ дата је испод:

У наставку је дат типични круг од 555 у режиму Астабле, из којег смо извели горе дати круг генератора сигнала.

Фреквенција излазног сигнала зависи од РА, РБ отпорника и кондензатора Ц. Једначина је дата као, Учесталост (Ф) = 1 / (Временски период) = 1,44 / ((РА + РБ * 2) * Ц).

Овде су РА и РБ вредности отпора, а Ц вредност капацитивности. Стављањем вредности отпора и капацитивности у горњу једначину добијамо фреквенцију излазног квадратног таласа.

Може се видети да је РБ горњег дијаграма замењен лонцем у кругу генератора сигнала; ово је учињено тако да на излазу можемо добити квадратни талас променљиве фреквенције за боље испитивање. Ради једноставности, лонац можете заменити једноставним отпорником.

Сцхмиттова окидачка капија:

Знамо да сви испитни сигнали нису квадратни или правоугаони таласи. Имамо троугласте таласе, таласе зуба, синусне таласе и тако даље. Како је УНО у стању да детектује само квадратне или правоугаоне таласе, потребан нам је уређај који може изменити било који сигнал у правоугаоне таласе, па користимо Сцхмитт Триггер Гате. Сцхмиттова окидачка капија је дигитална логичка капија, дизајнирана за аритметичке и логичке операције.

Ова капија пружа ИЗЛАЗ на основу нивоа напона УЛАЗА. Сцхмиттов окидач има ниво напона ТХЕРСХОЛД, када ИНПУТ сигнал који се примењује на капију има ниво напона већи од ТХРЕСХОЛД логичке капије, ОУТПУТ иде ХИГХ. Ако је ниво улазног напона нижи од ТХРЕСХОЛД, ИЗЛАЗ капије биће НИЗАК. Обично не добијамо Сцхмиттов окидач, увек имамо НОТ капију која следи Сцхмиттов окидач. Овде се објашњава рад Сцхмитт Триггер-а: Сцхмитт Триггер Гате

Ми ћемо користити 74ЛС14 чип, овај чип има 6 Сцхмитт Триггер капије у њему. Ових ШЕСТ капија су међусобно повезане како је приказано на доњој слици.

Истина Табела Сцхмитт Триггер Обрнути капије је емисија у наставку слици, с тим морамо да програмира УНО за окретањем позитивне и негативне временске периоде у својим терминалима.

Сада ћемо напајати било који тип сигнала на СТ капију, имаћемо правоугаони талас обрнутих временских периода на излазу, тај сигнал ћемо достављати УНО-у.

Објашњење ардуино бројача бројача фреквенција:

Код за ово мерење фреквенције помоћу ардуина је прилично једноставан и лако разумљив. Овде објашњавамо функцију пулсеИн која је углавном одговорна за мерење фреквенције. Уно има посебну функцију пулсеИн , која нам омогућава да одредимо трајање позитивног или негативног стања одређеног правоугаоног таласа:

Хтиме = пулсеИн (8, ВИСОКО); Лтиме = пулсеИн (8, ЛОВ);

Дата функција мери време током ког је висок или низак ниво на ПИН8 од Уно. Тако ћемо у једном циклусу таласа имати трајање позитивног и негативног нивоа у Микро секунди. Функција пулсеИн мери време у микро секундама. У датом сигналу имамо велико време = 10мС и мало време = 30мс (са фреквенцијом 25 ХЗ). Тако ће 30000 бити ускладиштено у Лтиме целом броју, а 10000 у Хтимеу. Када их саберемо, имаћемо трајање циклуса, а његовим инвертирањем добићемо фреквенцију.

Комплетни код и видео за овај мерач фреквенције који користе Ардуино дати су у наставку.