Frecventmetru... Nuclear

[ALEKS]

Diagrama de semnale fara latch (inutilizabila, dupa parerea mea din cauza flicker-ului numararii):

 

 

Diagrama de semnale cu latch (aduce cu un frecventmetru modern):

 

 

Diagramele de semnale le-am desenat conform textului urmator si a schemei electrice pe care am atasat-o mai jos.

 

 

Schema bloc a logicii de comanda (inca ma gandesc la o posibila implementare TTL):

 

 

Schema bloc a scalerului nuclear:

 

 

Schema electrica principiala a scalerului nuclear:

 

 

Schema preamplificatorului formator. Provine din TEHNIUM, 1992:

 

 

Schema sursei de alimentare. Provine din documentatia originala LM317K si preluata de TEHNIUM in 1990:

 

 

Cablajul preamplificatorului desenat de mine:

 

 

Cablajul sursei de alimentare desenata de mine:

 

 

Cam atat deocamdata. Mai prospectez, mai reflectez.

Am in lucru baza de timp (10 MHz divizat pana la 1 Hz) si placa logica cu latch-urile. Pe urma vine logica de comanda a masinariei.

 

PS: Daca va sare in ochi vreo eroare, o corectez in cel mai scurt timp posibil.

 

ALEKS

[ALEKS]

Intre timp am mai avansat putin.

 

Schema electrica a bazei de timp utilizeaza un cristal de cuart de 10 MHz si numaratoare decadice in regim de divizor.

 

 

Si cablajul desenat.

 

[ALEKS]

Intre timp am lucrat si la logica de zavorare (latch).

Am ales o solutie constructiva mai complexa in sensul ca vreau sa extrag cele 6 circuite SN7447 din scaler si sa montez in locul lor 6 socket-uri augat.

 

Placa de latch va fi de tip "piggy-back" si va contine "memoriile" CDB475 precum si cele 6 SN7447 scoase anterior.

Un set de 6 terminale duble (16-pin) vor asigura conectarea directa in socket-urile montate, urmand ca semnalele sa provina direct din placa de baza a scalerului si sa se propage in logica de pe placa mea.

 

Schema principiala:

 

 

Pana una alta, am proiectat un cablaj experimental top/bottom ar fi dupa cum urmeaza.

 

 

 

Sper sa-mi iasa manevra... Maine desfac scalerul sa masor cu precizie spatiile dintre integratele decodor-driver si ma apuc de ajustat cablajul, in limita timpului.

Editat Mai 24, 2017 de ALEKS

[validae]

Am căutat prin stocul de antichități de la serviciu, din păcate nu am găsit CDB475, ci doar 473 și 474. Dar se mai găsesc alte tipuri de CDB-uri din acea vreme, multe noi nouțe.

[ALEKS]

Multumesc pentru ajutor.

Am pus un anunt aici cu ce piese am nevoie: http://www.elforum.info/topic/125451-cumpar-2-tranzistori-si-cateva-cdb-uri-sau-k155-uri/

 

Daca se nimereste ceva de prin lista respectiva, ar fi minunat. Oricum nu e absolut nici o graba. Incerc sa definitivez schemele si pe urma sa trimit fisierele cablajelor unui coleg de forum. Sunt la Electro-Job niste oameni priceputi. Asa reiese din fotografiile puse de ei.

Abea pe urma vedem daca am dat gres pe undeva prin proiectare. Vorba aia, cu cat tintesti mai sus, cu atat caderea e mai durereoasa.

 

 

Oricum e un experiment. Un prototip ce va fi si unicat intr-un final.

[ALEKS]

Intre timp am proiectat si prototipul logicii de comanda. Schema principiala dupa cum urmeaza mai jos. Am incercat sa urmaresc diagrama de semnale pe care am desenat-o cu creionul. Cablajul maine... sau cand am timp.

 

 

Fiindca n-am un osciloscop cu 7 canale (nici nu cred ca e asa ceva, la un pret uman) am incercat o simulare intr-un alt soft binecunoscut de electronica. Din pacate a trebuit sa redesenez schema electrica.

 

 

Arata mai urat, dar e o chestiune de gusturi. Pe parcurs, am renuntat la inversorul dintre bistabilul de trigger al secventei de pulsuri si bistabilul de tip one-shot reconfigurand traseele. Am obtinut acelasi lucru, oricum. Iar o poarta in plus introduce intarziere de propagare.

Simularea diagramelor de semnale dupa cum urmeaza.

 

Overall:

 

 

Detaliu (am incercat sa trag o linie la momentul T0 dar n-am cum cu exactitate):

 

 

La intrarea de 100 Hz CLOCK se conecteaza semnaul de 100 Hz de la baza de timp.

La intrarea de TIMEBASE se conecteaza unul din urmatoarele semnale provenite din baza de timp:

- 100 Hz pentru masuratori pe interval de 0.1 sec

- 10 Hz pentru masuratori pe interval de 1 sec

- 1 Hz pentru masuratori pe interval de 10 sec

 

Nu e o greseala de conversie ci e inca o divizare cu 10 in logica de comanda. Cred ca ma descurc si doar cu intervalul de 1 Hz obtinut prin divizarea semnalului de 10 Hz. Dar daca tot sunt disponibile pe baza de timp...

 

Habar n-am daca o sa mearga. Ultimele scheme combinatoriale le-am proiectat acum mai bine de 10 ani dupa cum ziceam undeva mai sus.

Vedem pe parcurs.

Editat Mai 25, 2017 de ALEKS

[gsabac]

Dupa cum se vede pe diagrame, poarta se deschide cu frontul pozitiv al startului ( care este un impuls lung)

si se inchide pe frontul negativ al celei de a 9-a perioade a bazei de timp. Poarta ar trebui sa se

deschida sincron cu un front al bazei de timp si sa se inchida tot sincron dupa 10 perioade, 100 sau 1000.

Cu acest proiect de frecventmetru, cred ca veti reusi sa masurati chiar 15MHz si ar fi indicat sa mai adaugati 2 decade.

In cazul Dvs. la 100Hz, cu 0,1 sec deschiderea portii si 9.999.999MHz la intrare veti avea indicatia pe cifre 9.999.99

Deasemenea pentru diverse perioade de masura, trebuie mutata pozitia punctului zecimal. In cazul adaugarii unui prescaler

trebuie pozitionata corect virgula mobila.

In legatura cu circuitele de intrare trebuie ceva mai serios, pe masura proiectului si muncii depuse. Cred ca un 10mVef la

intrare cu reglaj de sensibilitate ar fi perfect si musai 1Mohm cu 10-20pF la intrare.

 

@gsabac

Editat Mai 31, 2017 de gsabac

[ALEKS]

Intre timp am studiat cu atentie modul in care CDB490 divizeaza semnalul intern si din pacate schema de mai sus imi asigura tot timpul o ... pierdere de 100 msec. CD490 divizeaza ori cu 2 ori cu 5 ori cu 2 si 5. In ultimul caz, integratul imi lasa in 0 logic iesirea QD timp de 8 cicli si in 1 logic timp de 2 cicli. Ca schema mea de logica sa mearga perfect temporizata, ar trebui un divizor care sa-mi stea in 0 logic timp de 10 cicli si in 1 logic timp de 2 cicli. Nu am investigat sa vad daca exista asa ceva. Am sa vad cu CDB492 care divide cu 2 si 6. Nu m-am uitat inca pe diagrama lui de semnale.

Asa ca intre timp am proiectat o alta schema logica de comanda al carei prototip inca il testez in simulator cu rezultate bune. Singura problema e ca numaratoarele functioneaza o secunda da, o secunda nu.

Cu schema de mai sus, numaratoarele functionau aproape in continuu. Ceea ce nu-i rau.

Oricum, mai lucrez la scheme sa vad ce iese.

Intre timp am testat intr-un final scalerul cu ajutorul unui temporizator de prin aceeasi perioada. Cu toate ca temporizatorul functioneaza OK, ramane aceeasi problema a reglajuli fin. A etalonarii, daca vreti. Am aceeasi pierdere ca in schema mea de mai sus.

Temporizatorul are un controller de durata a timpului in care poarta e deschisa fabricat din ceva piesaraie pasiva si activa precum si ... un potentiometru. Din ala prastie a carui valoare nu o poti seta cu precizie ca in cazul unei temporizari full-digitale. Si chiar daca as putea, nu-mi garanteaza nimeni ca nu se decalibreaza in timp (socuri mecanice, variatii de temperatura, etc.).

Cateva poze mai interesante decat schemele electrice. Nu m-am invrednicit sa scot aparatul foto fiindca deocamdata n-am ce arata atat de spectaculos.

Am testat numaratorul prin simularea logicii la mana: START -> (numarare pulsuri de pe iesirea de calibrare a osciloscopului) -> STOP -> (intarziere) -> RESET

 

 

 

Pulsul de la generatorul de timp din temporizator nu arata prea interesant pe timpul de crestere. L-am pozat cu magnificatie pe ecranul osciloscopului. Prin contra, pulsurile ce ies strict din numaratoarele CDB490 sunt cu timp de crestere si coborare foarte mic. Adica aproape patrate.

 

De asemenea, daca ma uit la semanul sinusoidal generat de oscilatorul bazat pe cuart de 1 MHz, sinusul arata foarte bine. De asemenea semnalul dreptunghiular de dupa formator iarasi arata foarte bine. Deci baza de timp in sine functioneaza. Mai are ceva intercalat dupa ea care ciobaneste impulsurile. Vre-un tranzistor ceva pe post de buffer. Observ ca sunt vreo cativa tranzistori de semnal mic pe placa. Suficienti cat sa fie repartizati cate unul, ca repetor, pentru fiecare din iesirile BNC. Dar e oricum o ipoteza...

 

Pacat ca n-am schema electrica a temporizatorului, sa vad ce anume face circuitul de dupa baza de timp.

 

 

PS: Stie cineva ce anume circuit ar putea fi marcat drept CI44? Nu am mai vazut asa ceva. Am pe placa 2 integrate marcate CI44. Sper sa nu vorbesc prostii, era tarziu cand m-am uitat aseara pe placa.

 

ALEKS

[gsabac]

Vedeti si postarea #22, ca am lucrat simultan.

 

@gsabac

Editat Mai 31, 2017 de gsabac

[ALEKS]

Multumesc pentru interventie, gsabac. Apreciez foarte mult ca mi-ati lasat un comentariu pe topicul acesta. Mai ales dat fiind faptul ca e un proiect aproape irepetabil de catre alt constructor amator (ca si mine de altfel) datorita faptului ca scalerul nu se prea gaseste. Acum vorba aia, daca vreau un frecventmetru, mi-l cumpar fix pe care-l vreau. Nu-i problema. Dar ideea de a construi ceva cu mana mea, asta nu moare prea curand. Mai ales ca am sansa sa refolosesc echipamente produse pe scara mica...

>> Dupa cum se vede pe diagrame, poarta se deschide cu frontul pozitiv al startului (care este un impuls lung) si se inchide pe frontul negativ al celei de a 9-a perioade a bazei de timp. Poarta ar trebui sa se deschida sincron cu un front al bazei de timp si sa se inchida tot sincron dupa 10 perioade, 100 sau 1000.

Asa este. Cam asta reiese si din analiza mea din mesajul precedent. Am dat dovada de o proiectare defectuasa a schemei logicii de comanda din schema postata. Dupa cum spuneam, am in simulare acum o alta schema care produce deschiderea portii pe o durata egala cu 10, 100 sau 1000 perioade. Iar generarea semnalelor de START-STOP sa apara odata cu frontul crescator portii (deschidere) si cu frontul descrescator al portii (inchidere). Incerc sa pun simularea diseara.

>> Cu acest proiect de frecventmetru, cred ca veti reusi sa masurati chiar 15MHz si ar fi indicat sa mai adaugati 2 decade.

Suna imbucurator ce spuneti referitor la frecventa maxima de masurare. Pe cand adaugarea altor 2 decade este fezabila si recomandata, dar voi ramane la varianta originala pentru a pastra aspectul optic al scalerului.

>> In cazul Dvs. la 100Hz, cu 0,1 sec deschiderea portii si 9.999.999MHz la intrare veti avea indicatia pe cifre 9.999.99.

Absolut corect.

>> Deasemenea pentru diverse perioade de masura, trebuie mutata pozitia punctului zecimal. In cazul adaugarii unui prescaler trebuie pozitionata corect virgula mobila.

Nu am luat in calcul pozitia punctului zecimal. Este o idee foarte buna sa proiectez o logica de mutare a lui in functie de perioada. Referitor la prescaler, ma gandeam, ca proiect de viitor, sa construiesc un divizor in logica ECL. Asta presupunand ca gasesc integratele necesare.

>> In legatura cu circuitele de intrare trebuie ceva mai serios, pe masura proiectului si muncii depuse. Cred ca un 10mVef la intrare cu reglaj de sensibilitate ar fi perfect si musai 1Mohm cu 10-20pF la intrare.

Imi puteti, va rog, indica o schema electrica principiala in acest sens? Imi place ideea de reglaj de sensibilitate. Nu am tintit atat de jos la tensiunea de intrare. Eu ma gandeam undeva la un minimum de 100 mVef. Dar nu ar fi o problema daca limita inferioara ar fi 10 mVef. Iar daca banda este liniara si la JF si la IF atunci intr-adevar ar merita sa fac un asemenea circuit de intrare. Sau 2 circuite preamplificatoare-formatoare separate comutabile: unul pentru JF si altul pentru >= 150 kHz - 15 MHz.

Inca odata multumesc pentru interventie,

A.

Editat Mai 31, 2017 de ALEKS

[gsabac]

Vad ca aveti cunostinte deosebite, pricepere tehnica si inginereasca dar si placerea de a realiza acest frecventmetru si nu numai.

Perseverati si veti gasi pentru aplicatie scheme si metode bune. Ce nu gasiti cu siguranta le veti inventa.

Am sa vizualizez cu atentie si placere postarile ulterioare din acest topic

 

@gsabac

[em2006]

 

...Stie cineva ce anume circuit ar putea fi marcat drept CI44? Nu am mai vazut asa ceva. Am pe placa 2 integrate marcate CI44...

 

Circuitele CII 44 CI erau TTL-uri.

Nu mai retin echivalentul, mi-aduc aminte doar de CII30, care e echivalent cu 7400 (CDB400).

PS

Trebuie sa am pe undeva prin biblioteca un mic catalog de echivalente circuite integrate editat de IIRUC in anii '80 pt uz intern.

Mi-a fost util multi ani, dar nu-l mai gasesc momentan.

Daca dau de el voi posta aci, poate lamurim echivalentele circuitelor din seria CII, despre care-mi mai amintesc ca erau TTL-uri romanesti facute la Baneasa,

Vedeti si aici:

http://radioamator.eu/archive/index.php/t-3131.html

Intr-una din liste e si circuitul CII44.

[Vizitator]

[ALEKS]

Pentru a-mi corecta erorile din schema de comanda anterioara, am lucrat la urmatoarea schema electrica principiala care produce diagrama de semnale de mai jos (parametrii de simulare sunt scrisi in poza):

Noua schema electrica a logicii de comanda a frecventmetrului produce deschiderea portii pentru 10, 100, 1000 perioade (si indicatia starii ei prin LED-ul de control), puls de START odata cu frontul semnalului de control al portii, si puls de STOP odata cu palierul semnalului de control a portii. Am folosit CDB437 drept "amplificator de forta". De ce? Fiindca semnalele de la punctele #13 si #15 au de comandat intrarile a cate 6 alte integrate, respectiv liniile RESET si LATCH. Este posibil ca CDB400 sa nu aiba suficient fan-out. Sa fiu sincer nici nu m-am uitat in datele de catalog. Dar fiindca CDB437 indeplineste si functia de buffer, e bun venit in peisaj.

Initial voiam sa folosesc 74121 sau 74123 drept monostabile de tip one-shot. Dar n-am reusit sa le simulez. Asa ca am recurs la emularea one-shot-urilor cu CDB474 si retea RC pentru intarziere. Ar trebui sa mearga cu condensator cu tantal si rezistor sortat dupa toleranta si valoarea masurata.

Am desenat si un cablaj in varianta dublu-placat.

Si am obtinut o parte din circuitele integrate necesare constructiei, prin amabilitatea dl. QQme din aceeasi localitate cu mine. Printre ele si CDB442 care pare mai greu de gasit. Nu cred ca se folosea prea des. Sau nu i-am dat eu importanta prea mare.

Ce ma tine in loc din experimente, este realizarea cablajelor. Doresc sa le fac la dl. msdesigner de aici de pe forum. Dar fiindca este foarte ocupat si deja am un cablaj care nu face parte din frecventmetru in executie la el, e posibil sa ma reorientez. Mai prospectez.

Multumesc:

- em2006 si miticamy. pentru informatiile despre CII 44.

- gsabac pentru incurajari. Vedem ce iese pe parcurs.

A.

 

[Barbu Paul]

CII44 are ca echivalent CDB472.

 

Cu stima

Barbu Paul