Frequenzzähler

by Martin Clausen (mc AT rotgradpsi DOT de)

Ein schlichter Frequenzzähler mit LED-Anzeige

Inhaltsverzeichnis:

Features

Schaltungsprinzip

Einsatzgebiet

Die Schaltung eignet sich zur Messung von Frequenzen ab einigen 10Hz. Sie kann zum Beispiel als Erweiterung in einen analogen Frequenzgenerator eingebaut werden oder auch als eigenständiges Gerät nützlich sein.
Obwohl kein spezielles IC noch ein Mikrocontroller zum Einsatz kommt, ist die Anzahl der Bauteile relativ gering. Weiters zu den damit verbunden Einschränkungen im Abschnitt Genauigkeit.

Ablauf der Messung

Der Zähler 4521 generiert aus dem 4,194304 MHz Takt des Quarzoszillators eine positive Flanke, die genau eine Sekunde nach dem Ende des Resetsignals kommt. Während der Ausgang des 4521 low ist, ist das Ausgangssignal des des Komperators NE527 freigegeben. Alle fallenden Flanken am Ausgang des NE527 werden von den BCD-Zählern 4553 erfaßt.
Wird nun der Ausgang des 4521 high, so wird das Ausgangssignal des Komperators gesperrt. Gleichzeitig wird von C4, R5 und U2,1 ein low Impuls am LE Eingang der 4553 erzeugt. Dadurch wird der Zählerstand, der während der einen Sekunde Meßzeit erreicht wurde, gespeichert.
Weiterhin wird von U2,2, C3, R4 und U2,3 an der steigenden Flanke des low Impulses von U2,1 ein high Impuls am MR Anschluß der 4553 erzeugt. Dieser bewirkt, daß die Zähler in den 4553 zurückgesetzt werden.
Außerdem wird an der fallenden Flanke des Impulses von U2,3 von C2, R6 und U2,4 ein high Impuls am Reseteingang des 4521 erzeugt und damit ein neuer Zyklus eingeleitet.
Mittels des Schalters kann ein Vorteiler zu Erweiterung des Meßbereichs aktiviert werden.

Genauigkeit

Die Genauigkeit der Schaltung ist im Prinzip nur durch die Frequenzgenauigkeit des Quarzoszillators bestimmt. Die Grundgenauigkeit eines solchen Oszillators liegt bei 100ppm entsprechend 0,01%. Hinzu kommt noch die Dauer des Resetsignals des 4521. Dies ist zwar mit erheblichen Schwakungen belegt, aber liegt mit 1µs im 1ppm Bereich der Gesamtmesszeit von einer Sekunde. Die Genauigkeit der Anzeige nimmt mit geringer werdener Frequenz ab, denn es können nur ganze Impulse gemessen werden. Es tritt also eine Unsicherheit von +/- 1 Hz bzw. mit Vorteiler +/- 100 Hz auf.
Um bei niedrigen Frequenzen eine bessere Auflösung bei gleicher Meßhäufigkeit zu erreichen, müßte die Breite der Impulse statt ihrer Anzahl in der Zeit gemessen werden. Um beide Verfahren miteinander effektiv zu kombinieren, ist ein Mikrocontroller oder ein großer schaltungstechnischer Aufwand notwendig.

Eingangssignalaufbereitung

Der Eingangskondensator entfernt den Gleichstromanteil im Meßsignal. Der Widerstand R8 sorgt für einen minimalen Schutz des Komperators. R11 verhindert, daß der Eingang des Komperators auf undefiniertem Potential liegt. R7 und R10 sorgen für eine Hysterese von 0,5 Volt, die sicheres Umschalten bei flachen Flanken garantiert. Außerdem legen sie die Schaltpunkte auf 0 bzw. 0,5 Volt. Wichtig ist auch R26. Er verhindert, daß es im Komperator zu einem Latch-up kommen kann, der den Komperator zerstören würde.

Bauteilliste

Hinweise

Download des Schaltplans

Die Bauteilebeschriftung ist wie folgt zu lesen:
Bauteiltyp + Wert in exponential Form + Gehäusebezeichnung + Unternummer der Funktionseinheit
zum Beispiel: C1040805,1 ist ein Kondensator, 100nF, Gehäuse SMD 0805, erste Funktionseinheit im Gehäuse

Ähnliche Projekte

BeschreibungAutor
PIC mit LCD (Englisch)Peter Cousens
AVR mit LED-Anzeige (Englisch)Jesper Hansen

Disclaimer: No warranty at all!
Copyright by Martin Clausen, Germany.
Kontakt zum Autor: mc AT rotgradpsi PUNKT de
Impressum