Сотворим вместе

Генератор импульсов, частотомер, термометр, измеритель ёмкости, сопротивления …

1. Общая информация.

Устройство является лабораторным и знакомит с временными процессами в электрических цепях. Кроме измерения частоты схема устройства также позволяет в определённых пределах проводить измерения температуры, емкости, сопротивления и другое. Модуль индикации можно заменить соответствующей сборкой схемы на макетке. Видео: измерение частоты мигания светодиода 10 Гц.

Порядок темы:

1. Общая информация.
2. Описание схемы.
3. Настройка схемы.
4. Варианты измерений.

2. Описание схемы:

Электрическая схема состоит из двух генераторов, в каждом по два логических элемента 2И-НЕ мс К176ЛА7 (К561ЛА7, схема 1), и модуля индикации на двух мс К176ИЕ4 (схема 2). Первый генератор (левый на изображении) через вывод D3(2) управляет работой второго генератора (правый на изображении).



Выходной сигнал С второго генератора с выхода мс D3(4) поступает на счётный вход 4 счётчика К176ИЕ4 (схема 2, мс D1) модуля индикации.



Первый генератор настроен на частоту около 0.5 Гц, частота второго генератора при приведённых номиналах R4, R5 и C2 находится в пределах 5 – 55 Гц. К выходу мс D3(10) первого генератора подключена дифференциальная цепь на элементах C3R7. В момент положительного перепада (из нуля в единицу) на выходе дифференциальной цепи формируется короткий положительный импульс (сигнал R), который сбрасывает счётчики в нулевое состояние и начинается подсчёт импульсов второго генератора. Короткий положительный импульс также открывает транзистор VT1 и наблюдается яркая вспышка на светодиоде VD3. Светодиоды VD1 и VD2 служат для индикации состояния двух генераторов, а измеренная частота - на семисегментных индикаторах модуля индикации. Номиналы элементов RC цепей генераторов подобраны таким образом, чтобы все процессы можно было наблюдать без осциллографа.



D3 – К176ЛА7; R1, R3, R4, R6 – 10 кОм; R9 – 1 кОм; R7, R8 – 100 кОм; R2, R5 – 100 кОм типа 3362P, C1 – 10,0 мкФ; C2 – 1,0 мкФ; C3 – 0,1 мкФ; VD1-VD3 – яркие светодиоды.

3. Настройка схемы:



Длительность периода на выходе первого генератора может быть около 2 секунд (0,5 Гц), но длительность высокого уровня напряжения (t1) в нём должна быть равной 1 секунде, а длительность низкого уровня напряжения (t2) – около 1 секунды (приблизительно). Высокий уровень напряжения (или логическая единица) через вход 2 мс D3 разрешает работу второго генератора, импульсы которого подсчитывает счётчик. При низком уровне напряжения (или логический ноль) генерация импульсов прекращается, счёт останавливается и на индикаторах отображается количество импульсов подсчитанных за 1 секунду (измеренная частота). Или сколько периодов второго генератора прошло за 1 секунду. Чем меньше период, тем чаще мигает светодиод VD2 и выше частота. Период определяется по формуле T=2RC, а частота F=1/T или F=1/(2RC).

4. Варианты измерений:

Термометр. В схеме правого генератора вместо резисторов R4, R5 установите термистор (не менее 10 кОм). Далее на индикаторе необходимо установить величину, соответствующую текущей температуре в помещении. Это можно сделать разными способами.



Измерение ёмкости.
Место измеряемой ёмкости - расположение конденсатора C1.
С помощью переменного резистора R5 на индикаторе установите значение 10, что соответствует номиналу конденсатора C1. Далее, вместо конденсатора C1 можно устанавливать другие конденсаторы в пределах 4,7 - 99,0 мкФ.

Измерение сопротивления.
Место измеряемого резистора - расположение резистора R1.
Переменный резистор R2 установите в крайнее нулевое положение, оставив резистор R1 равный 10 кОм, а конденсатор C1 установите величиной 47,0 мкФ. Переменным резистором R5 на индикаторе установите величину 10, что соответствует величине резистора 10 кОм. Далее, на место резистора R1 можно устанавливать другие резисторы в пределах 11 – 99 кОм.