Частотомер разработан инж. Земцовым О. Б. и отмечен дипломом на Всесоюзной выставке научно-технического творчества молодежи в 1980 г.

В частотомере использован метод измерения частоты путем подсчета импульсов контролируемой частоты за фиксированный интервал времени. Он предназначен для измерения частоты колебаний синусоидальной и прямоугольной формы. Частотомер (без устройства питания) собран на 27 микросхемах (в основном серии 155), восьми транзисторах и газоразрядной индикаторной сегментной панели ГИП-11. Схема частотомера приведена на рис. 7.9.

Прибор работает следующим образом. Необходимый фиксированный интервал времени формируется с помощью кварцевого генератора (1000 кГц) и делителя частоты, построенных на логических элементах (микросхема D1 и счетчики D2 - D7). В зависимости от положения переключателя Sa, на вход счетного триггера 010,1 поступает сигнал с выхода одного из счетчиков D4 - D7. При этом фиксированный интервал времени счета будет составлять соответственно 1, 10, 100 или 1000 мс.

Сигнал измеряемой частоты через усилитель-ограничитель D8.I и формирователь DILI подается на один из входов элемента И - НЕ (D8.2). На второй его вход поступает разрешающий сигнал с триггера D10.1.

Управление триггером D10.1 осуществляется тактовым генератором построенным на логических элементах D9.1, D9.2, конденсаторе С2 и резисторах Я - Яэ- Сигнал тактового генератора дифференцируется цепью Rz, C3 и подается на вход R триггера DW 2 При этом триггер D10.1 подготавливается к срабатыванию от первого импульса, поступающего с делителя частоты через переключатель S2. При прохождении этого импульса триггер D10.2 срабатывает и обеспечивает подачу импульсов контролируемой частоты через D8.2 на вход двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков D12 - D19. С приходом второго импульса с делителя ча- . стоты триггер D10.1 возвращается в исходное состояние и блокируется до поступления следующего разрешающего сигнала с тактового генератора. В частотомере предусмотрены периоды выдачи этих сигналов (через 2, 4, 16, 30 с), выбор которых осуществляется переключателем S1.

С выходов счетчиков сигналы подаются на входы коммутаторов восьми каналов на один со стробированием (D20 - D23), которые управляются тактирующим кодом со счетчика D4. При подаче на входы Хю, Хп, Х12 коммутаторов тактирующего кода 1-2 - 4 к выходу каждого из них подключается сигнал одного из восьми входов, номер которого соответствует десятичному эквиваленту тактирующего кода. Сигналы с одноименных входов всех коммутаторов подаются на преобразователь D25 двоичного кода з код необходимый для управления сегментами индикатора. В частотомере использована динамическая индикация, поэтому информация о состоянии одного из счетчиков D12 - D19 с выходов преобразователя через согласующие транзисторы (D26 - D27) подается параллельно на соответствующие катоды индикаторов всех разрядов Управление зажиганием нужного разряда осуществляется с помощью дешифратора D24. Его выходы соединены с базами ключей T1 - T8 нагруженных на аноды индикаторов. При поступлении тактирующего кода 1 - 2 - 4 на входы дешифратора на одном из его выходов в каждый момент времени присутствует логическая 1 которая закрывает соответствующий ключ. На коллекторе закрытого транзисторного ключа появляется напряженке, почти равное напряжению источника питания, что создает условия для зажигания нужного разряда индикатора.

ч ппибоое можно использовать любой источник питания, обеспечивающий напряжение 4-5 В±10 % при токе 0,75 А и-f 200 В (схемы источников питания на рис. 7.9 не показаны).

Частотомер измеряет частоту до 10 МГц. Погрешность измерения зависит от стабильности резонатора и погрешности дискретности Относительная погрешность дискретности при максимальной частоте - 10-7. Число разрядов индикатора восемь. Использование динамической индикации позволило значительно снизить количество соединительных проводов, идущих от дешифраторов к индикаторам.

7.5. ГЕНЕРАТОР ТЕЛЕГРАФНЫХ ЗНАКОВ

Генератор разработан инженером Вычугжаниным С. А.

Генератор предназначен для формирования буквенных (русских и латинских) и цифровых неповторяющихся текстов для обучения и совершенствования радиотелеграфистов.

Структурная схема генератора телеграфных знаков (ГТЗ) приведена на рис. 7.10. Она содержит следующие функциональные узлы:

генератор тактовых импульсов (ГТИ), синхронизирующий работу ГТЗ и задающий скорость формирования текста;

комбинационное устройство, формирующее все виды элементов кода Морзе: точки, тире, паузы, разделы;

формирователь пауз и разделов, выполняющий деление элементов текста на буквы и цифры;

формирователь регистра, обеспечивающий такие сочетания точек и тире которые свойственны только буквенному или цифро-вому тексту в зависимости от выбранного режима работы;

генератор шумоподобного сигнала (ГШС), предназначенный тя управления формирователями регистра, паузы и разделов и придающий текстам случайный, неповторяющийся характер.

Принципиальная схема ГТЗ показана на рис. 7.11.

Генератор тактовых импульсов построен на транзисторах T1 и Т2, резисторах R1 - R6 и конденсаторе С1.

/Г; ГКЯрИ

КОМ-

/ff-flj -300

•4 # a -j JpU T

да да

т.т.вз-шмз шлю-вт-кше!

т-тз-кшт щ-кшмг

sii-msrm

Л25-Х155П№

Рис. 7.9. Принципиальная схема частотомера

гти

Номинационное устройстве

гшс

Формирователь рееистра

формирователь пауз и разделов

т

Рис. 7.10. Структурная схема генератора телеграфных знаков

Частота ГТИ может регулироваться с помощью R1. Сжатость передаваемого текста изменяется резистором

R6.

С выхода ГТИ сигналы подаются на вход комбинационного устройства (элементы D2, D4.4, D10.1, D10.2, D13.1, D14.1, 014.4, 015). При передаче знаков импульсы ГТИ управляют триггером D13.1 через логический элемент D4.4. Триггер D10.2, на который также подаются импульсы ГТИ, блокирован сигналом, снимаемым с D10.1. Скорость выдачи сигналов выходным триггером D2 в этом случае максимальна. При формировании раздела между группами снимается запрет с входов 6 и 7 триггера D10.2, и он начинает работать в режиме деления частоты, что замедляет работу ГТЗ в 2 раза. При формировании точек отсутствуют управляющие сигналы на входах логических элементов D14.1, 014.4 и выходной триггер D2 повторяет работу триггера D13.1. При формировании тире подается сигнал на вход 13 D14.4. При этом поступление очередного тактового импульса на счетный вход триггера D15.2 вызовет его срабатывание и на выходе 13 появится низкий потенциал, запрещающий выключение выходного триггера D2. В следующем такте D2 остается в том же состоянии, поскольку на другой вход триггера будет подан запрещающий сигнал с D13.1.

Таким образом, выходной триггер будет находиться во включенном состоянии в течение трех тактов, что и требуется для формирования тире. Для предотвращения сбоев в работе при формировании тире с выхода 10 триггера D12.1 снимается сигнал на вход 13 элемента 014.4, что запрещает изменение его состояния.

При формировании паузы сигнал подается на вход 9 D14.1 и через триггер D15.1 выключает выходной триггер D2.

Работой комбинационного устройства управляет формирователь пауз и разделов, содержащий счетчики знаков и элементов. Счетчик знаков выполнен на триггерах Об и D7.2. После окончания каждого пятого знака на выходе D7.2 появляется сигнал, который опрокидывает триггер D10.1, снимая запрет с триггера D10.2 и формируя раздел.

Счетчик элементов в знаке построен на триггерах D5 и D8. Он имеет коэффициент деления 5 - для формирования цифр (каждая цифра содержит пять элементов) и 4 - для формирования букв. Коэффициент деления изменяется при включении дополнительной обратной связи через логический элемент D4.3. Выходной триггер D2 подключается к счетчику, подсчитывается число переданных элементов и выдается команда на включение паузы. Счетчик управляется с помощью элементов D9.2, D12.2. Переход от цифрового текста к буквенному, и наоборот, осуществляется с помощью переключателя S1.

Особенность работы при передаче букв состоит в том, что число элементов в букве произвольно, но не более четырех. Для придания буквенному тексту реальных статистических свойств к счетчику во время паузы подключается ГШС. При этом проис ходит многократное переполнение счетчика элементов, а в момент окончания паузы он останавливается в произвольном состоянии. Это состояние определяет число элементов в букве, равное остатку до заполнения счетчика. При этом буквы, содержащие 1, 2, 3 и 4 элемента, очевидно, распределяются равномерно. Как известно, алфавит содержит две одноэлементных буквы, четыре двухэлементных, восемь трехэлементных и 16 четырехэлементных. Для того чтобы буквы равномерно распределялись в тексте (четырех-элементные встречались бы в 2 раза чаще трехэлементных и т. д.) сигнал с ГШС специально обрабатывается в одном из узлов формирователя регистра - статистическом выравнивателе.

Статистический выравниватель построен на триггерах Dl, D3, D7.1 и логических элемента D4.1, D4.2, D9.L Выравниватель подает на счетчик элементы тактовой сетки с изменяющейся скважностью, что обеспечивает нахождение счетчика в состоянии с большим номером в 2 раза дольше, чем в состоянии с номером, меньшим на единицу.

При генерации латинских текстов, используется формирователь, предназначенный для исключения из русского текста букв Ш, Ч, Ю, Я, отсутствующих в латинском. Формирователь состоит из регистра сдвига, на который подается текст с ГШС, формирователя продвигающих импульсов D16.1, D17.1 и дешифратора нелатинских сочетаний D19.1, D21.1, D21.2. Дешифратор воздействует на установочные входы первого и последнего триггеров регистра и корректирует проходящую по регистру последовательность, исключая указанные буквы. Формирователь латинского текста включается переключателем S2 (одновременно включается длинный нуль при передаче цифрового текста).

При передаче цифр к элементу и 14.4 через 012.1 подключается формирователь цифровых комбинаций, построенный на элементах статистического выравнивателя, который переводится в данном случае в режим деления на 10 подачей сигнала на вход 5 D3. Формирователь цифровых комбинаций выдает последовательность точек и тире вида (1111100000111...). Счетчик элементов разделяет эту последовательность на фрагменты по пять элементов, представляющие собой цифры. Для того чтобы цифры не повторялись систематически, формирователь цифровых комбинаций устанавливается во время паузы в произвольное состояние при помощи ГШС. Элемент DILI производит опознавание таких внутренних состояний ГТЗ, которые предшествуют передаче 0 в цифровом тексте. При необходимости передачи текста с коротким О выход DILI подключают к шине сброса счетчика элементов. При появлении состояния ГТЗ, соответствующего 0, этот счетчик сбрасывается и на выходе формируется короткий 0.

Генератор шумоподобного сигнала состоит из генератора пилообразного напряжения и преобразователя напряжение - частота.

Он построен на элементах T4 - T8, R7 - R12, C2, C3. Переменная частота подается на вход триггера D22.1, формирующего стандартные импульсы. Поскольку моменты включения генератора произвольны, то и частота будет случайной.

С выхода комбинационного устройства D2 текст поступает на тональный манипулятор (D22.2 - D23). Задающий генератор выполнен на логических элементах D23.1 и D23.2, откуда напряжение звуковой частоты поступает на триггер D22.2. На выходе включены два инвертора, улучшающие качество манипулированно-го тонального сигнала за счет исключения щелчков.

Основные данные ГТЗ:

текст буквенный (русский, латинский) и цифровой (с длинным и коротким 0);

скорость передачи с разделом через пять знаков 5 - 40 групп в минуту;

длительность раздела - б точек;

пределы плавной регулировки паузы - 3 - 9 точек;

элементная база - серия микросхем 134;

напряжение питания - 3,5 - 5 В;

мощность потребления - менее 0,25 Вт;

время непрерывной работы от встроенного источника питания (элемент «Рубин») - не менее 100 ч; габаритные размеры - 145X80X60 мм (со встроенным телефоном) ; масса с источником питания - менее 0,5 кг.

Прибор имеет выход манипуляции и тональный, к которым подключают оконечные устройства. Предусмотрена регулировка скорости передачи разделов, пауз и тона.