Рис. 30. Принципиальная схема тиристорного частотомера
При отсутствии входного сигнала тиристор Д1 заперт, а конденсатор С1 заряжается от источника питания стабилизированным напряжением. Ток заряда протекает через диод Д3, минуя стрелочный прибор ИП1. Приходящий входной сигнал ограничивается стабилитроном Д2 и отпирает тиристор. При этом конденсатор разряжается через тиристор и стрелочный прибор. Независимо от параметров входного сигнала за каждый его период конденсатор отдает стрелочному прибору один и тот же заряд, равный произведению емкости на напряжение заряженного конденсатора. За единицу времени (секунду) через прибор пройдет столько зарядов, сколько периодов сигнала содержится в одной секунде, а это число равно частоте сигнала.
В схеме используется микроамперметр М261 с током полного отклонения 50 мкА. При линейной шкале полное отклонение стрелки соответствует частоте 100 Гц.
6.2. Простой частотомер [25]
Этот частотомер для получения нормированной импульсной последовательности с частотой повторения, равной частоте исследуемого сигнала, использует интегральный одновибратор (ждущий мультивибратор), который в иностранной литературе часто называется кипп-реле. После нормирования остается лишь измерить постоянную составляющую этих импульсов.
Принципиальная схема частотомера представлена на рис. 31.
Рис. 31. Принципиальная схема частотомера с одновибратором
Напряжение измеряемого сигнала подается на вход одновибратора (вывод 5), который защищен от перегрузки диодами V1-V4. Переключателем S1 устанавливается необходимый диапазон измерений: 10-100 Гц, 100-1000 Гц, 1-10 кГц, 10-100 кГц. При этом к выводам 9-11 микросхемы подключается соответствующая RC-цепь, определяющая длительность выходных импульсов одновибратора. Нормированные по длительности и амплитуде импульсы с выхода одновибратора (вывод 6) заряжают конденсатор С5, напряжение на котором измеряется вольтметром, которым служит микроамперметр Р1 с добавочным резистором R6.
При использовании в схеме микроамперметра с током полного отклонения 100 мкА, емкость конденсатора С5 должна быть равна 2 мкФ, а резистор R6 иметь сопротивление 39 кОм. Подбирать точные значения сопротивлений резисторов R1-R4 и емкостей конденсаторов С1-С4 нет необходимости. Отклонения компенсируются при калибровке прибора. Для этого на вход поочередно подаются от генератора сигналы частотой 100, 1000 Гц, 10 и 100 кГц, а переменными резисторами R2-R5 стрелка прибора на каждом диапазоне устанавливается на крайнее деление шкалы.
В схеме можно применить микросхему К155АГ1 и диоды КД503А.
6.3. Частотомер с линейной шкалой [26]
Этот частотомер рассчитан на измерение частоты в четырех диапазонах: 0—100 Гц, 0–1 кГц, 0-10 кГц, 0-100 кГц по одной равномерной шкале. Минимальный уровень входного сигнала, при котором сохраняется работоспособность прибора, составляет 400 мВ. Принципиальная схема частотомера приведена на рис. 32.
Рис. 32. Принципиальная схема частотомера с линейной шкалой
Частотомер снабжен двумя входными клеммами: «Вход 1» предназначен для сигнала низкого уровня, а «Вход 2» — для сигнала высокого уровня. Входной сигнал поступает на вход двухкаскадного усилителя, собранного на транзисторах Т1 и Т2, включенных по схеме с общим эмиттером. Благодаря достаточно большому усилению сигнала в первом каскаде, второй каскад работает в ключевом режиме. Когда он заперт, происходит заряд одного из конденсаторов С6-С9 в зависимости от включенного переключателем В1 диапазона. Ток заряда протекает через микроамперметр, резистор R12, диод Д2, включенный конденсатор и резистор R8. Когда транзистор Т2 отпирается, происходит разряд заряженного конденсатора через диод Д1 и открытый транзистор. Далее цикл повторяется. Как видно, ток заряда в каждом цикле благодаря ключевому режиму транзистора Т2 не зависит от параметров входного сигнала, а определяется лишь емкостью включенного конденсатора и резисторами цепи заряда, сопротивления которых фиксированы и неизменны. Поэтому суммарный ток микроамперметра определяется произведением тока заряда одного цикла на число циклов в секунду (частоту). Таким образом, отклонение стрелки прямо пропорционально частоте сигнала.