PIC digitálna stupnica so stabilizáciou frekvencie

Na nasledujúcom diagrame je uvedená funkcia zabezpečená obvodom v čiarkovanej oblasti.

Referenčná frekvencia

sa vypočítava z nameranej frekvencie po uplynutí času definovaného parametrom 0D h, ak počet meraní, daný parametrom 0E h), po sebe sa nelíši o viac ako +/-20 Hz. Vtedy sa maneraná hodnota zachytí ako referenčná hodnota, ktorá sa podrží až dovtedy, kým program nezistí, že ju treba zmeniť.

Akuálna frekvencia

je frekvencia práve meraná.

Odčítanie a porovnanie

Frekvencia sa meria s periódou 100 ms. Po každom meraní sa aktuálna frekvencia odčíta od referenčnej a výsledok sa porovnáva s nulou. Ak sa líši, vypočítava sa odchýlka pre ladenie oscilátora.
Ak je výsledok záporný, je aktuálna frekvencia je vyššia ako referenčná, a naopak. V takom prípade sa vypočítava korekcia ladenia oscilátora. Ak je rozdiel menší ako 20 Hz, potom sa na výstup vyšle krátky impulz 2,4 ms, ak je viac, vyšle sa dlhší impulz 100 ms. Od hodnoty rozdielu závisí polarita impulzu.

Závislosť dĺžky pulzu od veľkosti rozdielu aktuálnej a referenčnej frekvencie.

Digitálny výstup

Pulzy sú vytvárané cez RB0 alebo RB3 v závislosti od potrebnej polarity.

Schéma digitálnej stupnice so stabilizáciou frekvencie.

Integrátor

je vytvorený pomocou operačného zosilňovača TL082. Prvý zosilňovač je samotný integrátor s integračným členom C8 a R23. Časová konštanta je:

R23 * C8 = 22 MOhms * 2.2 uF = 48 s

To znamená, že riadenie je pomalé a len jemne dolaďuje oscilátor, čo je vlastne aj jeho úlohou. Základnú stabilitu musí zabezpečovať samotné VFO.
Druhý operačný zosilňovač má len funbciu oddeľovača.

Tranzistory Q2…Q4

Ak PIC riadi cez port RB0, potom svieti dióda D3 a tranzistor Q2 je zopnutý. Spája vstup integrátora so zemou a napätie na výstupe sa mení na kladné. Ak PIC riadi cez port RB3, potom svieti dióda D4 a tranzistor Q3 skratuje bázu tranzistora Q3 na zem. V dôsledku toho je tranzistor zopnutý a +9 V je privedené na vstup integrátora, čo má za následok, že sa na výstupe mení napätie na záporné.
Ak nie je otvorený ani jeden kanál, potom integrátor pracuje ako analógová pamäť. Udržuje poslednú hodnotu na výstupe. To trvá dovtedy, kým je rozdiel frekvencií nulový. Na tranzistory nie sú kladené žiadne špeciálne požiadavky.

Pripojenie k oscilátoru

Do ladiaceho okruhu LC oscilátora treba pridať varikap (viď oblasť A na schéme), ktorý bude slúžiť na dolaďovanie. Jeho pridanie treba vykompenzovať úpravou (zmenšením) celkovej ladiacej kapacity oscilátora. Výstup ladiaceho napätia z oddeľovacieho operačného zosilňovača (vývod č. 7) je pripojený na odporový trimer R25, ktorý slúži na nastavenie citlivosti dolaďovania.

Nastavenie

1. Ponajprv sa nechá (tepelne kompenzovaný) oscilátor tepelne zostabilizovať, t. j. kým sa jeho výstupná frekvencia neustáli alebo aspoň jej zmena nepoklesne na 40 Hz/min. Tento čas si treba raz zmerať pomocou hodiniek a ceruzky...
   
   Príklad zmeny frekvencie nestabilizovaného Colpittsovho oscilátora.
   
2. Vypočítajte rozdiel frekvencií na začiatku a po ustálení. Stupeň rozladenia dolaďovacou diódou musí byť aspoň dvakrát väčší.
   Nastaví sa to, pri maximálnom rozsahu ladiaceho napätia, pomocou zmeny hodnôt C10 alebo D5, v nasledovnom testovacom obvode:
   
   V mojom Colpittsovom oscilátore pre rozsah 5 až 5.5 MHz bolo preladenie pre napätie 0.5 až 7.5 V –15 kHz až +10 kHz.
3. Potom vyskúšajte doštičku dolaďovania bez spojenia s digitálnou stupnicou a oscilátorom. Prepojte RB0 s X3 a RB3 s X4.
   X2 pripojte na +12 V a 0 V k X1 a voltmeter k U5. Na výstupe regulátora by malo byť napätie asi 9 V. Potom merajte napätie na U4, pin 7. Nakrátko pripojte + 9 V na X3. Výstupné napätia sa musí začať zvyšovať zo 4.5 V nahor. Odpojte + 9 V od X3 a výstupné napätie musí zostať bezozmeny. Otestujte X4 rovnakým spôsobom. Teraz by sa malo napätie meniť rovnako, ale opačným smerom.

Rozmiestnenie súčiastok na doske plošných spojov.

Program digitálnej stupnice

Stiahnite sa LCD4DIEP.HEX súbor alebo zdrojový kód. Je kompatibilný s LCD4DIEC.HEX , pokiaľ ide o meranie frekvencie.Nastavenie parametrov si pozrite tam.

Konfiguračné bity pre PIC programátor:
Oscilátor = XT, Watchdog Timer = OFF,
Power Up Timer = OFF, Code Protect = OFF

I/O funkcie v čítačovom móde ak sú aktivované freq_lock funkcie (parameter 0BH = 0).

Parametre

EEPROM-parametre 00h...0Fh funkcií