Тактовый генератор 32768 гц

Очень простой генератор из ардуины.

Иногда бывает нужно подать сигнал определённой частоты, а специального устройства под рукой нету. Благодаря появлению микроконтроллеров теперь можно при необходимости хоть на коленке в поле сделать генератор. Вот скетч для генератора с регулируемой частотой, пользуюсь давно и успешно.

Генератор частоты от 1 Гц до 8 000 000 Гц. Вырабатывает однополярный меандр со скважность 2. По русски это значит длительность импульса и длительность паузы между импульсами равны, а сигнал имеет прямоугольную форму.

Вопрос: Что такое генератор?
Ответ: Это устройство которое преобразует энергию источника питания в энергию выходных электрических импульсов заданной частоты и формы.

Вопрос: А мне то это зачем?
Ответ: Очень хороший вопрос, ответ на который Вы вряд ли найдете в интернете. Вы сможете проверить работоспособность усилителя. Проверить диапазон воспроизводимых усилителем частот. Проверить целостность динамика, даже без усилителя с помощью только этого генератора. Найти обрыв силового провода в проводке, обрыв телефонного провода, обрыв в электропроводке автомобиля. Правда кроме генератора нужен будет еще и детектор сигнала. Для поиска обрыва проводки генератор присоединяют к исследуемой линии, а частота генератора лежит в пределах килогерца. Поиск производится детектором. По резкому уменьшения громкости звука, определяется место разрыва. Генератор позволит проверить работу микропроцессора ардуины или PIC контроллера при использовании его как тактового. Можно сделать звуковую сирену с тональностью сигнала который Вам нравиться. Сделать передатчик с использованием генератора в качестве задающего несущую частоту. Настроить фильтр низкой частоты, настроить фильтр высокой частоты, настроить режекторный фильтр. Фильтры используют в цветомузыке, в каскадах радиоприемников, в импульсной технике для защиты от помех, для очистки информационного сигнала от сопутствующих работе помех. Подать сигнал низкой частоты на устройства работающие на шине I2C и посмотреть обмен информации хоть с помощью вольтметра. С помощью генератора можно измерять индуктивность и емкость с очень высокой точностью. Да и вообще сейчас трудно назвать современное электронное устройство в котором нет генератора и для быстрой проверки работы устройства не требовался бы внешний генератор, хотя бы такой. Кроме этого при использовании генератора показывающего все знаки неизменно возникнет вопрос, почему во всех генераторах частота немного отличается. Поэтому этот генератор позволит заинтересоваться вопросом точности и что же такое ppm, ppb зачем и когда это нужно.

Подначка: Да я программу генератора на компьютере запущу. Че мне заморачиватся.
Ответ: Программы генераторов на компьютере для звуковых карт ограничены звуковой частотой. Мне будет очень любопытно узнать, как вы с генерируете сигнал хотя бы в мегагерц 1 000 000 Гц с помощью звуковой карты. С помощью этого генератора — легко.

Теперь Вы знаете зачем нужен генератор. Практические примеры использования выходят за рамки данного сообщения. Здесь только про создание самого генератора.

Итак схема.
1.jpg
Я же обещал очень простой генератор
генератор ардуина.jpg
На выход сигнала можно смело цеплять динамик для проверки его работоспособности. Без конденсатора можно сразу подавать сигнал на микроконтроллеры и электронные схемы у которых 5V питание.

Из терминала послать требуемую частоту в герцах. Только цифру. В ответ в терминал будет выведена частота в герцах, а на выходе генератора появиться сигнал с частотой как в терминале.
Пример для частоты 200 кГц. В терминале набирал 200000
02.jpg

Пример для частоты 8 мегагерц. В терминале набирал 8000000
03.jpg
Меандр кривой из за малого частотного диапазона осциллографа. Но это совершенно другой вопрос.

Надо понимать, что выводимая в терминале частота будет отличаться от реальной. Выводимая в терминале частота была бы при идеальном кварце работающем точно на частоте 16 000 000 Гц. У ардуин такого не бывает. Если кому интересно, то могу написать о кварцевых резонаторах. Для понимания, почему в ардуино не бывает точных кварцев.

PS Поскольку в целом я далек от программирования но весьма не плохой электроник, вынужденный современностью разбираться в коде разных программ, то по большей части использую приборы которые кто то уже делал. Зачастую модифицирую, иногда и очень сильно, под свои потребности и использую. При этом считаю, что соблюдение авторства все равно должно быть. Код обычно беру из общедоступных источников, когда авторы сами выложили для использования другими. Поскольку найти конструкции бывает затруднительно, а при повторении конструкций бывают малопонятные особенности, о которых Вы можете и не найти информации, то считаю, что выложить и подробно описать для чего это надо и как заставить работать ту или иную конструкцию — это нормально.

Тактовый генератор 32768 гц

Схема цифрового генератора

Этот прибор являемся частью радиолюбительской лаборатории. Цифровой генератор не является прибором первой или даже второй необходимости, но он тоже может быть очень полезным, так как может генерировать прямоугольные импульсы самого различного периода или служить делителем частоты каких-то входных импульсов, с переменным коэффициентом деления.

Работая от встроенного кварцевого генератора, прибор может вырабатывать импульсы частотой от 0,00198125 Гц до 16384 Гц. Или делить входную частоту с коэффициентом деления от 2 до 16777216 (входная частота не должна быть более 1 MHz).

Очень интересно то, что коэффициент деления частоты в пределах от 2 до 2097152 можно задать любой, с шагом в 2 (то есть любое четное число 8 диапазоне от 2 до 2097152). А так же, установленный коэффициент деления можно увеличить в 2, 4 или 8 раз.

Так зачем же нужен цифровой генератор?

Он может служить калибратором для каких-то приборов или схем, так как частота его импульсов стабилизирована с кварцевой точностью. С его помощью можно налаживать цифровые схемы или экспериментировать с ними.

Прибор питается от источника напряжением 5V из состава лаборатории, или от внешнего источника питания напряжением 3. 15V. Внешнее питание может быть нужно в том случае, когда необходимо уровни выходных импульсов сделать такими же по амплитуде, как импульсы в схеме, на которую они должны поступать (при этом, внешним источником питания может служить источник налаживаемой схемы).

Прибор состоит из кварцевого генератора частоты 32768 Гц, выполненного на логических элементах D1.1 и D1.2 и счетчика-делителя с переменным коэффициентом деления на микросхемах D2-D4 и элементах D1.3 и D1.4.

Переключатель S21 служит для выбора режима генератора (используется свой кварцевый генератор) или делителя частоты (импульсы подают на «ВХОД»). В любом случае импульсы (входные или от генератора на D1.1-D1.2) поступают на счетчик-делитель на трех микросхемах К561ИЕ10. Каждая из этих микросхем содержит по два четырехразрядных двоичных счетчика.

В делителе с коэффициентом от 2 до 2097152 работают счетчики с D2.1 по D4.1. Коэффициент деления задается с помощью 20-входового элемента «монтажное И» сделанного на диодах VD1-VD20 и резисторе R4. А его величина устанавливается с помощью двадцати тумблеров S1-S20. Рассмотрим как это происходит. Предположим, нам нужно получить коэффициент деления 10000.

Для этого включаем тумблеры S13 и вычисляем 10000 — 8192 — 1808, затем включаем S10 и вычисляем 1808 — 1024 = 784: далее включаем S9 (784 — 512 = 272), затем S8 (272 256 = 16), затем включаем S4 (16 — 16 = 0). Таким образом, чтобы получить коэффициент деления 10000, нужно чтобы тумблеры S4, S8, S9, S10, S13 были включены, а все остальные (из числа S1 — S20) выключены.

Пока задаем коэффициент деления, выключатель S22 должен быть включен. После того как коэффициент деления задали, запускаем генератор выключив S22. Импульсы от входа (разъем «ВХОД») или от собственного кварцевого генератора поступают на счетчики, D2.1 — D4.1, включенные последовательно.

Сосчитав 5000 входных импульсов (половину заданного коэффициента) выходы счетчиков примут такие состояния, при которых диоды VD4, VD8, VD9 и VD13 окажутся одновре менно закрытыми логическими единицами, поступающими с выходов счегчиков на их катоды. В этот момент напряжение на входе триггера Шмитта, выполненного на элементах D1.3 — D1.4, возрастет до уровня его переключения в единичное состояние.

Он переключится в единицу, и эта единица поступит одновременно в два места, — на соединенные вместе входы счетчиков D2.1-D4.1 и на вход «С» счетчика D4.2. Счетчики D2.1 — D4.1 будут сброшены в ноль. Диоды VD4, VD8, VD9, VD12 откроются нулями, поступившими на их катоды с выходов счетчиков, и триггер Шмитта вернется в нулевое состояние. На входах «R» D2.1 — D4.1 установится ноль и они начнут снова считать импульсы, а на выходе «Х1» появится единица. Таким образом, будет отработан первый полупериод.

Еще через 5000 импульсов описанный выше процесс повторится, и на вход «С» D4.2 поступит второй импульс, а на его выходе Х1 установится логический моль. Полный период отработан, начнется следующий.

При входной частоте 32768Hz и заданном коэффициенте деления 10000 на выходе Х1 будет частота 32768 / 10000 = 3,2768 Hz, на выходе Х2 — 1,6384 Hz, на выходе Х4 — 8,8192 Hz, на выходе Х8 — 0,4096 Hz. Таким же образом можно установить и другой коэффициент деления, в указанных в начале статьи пределах Недостаток данного способа установки частоты (или коэффициента деления), наверное, в том, что может потребоваться еще один прибор — микрокалькулятор О.

Диод VD21 нужен для предохранения схемы генератора от выхода из строя при неправильной полярности подключения внешнего источника питания.

Печатная плата для данного прибора не разрабатывалась, так как он собран на отрезке макетной платы с посадочными местами под четыре микросхемы.

Микросхемы можно заменить аналогами серий К1561, CD40. Микросхемы К176 здесь использовать НЕЛЬЗЯ! У них уже диапазон питания и кварцевый генератор на K176ЛE5 не работает.

Часовой резонатор на 32768 Hz можно заменить резонатором на другую частоту, но не более 1 MHz. Очень удобны (с точки зрения вычисления выходной частоты) резонаторы на 100 kHz и 500 kHz. При использовании таких резонаторов может потребоваться изменить параметры цепей C1-R1-R2-С2 в очень широких пределах (так, чтобы получить устойчивую генерацию на основной частоте) Впрочем, подбор этих элементов может потребоваться и с резонатором на 32768 Hz.

Диоды любые импульсные маломощные, например, КД503, КД510, КД521, КД522 или импортные 1N4148. Можно попробовать диоды других типов, например, Д9 или КД102.

Тумблеры — миниатюрные, импортные. Они расположены на плате горизонтально и одним из выводов припаяны к общей дорожке, которая используется как шина их общего соединения.

Часовой кварц 32768 гц схема подключения. Лечим китайские часы. Замена кварца. С картинками

Иногда полезно иметь в системе часы отсчитывающие время в секундах, да еще с высокой точностью. Часто для этих целей применяют специальные микросехмы RTC (Real Time Clock) вроде . Вот только это дополнительный корпус, да и стоит она порой как сам МК, хотя можно обойтись и без нее. Тем более, что многие МК имеют встроенный блок RTC. В AVR его правда нет, но там есть асинхронный таймер, служащий полуфабрикатом для изготовления часиков.

Читайте также  Авр для генератора iveco

Первым делом нам нужен часовой кварц на 32768Герц.

Почему кварц именно 32768Гц и почему его зовут часовым? Да все очень просто — 32768 является степенью двойки. Два в пятнадцатой степени. Поэтому пятнадцати разрядный счетчик, тикающий с частотой 32768 Гц, будет переполняться раз в секунду. Это дает возможность строить часы на обычной логической рассыпухе без каких либо заморочек. А в микроконтроллере AVR организовать часы с секундами можно почти без использования мозга, на рефлексах периферии.

Асинхронный режим таймера
Помните как работают таймеры? Тактовая частота с основного тактового генератора (RC внешняя или внутренняя, внешний кварц или внешний генератор) поступает на предделители, а с выхода предделителей уже щелкает значениями регистра TCNT. Либо сигнал на вход идет с счетного входа Тn и также щелкает регистром TCNT

Для этого на выводы TOSC2 и TOSC1 вешается кварцевый резонатор. Низкочастотный, обычно это часовой кварц на 32768Гц. На он смонтирован справа от контроллера и подключается перемычками. Причем тактовая частота процессора должна быть выше как минимум в четыре раза. У нас тактовая от внутреннего генератора 8Мгц, так что нас это условие вообще не парит:)

И не нужно высчитывать количество тактов основного кварца, а если его нет, то заморачиваться на плавающую частоту встроенного RC генератора. Часовой кварц имеет куда более компактные размеры чем обычный кварц, да и стоит дешевле.

Также немаловажным является тот факт, что асинхронный таймер может тикать сам по себе, от часового кварца, ведь тактовая частота процессора ему не нужна, а это значит тактирование ядра контроллера (самое жручее, что у него есть) можно отключить, загнав процессор в спячку, существенно снизив потребление энергии и просыпаясь только по переполнению таймера (1-2 раза в секунду), чтобы записать новые показания времени.

Конфигурирование
Для включения надо всего лишь установить бит AS2 регистра ASSR — и все, таймер работает в асинхронном режиме. Но есть тут одна фича которая мне стоила много головняков в свое время. Дело в том, что при работе от своего кварца все внутренние регистры таймера начинают синхронизироваться по своему же кварцу. А он медленный и основная программа может менять уже введенное значение гораздо быстрей чем оно обработается таймером.

Т.е., например, предустановил ты значение TCNT2, таймер на своей 32кгц молотилке его еще даже прожевать не успел, а твой алгоритм уже пробежал и снова туда что то записал — в результате в TCNT2 наверняка попадет мусор. Чтобы этого не случилось запись буфферизируется. Т.е. это ты думаешь, что записал данные в TCNT2, но на самом деле они попадают во временный регистр и в счетный попадут только через три такта медленного генератора.

Также буфферизируется регистры сравнения OCR2 и регистр конфигурации TCCR2

Как узнать данные уже внеслись в таймер или висят в промежуточных ячейках? Да очень просто — по флагам в регистре ASSR. Это биты TCN2UB, OCR2UB и TCR2UB — каждый отвечает за свой регистр. Когда мы, например, записываем значение в TCNT2 то TCNUB становится 1, а как только наше число из промежуточного регистра таки перешло в реальный счетный регистр TCNT2 и начало уже тикать, то этот флаг автоматом сбрасывается.

Таким образом, в асинхронном режиме, при записи в регистры TCNT2, OCR2 и TCCR2 сначала нужно проверять флаги TCN2UB, OCR2UB и TCR2UB и запись проводить только если они равны нулю. Иначе результат может быть непредсказуемым.

Да, еще один важный момент — при переключениях между синхронным и асинхронным режимом значение в счетном регистре TCNT может побиться. Так что для надежности переключаемся так:

  • Запрещаем прерывания от этого таймера
  • Переключаемся в нужный режим (синхронный или асинхронный)
  • Заново настраиваем таймер как нам нужно. Т.е. выставляем предустановку TCNT2 если надо, заново настраиваем TCCR2
  • Если переключаемся в асинхронный режим, то ждем пока все флаги TCN2UB, OCR2UB и TCR2UB будут сброшены. Т.е. настройки применились и готовы к работе.
  • Сбрасываем флаги прерываний таймера/счетчика. Т.к. при всех этих пертурбациях они могут случайно установиться
  • Разрешаем прерывания от этого таймера

Несоблюдение этой последовательности ведет к непредсказуемым и трудно обнаруживаемым глюкам.

Спящие режимы и асинхронный таймер
Т.к. асинхронный таймер часто используется в разных сберегающих режимах, то тут возникает одна особенность, раскладывающая целое поле из граблей.

Суть в том, что таймер, работающий от медленного кварца, не успевает за главным процессором, а в том дофига зависимостей от периферии — те же прерывания, например. И когда проц спит, то эти зависимости не могут реализоваться, в результате возникают глюки вроде неработающих прерываний или поврежденных значений в регистрах. Так что логика работы с асинхронным таймером и спящим режимом должна быть построена таким образом, чтобы между пробуждением и сваливаеним в спячку асинхронный таймер успел отработать несколько своих тактов и выполнил все свои дела.

Примеры:
Контроллер использует режим энергосбережения и отключения ядра, а пробуждается по прерываниям от асинхронного таймера. Тут надо учитывать тот факт, что если мы будем изменять значения регистров TCNT2, OCR2 и TCCR2, то уход в спячку нужно делат ТОЛЬКО после того, как флаги TCN2UB, OCR2UB и TCR2UB упадут. Иначе получится такая лажа — асинхронный таймер еще не успел забрать данные из промежуточных регистров (он же медленный, в сотни раз медленней ядра), а ядро уже отрубилось. И ладно бы конфигурация новая не применилась, это ерунда.

Хуже то, что на время модификаций регистров TCNT или OCR блокируется работа блока сравнения, а значит если ядро уснет раньше, то блок сравнения так и не запустится — некому его включить будет. И у нас пропадет прерывание по сравнению. Что черевато тем, что событие мы прошляпим и будем их терять до следующего пробуждения из спячки.
А если контроллер будится прерыванием по сравнению? То он уснет окончательно. Опаньки!
Вот и лови такой глюк потом.

Так что перед уходом в режимы энергосбережения надо обязательно дать асинхронному таймеру прожевать введенные значения (если они были введены) и дождаться обнуления флагов.

Еще один прикол с асинхронным режимом и энергосбережением заключается в том, что подсистема прерываний при выходе из спячки стартует за 1 такт медленного генератора. Так что даже если мы ничего не меняли, то обратно в спячку сваливаться нельзя — не проснемся, т.к. прерывания не успеют запуститься.

Так что выход из спячки и засыпание по прерыванию асинхронного таймера должно быть в таком виде:

  • Проснулись
  • Что то сделали нужное
  • Заснули

И длительность операции между Проснулись и Заснули НЕ ДОЛЖНА БЫТЬ МЕНЬШЕ чем один тик асинхронного таймера. Иначе анабиоз будет вечным. Можешь delay поставить, а можешь сделать как даташит советует:

  • Проснулись
  • Что то сделали нужное
  • Ради прикола записали что то в любой из буфферизиуемых регистров. Например, в TCNT было 1, а мы еще раз 1 записали. Ничего не изменилось, но произошла запись, поднялся флаг TCN2UB который продержится гарантированно три такта медленного генератора.
  • Подождали пока флаг упадет
  • Уснули.

Также не рекомендуется при выходе из спячки сразу же читать значения TCNT — можно считать лажу. Лучше подождать один тик асинхронного таймера. Или сделать прикол с записью в регистр и ожиданием пока флаг спадет, как было написано выше.

Ну и последний, но важный, момент — после подачи питания, или выхода из глубокой спячки, с отключением не только ядра, а вообще всей периферии, пользоваться медленным генератором настоятельно рекомендуется не раньше чем через 1 секунду (не миллисекунду, а целая секунда!). Иначе генератор может еще быть нестабильным и в регистрах будет еще каша и мусор.

И, в завершение статьи, небольшой примерчик. Запуск асинхронного таймера на Atmega16 (Как полигон используется плата )

Проект типовой, на базе диспетчера, одно лишь отличие — диспечтер переброшен на таймер0, чтобы освободить таймер2.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 int main(void ) < InitAll() ; // Инициализируем периферию InitRTOS() ; // Инициализируем ядро RunRTOS() ; // Старт ядра. UDR = "R" ; // Маркер старта, для отладки SetTimerTask(InitASS_Timer, 1000 ) ; // Так как таймер в асинхронном режиме // запускается медленно, то делаем // Выдержку для запуска инициализации таймера. while (1 ) // Главный цикл диспетчера < wdt_reset() ; // Сброс собачьего таймера TaskManager() ; // Вызов диспетчера >return 0 ; >

Сама процедура инициализации таймера в асинхронном режиме сделана в виде конечного автомата. При первом запуске она взводит бит асинхронного режима и делает приготовления, после запускает сама себя снова же, через диспетчер, чтобы дать возможность еще чему либо проскочить в очереди, не блокируюя систему на ожидание.

При последующих входах проверяются флаговые биты готовности регистров таймера. Если они все по нулям, то мы на всякий случай зануляем флаги прерывания таймера, чтобы не было глюков и ложных срабатываний, а потом разрешаем нужное нам прерывание. И выходим.

void InitASS_Timer(void) < if(ASSR & (1 AS2;
3. Записать новые значения в регистры TCNT2, OCR2x и TCCR2x;
4. Дождаться сброса флагов TCN2UB, OCR2xUB и TCR2xUB;
5. Сбросить флаги прерываний таймера/счетчика 2;
6. Разрешить прерывания (если требуется).

Обязательно соблюдайте такую последовательность. Вот листинг правильной инициализации асинхронного режима таймера2.

/* запрещаем прерывания */ cli(); /* 1. Запрещаем прерывания Timer/Counter2 обнуляя OCIE2х и TOIE2. */ TIMSK2 &=

((1 Планирую купить +16 Добавить в избранное Обзор понравился +91 +166

Генератор высокой частоты – враг электросчетчиков. Как сделать высокочастотный генератор

Существует аппаратура и приборы, не только питающиеся от электросети, но и вкоторых электросеть служит источником таковых импульсов, необходимых для работы схемы прибора. При питании таких приборов от электросети с другой частотой или от автономного источника возникает проблема с тем, откуда взять тактовую частоту.

Читайте также  Автомобильные генераторы в томске

Тактовая частота в таких приборах обычно либо равна частоте сети (60 или 50 Гц) либо равна удвоенной частоте сети, когда в схеме прибора источником тактовых импульсов служит схема на основе мостового выпрямителя без сглаживающего конденсатора.

Ниже приводится четыре схемы генераторов импульсов частот 50 Гц, 60 Гц, 100 Гц и 120 Гц, построенных на основе микросхемы CD4060B и часового кварцевого резонатора на 32768 Гц.

Схема генератора на 50 Гц

Принципиальная схема генератора сигнала частотой 50 Гц

Рис. 1. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 50 Гц.

На рисунке 1 показана схема генератора частоты 50 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD3 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 656. При этом, 32768 / 656 = 49,9512195.

Это не совсем 50 Гц, но очень близко. К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 50 Гц.

Схема генератора на 60 Гц

На рисунке 2 показана схема генератора частоты 60 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик.

Рис. 2. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 60 Гц.

Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD2 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 544. При этом, 32768 / 544 = 60,2352941. Это не совсем 60 Гц, но близко.

К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 60 Гц.

Печатная плата

Все элементы, кроме резистора R3, предназначены для поверхностного монтажа и располагаются на плате с минимальным размером. R3 расположен на обратной стороне платы. Генераторные схемы очень капризны с точки зрения трассировки печатных плат. Если изменить топологию платы нельзя гарантировать ее работоспособность. Первая версия платы генерировала пилообразное напряжение с очень низкой амплитудой и ее было невозможно использовать.

Плата генератора ШИМ-сигнала

Схема генератора на 100 Гц

На рисунке 3 показана схема генератора частоты 100 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD3 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 328. При этом, 32768 / 328 = 99,902439.

Рис. 3. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 100 Гц.

Это не совсем 100 Гц, но близко. К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 100 Гц.

Генератор на 120 Гц

На рисунке 4 показана схема генератора частоты 120 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD2 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 272. При этом, 32768 / 272 = 120,470588.

Это не совсем 120 Гц, но близко. К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 120 Гц.

Рис. 4. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 120 Гц.

Напряжение источника питания может быть от 3 до 15V, в зависимости от напряжения питания схемы, вернее, от необходимой величины логического уровня. Выходные импульсы во всех схемах несимметричные, это нужно учитывать при конкретном их применении.

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

Несколько лет назад электрик изобретатель по имени Стивен Марк придумал устройство, которое после запуска производило достаточно большое количество электричества. Устройство он назвал Тороидальный Генератор Стивена Марка TPU. Этим генератором запитывались различные потребители электрической энергии начиная от ламп накаливания и заканчивая сложными бытовыми приборами, такими как телевизор, электродрель. Примечательно, что после запуска TPU генератор не требует никакой подпитки энергии извне и работает неограниченно долго. При работе со слов испытателей ощущается небольшой гироскопический эффект, а также нагрев устройства. Многие смогли повторить это устройство. Принцип действия основан на создании резонансных частот, токовых ударов в металле, а также создании магнитного вихря.

Ранее на нашем сайте публиковалось видео:

Генератор Стива Маркса (Steve Marks’s TPU) Видео и инструкция по изготовлению

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

2-ЧАСТОТНЫЙ TPU, ОСНОВАННЫЙ НА СТОЛКНОВЕНИИ вращающихся магнитных полей (2 freq-MAGCLASHTPU) Ver. 1.2 — 04-18-2007 by ronotte ВВЕДЕНИЕ Этот «однокольцевой» TPU состоитиз: Внутренней кольцеобразной основы. Внутренней коллекторной катушки. Четырёх управляющих катушек. Внешней коллекторной катушки. Внутренняя кольцеобразная основа Внутренняя кольцеобразная основа служит в качестве стабильной платформы, на и вокруг которой будут расположены все катушки. В этом случае, для ускорения производства, я воспользовался 5мм.compensatedwood (фанерой?), но, разумеется, Вы можете использовать пластик или даже лучше: лист растянутого полиуретана (expandedpolyurethanesheet) (обычно используется для теплоизоляции стен), потому что он «мягкий» и поможет поглотить вибрации внутреннего коллектора. Вот картинка этой деревянной основы.

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

Основа катушки Чтобы выпилить её из листа, я воспользовался лобзиком и наклеенным поверх листом с разметкой. Размеры: Внутренний диаметр 18.0 см. Внешний диаметр 23.0 см. Ширина 2.5 см. Толщина 5 мм. Внутренняя коллекторная катушка Внутренняя коллекторная катушка в этой версии сделана из 3-х витков 5 параллельных литцендратов*, каждый литнцендрат состоит из 40 медных жил диаметром 0,05 мм. Какнаследующемрисунке.Итого у меня получилось 40 * 5 = 200 выводов (leads). Этот литцендрат должен быть положен на основу и расположен вблизи центра. Я просто приклеил его к дереву, чтобы закрепить. В качестве альтернативы, я думаю, Вы можете использовать стандартный одножильный провод сечением 1 мм…. В конце концов, можете проложить 2-4 провода параллельно… или попробовать как-нибудь ещё. Примечание: что касается количества витков, я использовал 3, но, вероятно, одного будет достаточно. Управляющие катушки Управляющиекатушкибифилярные (двухпроводные).Всего 4 катушки, каждая по 90 градусов, как обычно для установки вращающегося магнитного поля, согласно патенту 390721. Эти катушки, по соображениям основы, будут плоского типа, т.к. их ширина больше толщины. Вот картинка этих проводных CC, ясно показывающая, что я имел в виду.

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

Бифилярные CC Видно, что имеется зазор около 1.5 см. между катушками (неоднородность ширины дерева – следствие моих ошибок в изготовлении основы). Каждая катушка намотана стандартным одножильным проводом сечением 1 мм. со стандартной «CE» изоляцией.У каждой катушки – 21 бифилярный виток. Также видно два вывода спараллеленого литцендрата (с красными штырьками Faston). Я советую заранее отрезать 8 проводов длиной чуть больше метра прежде, чем начать наматывание, чтобы количество витков у катушек было одинаково. Использование различных цветов также поможет (позже) различать вывода. Выходной коллектор Катушка выходного коллектора также бифилярного типа. Я использовал такой же провод, как и для CC. Нужнопокрытьвсюдоступнуюповерхность.

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

Выходной коллектор На картинке коллектор имеет пробелы, но я перемотал его, покрыв всю поверхность. Общие соображения по сборке Как Вы видите, этот TPU очень простой, и его просто собрать. Весит он также меньше 100 граммов. Я настоятельно рекомендую использовать деревянную основу (например, из того же материала, из которого вы сделали основу катушки) для установки самого TPU и расположения всей электроники или как минимум – необходимых двух силовых MOSFET’ов*. Вот то, что я имею в виду. Это черновой пример, но сейчас я заинтересован в том, чтобы сделать это быстро.

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

TPU с полностью подключенными проводами СХЕМА СОЕДИНЕНИЙ Эта схема делится на 4 секции: Секция входа (input section). Секция управления (driver section), Секция катушек (coil section). Секция выхода (output section). Особое внимание должно быть уделено установке общей обратной земли (commonreturn ground). Этообязательно.Я использовал большой блок клемм, чтобы свести вместе все +VDC и все вывода земли (установите этот блок клемм внутри или на сам TPU). Опять-таки ОБЯЗАТЕЛЬНО установить между двумя этими точками полиэстровый конденсатор на 10 микрофарад / 100В (10 microF/100V polyester capacitor). Если Вы этого не сделаете, Вы увидите, что на всё Ваше оборудование, начиная с БП, будет воздействовать возвращаемое излучение / токи (у меня БП запитывался от TPU. ). Я потратил уйму времени на то, чтобы освободиться от этого эффекта!! СЕКЦИЯ ВХОДА Цель входной секции (слева снизу на чертеже) – предоставить интерфейс к генератору прямоугольного сигнала и подходящим образом выдавать синхронизированные прямоугольные волны (первой и второй гармоник). Эта задача легко решается с помощью КМОП-мультивибратора (CMOSflip-flop (FF)). Проблема в том, что, как я обнаружил, мой Wavetek 145 не может полностью запитать (drive) IRF7307, и сам FF (мультивибратор?) на полной скорости (до 2 МГц), и я был вынужден запитывать (drive) IRF7307 скоростным транзистором (high speed switching transistor) 2N914. Разумеется, можете использовать, что у Вас есть, возможно, 2N2222 или подобный тоже подойдёт (недостающее(?) значение сопротивления коллектора – 220 Ом (the collector resistancevalue missingis 220 ohm)). Если нужно, я дам больше информации. СЕКЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ MOSFET’АМИ (MOSFET DRIVER SECTION) После множества тестов я решил использовать стандартный предлагаемый (конструктором) интерфейс IRF7307. Это эффективно обеспечивает хорошее решение, чтобы полностью запитать (drive) силовой (power) MOSFET, корректно заряжая его входную ёмкость. Тем не менее, я видел, что форма сигнала на затвореPOWER-MOSFET’а во время работы на полной скорости далека от идеальной. Мимолетные всплески столь высоки, что неизбежно отражаются в любом мыслимом режиме на затворе (это основной повод использоватьIRF7307, т.к. он предоставляет (имеет?) очень низкий импеданс (impedance path) и таким образом минимизирует другие воздействия). Здесь я вижу основу для дальнейшего улучшения. Так что Вы можете попробовать другие решения providing to have a scope with at least 100 MHz bandwidth.

Бестопливный генератор своими руками 2-ЧАСТОТНЫЙ TPU

Затвор POWERMOSFET’а при полной нагрузке Как Вы видите, здесь полно наложений шума, возникающего от действия высокоскоростной коммутации больших токов. По моему мнению, часть его (шума) приходит с земли (и т.о. может быть оптимизировано), часть – от эффекта Миллера (очень сложно компенсировать), часть – от электростатических взаимодействий с расположенными поблизости схемами. Несмотря на всё это, MOSFET’ы, как Вы видели, коммутируют нормально. На данный момент трудно сказать, есть ли место для усовершенствований…. На фото – используемый тестовый стенд.

Читайте также  Американские фамилии для девушек генератор

Если у вас есть возможность и желание сделать подобное и собрать рабочую модель вам сюда x-F.A.Q. И САМОЕ ВАЖНОЕ. ПРОСТОМУ ЧЕЛОВЕКУ БЕЗ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ЗНАНИЙ ПО ФИЗИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ — РАБОЧУЮ МОДЕЛЬ СОБРАТЬ БУДЕТ СЛОЖНО ИЛИ ДАЖЕ НЕВОЗМОЖНО!

Лекция Ацюковского в Политехническом. На повестке дня генератор свободной энергии грузинского изобретателя Тариэла Капанадзе, которому удалось получить 5 kW электроэнергии иэ эфира:

ГЕНЕРАТОРЫ НИЗКИХ ЧАСТОТ НА МИКРОСХЕМАХ

Генераторы низких частот предназначены для получения на выходе устройства периодических низкочастотных электрических сигналов с заданными параметрами (форма, амплитуда, частота сигнала).

Микросхема КР1446УД1 (рис. 35.1) представляет собой сдвоенный гай- to-rail ОУ общего назначения. На основе этой микросхемы могут быть созданы устройства разнообразного назначения, в частности, генераторы электрических колебаний, схемы которых приведены на рис. 35.2—35.4 [35.1]. Генератор (рис. 35.2):

♦ одновременно и синхронно вырабатывает импульсы напряжения прямоугольной и пилообразной формы;

♦ имеет единую для обоих ОУ искусственную среднюю точку, образованную делителем напряжения R1 и R2 [35.1].

На первом из ОУ построен интегратор, на втором — триггер Шмитта с широкой петлей гистерезиса (UraCT=UnHT;R3/R5), точными и стабильными порогами переключения. Частота генерации определяется по формуле:

f =———– и составляет для указанных на схеме номиналах 265 Ги. С

Рис. 35.7. Цоколевка и состав микросхемы КР 7446УД7

Рис. 35.2. Схема генератора прямоугольных- треугольных импульсов на микросхеме КР1446УД 7

изменением напряжения питания от 2,5 до 7 В эта частота изменяется не более чем на 1 %.

Усовершенствованный генератор (рис. 35.3) вырабатывает импульсы прямоугольной формы, причем их частота зависит от величины управляющего

Рис. 35.3. Схема управляемого генератора прямоугольных импульсов

входного напряжения по закону

При изменении

входного напряжения от 0,1 до 3 В частота генерации линейно возрастает от 0,2 до 6 кГц [35.1].

Частота генерации генератора прямоугольных импульсов на микросхеме КР1446УД5 (рис. 35.4) линейно зависит от величины приложенного управляющего напряжения и при R6=R7 определяется как:

5 В частота генерации линейно возрастает от 0 до 3700 Гц [35.1].

Рис. 35.4. Схема генератора, управляемого напряжением

-. Так, при изменении входного напряжения от 0,1 до

На основе микросхем TDA7233D, используя в качестве единой основы базовый элемент, рис. 35.5, а, можно собрать достаточно мощные генераторы импульсов (звуковые генераторы), а также преобразователи напряжения, рис. 35.5 [35.2].

Схема генератора (рис. 35.5, 6, верхняя) работает на частоте 1 кГц, которая определяется подбором элементов Rl, R2, Cl, С2. Емкость переходного конденсатора С задает тембр и громкость сигнала.

Схема генератора (рис. 35.5, б, нижняя), вырабатывает двухтональный сигал при условии индивидуального подбора емкости конденсатора С1 в каждом из использованных базовых элементов, например, 1000 и 1500 пФ.

Преобразователи напряжения (рис. 35.5, в) работают на частоте около 13 кГц (емкость конденсатора С1 снижена до 100 пФ):

♦ верхний — вырабатывает отрищ гельное относительно общей шины напряжение;

♦ средний — вырабатывает удвоенное относительно напряжения питания положительное;

♦ нижний — вырабатывает в зависимости от коэффициента трансформации разнополярное равновеликое напряжение с гальванической (при необходимости) развязкой от источника питания.

Рис. 35.5. Схемы нештатного применения микросхем TDA7233D: а – базовый элемент; б — в качестве генераторов импульсов; в — в качестве преобразователей напряжения

При сборке преобразователей следует учитывать, что на диодах выпрямителей теряется заметная часть выходного напряжения. В этой связи в качестве VD1, VD2 рекомендуется использовать диоды Шоттки. Ток нагрузки бестрансформаторных преобразователей может достигать 100—150 мА.

Генератор прямоугольных импульсов (рис. 35.6) работает в диапазонах частот 60—600 Гц 0,06—6 кГц; 0,6—60 кГц [35.3]. Для коррекции формы генерируемых сигналов может быть использована цепочка (нижняя часть рис. 35.6), подключаемая к точкам А и В устройства.

Охватив ОУ положительной обратной связью, нетрудно перевести устройство в режим генерации прямоугольных импульсов (рис. 35.7).

Генератор импульсов с плавной перестройкой частоты (рис. 35.8) может быть выполнен на основе микросхемы DA1 [35.4]. При использовании в качестве DA1 1/4 микросхемы LM339 регулировкой потенциометра R3 рабочая частота перестраивается в пределах 740— 2700 Гц (номинал емкости С1 в первоисточнике не указан). Исходная частота генерации определяется произведением C1R6.

Рис. 35.8. Схема широкодиапазонного перестраиваемого генератора на основе компаратора

. Рис. 35.7. Схема генератора прямоугольных импульсов на частоту 200 Гц

Рис. 35.6. Схема НЧ-генератора прямоугольных импульсов

На основе компараторов типа LM139, LM193 и им подобных могут быть собраны:

♦ генератор прямоугольных импульсов с кварцевой стабилизацией (рис. 35.9);

Генератор стабильных по частоте колебаний или так называемый «часовой» генератор прямоугольных импульсов может быть выполнен на компараторе DAI LTC1441 (или ему подобном) по типовой схеме, представленной на рис. 35.10. Частота генерации задается кварцевым резонатором Ζ1 и составляет 32768 Гц. При использовании линейки делителей частоты на 2 на выходе делителей получают прямоугольные импульсы частотой 1 Гц. В небольших пределах рабочую частоту генератора можно понижать, подключая параллельно резонатору конденсатор небольшой емкости.

Обычно в радиоэлектронных устройствах используют LC и RC-генераторы. Менее известны LR-генераторы, хотя на их основе могут быть созданы устройства с индуктивными датчиками,

Рис. 35.11. Схема LR-генератора

Рис. 35.9. Схема генератора импульсов на компараторе LM 7 93

Рис. 35.10. Схема «часового» генератора импульсов

металлоискатели, обнаружители электропроводки, генераторы импульсов и т. д.

На рис. 35.11 приведена схема простого LR-геиератора прямоугольных импульсов, работающего в диапазоне частот 100 Гц — 10 кГц [35.6]. В качестве индуктивности и для звукового

контроля работы генератора используется телефонный капсюль ТК-67. Перестройка частоты осуществляется потенциометром R3.

Генератор работоспособен при изменении напряжения питания от 3 до 12,6 В. При понижении напряжения питания с 6 до 3—2,5 В верхняя частота генерации повышается с 10—11 кГц до 30—60 кГц.

Диапазон генерируемых частот может быть расширен до 7—1,3 МГц (для микросхемы К140УД1А) при замене телефонного капсюля и резистора R5 на катушку индуктивности. В этом случае при отключении диодного ограничителя на выходе устройства можно получить сигналы, близкие к синусоиде. Стабильность частоты генерации устройства сопоставима со стабильностью RC-генераторов.

Простые генераторы звуковых сигналов (рис. 35.12) могут быть выполнены на микросхемах К538УНЗ [35.7]. Для этого достаточно вход и выход микросхемы соединить конденсатором или его аналогом — пьезокерамическим капсюлем. В последнем случае капсюль выполняет также роль звукоизлучагеля.

Частоту генерации можно менять, подбирая емкость конденсатора. Параллельно или последовательно пьезокерамическому капсюлю для подбора оптимальной частоты генерации можно включить конденсатор. Напряжение питания генераторов 6—9 В.

Рис. 35.72. Генераторы звуковых частот на микросхеме

Для экспресс-проверки ОУ может быть использована схема генератора звуковых сигналов, представленная на рис. 35.13 [35.8]. Тестируемую микросхему DA1 типа К140УД6, К140УД7, К140УД608у К140УД708 или иных, имеющих аналогичную цоколевку, вставляют в панельку, после чего включают питание. В случае, если микросхема исправна, пьезокерамический капсюль НА1 излучает звуковой сигнал.

Рис. 35.13. Схема звукового генератора — испытателя ОУ

Рис. 35.14. Схема генератора прямоугольных импульсов на ОУКР1438УН2

Рис. 35.15. Схема генератора синусоидальных сигналов на ОУКР1438УН2

Генератор сигналов прямоугольной формы на частоту 1 кГц, выполненный на микросхеме КР1438УН2, показан на рис. 35.14 [35.9]. Генератор стабилизированных по амплитуде синусоидальных сигналов на частоту 1 кГц приведен на рис. 35.15 [35.9].

Схема генератора [35.10], вырабатывающего сигналы синусоидальной формы, представлена на рис. 35.16. Этот генератор работает в диапазоне частот 1600—5800 Гц, хотя при частотах свыше 3 кГц форма сигнала все более отдаляется от идеала, а амплитуда выходного сигнала падает на 40 %. При десятикратном увеличении емкостей конденсаторов С1 и С2 полоса перестройки генератора с сохранением синусоидальной формы сигнала понижается до 170—640 Гц при неравномерности амплитуды до 10 %.

Рис. 35.7 7. Схема генератора синусоидальных колебаний на частоту 400 Гц

Рис. 35.76. Схема генератора синусоидального напряжения

Схема генератора синусоидальных колебаний, работающего на фиксированной частоте, показана на рис. 35.17 [35.11].

Рабочая частота генератора определяется номиналами элементов СЗ—С5 и R4—R6. Для указанных на схеме номиналах генератор работает на частоте 400 Гц. Выходной сигнал на выводе 6 микросхемы DA1 достигает 0,5 В. Резистивным делителем R7 и R8 уровень выходного напряжения устройства регулируется в пределах от 0 до 25 мВ.

Рис. 35.18. Схема НЧ-генератора синусоидальных сигналов

Генератор синусоидальных сигналов (рис. 35.18), работающий на фиксированной частоте 1,1 кГц, выполнен на микросхеме К140УД2. Хотя

в этом качестве можно использовать практически любую микросхему аналогичного назначения [35.12]. Для перестройки частоты генерации последовательно с резисторами R4 и R5 следует включить сдвоенный потенциометр. Ступенчато частоту генерации можно изменять, переключая емкости конденсаторов С2 и СЗ.

Рабочая частота генератора определяется по формуле где

/— в Гц R — в Ом; С — в Ф. Конденсаторы СЗ—СЮ — керамические.

Рис. 35.19. Схема многодиапазонного генератора синусоидальных сигналов

Четырехдиапазонный генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина выполнен на операционном усилителе СА3240 фирмы Harris Semiconductor, рис. 35.19 [35.13]. Эта микросхема отличается исключительно высоким входным сопротивлением (1,5 ТОм) и способна работать до частоты 4,5 МГц. Микросхема предназначена для замены распространенной микросхемы 741 (отечественный аналог К140УД6, К140УД7).

Генератор синусоидальных сигналов с плавной перестройкой рабочей частоты может быть выполнен по схеме, представленной на рис. 35.20 [35.14]. Выходное напряжение генератора в диапазоне частот 50 Гц —100 кГц составляет 2,5 В. При напряжении питания 12 В устройство потребляет ток до 20 мА. Коэффициент гармоник не превышает 0,02 %.

В мостовом генераторе (рис. 35.21) при выполнении условия R1=R2=R и С1=С2=С при R3=R4=R5 частота выходного сигнала синусоидальной формы

определяется из выражения f = г Д е / в кГц, R — в кОм, С ■

Рис. 35.20. Схема перестраиваемого генератора низкочастотных синусоидальных колебаний

Рис. 35.21. Схема мостового генератора синусоидальных сигналов

При R=1 кОм и С=0,1 мкФ частота генерируемого сигнала равна 1 кГц. Амплитуду выходного сигнала регулируют подбором номинала резистора R3 [35.15].

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: