Цифровий частотомір-хронометр для навчальних дослідів із фізики

Однією з головних тенденцій розвитку навчального експерименту з фізики є

поступове залучення для проведення вимірювань цифрових вимірювальних

приладів. Про це вже йшлося в нашій попередній статті [4], де увазі

читачів запропоновано електронний секундомір із цифровим відліком для

навчальних дослідів із фізики. Тепер ми пропонуємо ще один прилад такого

типу – цифровий частотомір-хронометр.

Пропонований частотомір-хронометр може працювати в трьох режимах – як

частотомір, як вимірювач тривалості інтервалів часу і як реєструючий

лічильник кількості імпульсів у сигналі. У першому випадку прилад

вимірює частоту синусоїдних та імпульсних сигналів від кількох десятих

герца до десяти мегагерц з амплітудою 0,15…10 В. Як хронометр, прилад

вимірює тривалість інтервалів часу в межах від кількох мілісекунд до

10000 секунд. Максимальна кількість імпульсів, яка може бути підрахована

приладом у режимі лічби імпульсів, сягає 10000.

Пристрій цифрової індикації містить у собі чотири десяткові розряди.

Висота цифр – 40 мм, що забезпечує необхідну видимість відлікового

пристрою з усіх місць класу під час постановки демонстрацій. Перед

цифрами всіх чотирьох розрядів містяться світловипромінюючі діоди, за

допомогою яких висвічується децимальна крапка.

Загальний вигляд приладу подано на рис.1. Він конструктивно оформлений у

вигляді двох блоків – верхнього і нижнього, які сполучаються між собою

за допомогою контактної колодки.

Гніздова частина колодки кріпиться до нижнього блока, а штиркова – до

верхнього. У верхній частині верхнього блока встановлено цифрові

індикатори та світлодіоди, які індикують положення децимальної крапки.

Під поличкою з індикаторами кріпиться плата лічильника імпульсів та

дешифратора. З чільної сторони верхнього блока розташовано вікна –

прямокутної форми для цифрових індикаторів і круглі для світлодіодів.

У нижньому блоці встановлено: джерело живлення приладу, плату кварцового

генератора, подільника частоти і пристрою автоматики, а також плату

формувального пристрою і ключа з тригерним керуванням.

На передній стінці нижнього блока розташовано: перемикачі S1, S2 і S3,

кнопку S4, вхідне гніздо (S1 і розетку, до якої підведена стабілізована

напруга 5В. Резистор R14 встановлено на днищі нижнього блока, вимикач S1

і запобіжник F1 – на задній стінці.

Проаналізуємо принцип дії приладу.

імпульсів проходить через нього і перелічується лічильником 3.

Результат лічби висвічується пристроєм індикації 4. Ключ відкривається

на фіксований проміжок часу під дією стробувального імпульсу, який

формується пристроєм автоматики. Пристрій приводиться в дію імпульсами

стабільної частоти, що надходять від генератора позначок часу (кварцовий

генератор КГ+ багатоступеневий десятковий подільник частоти). Тривалість

стробувального імпульсу (час вимірювання) дорівнює періодові повторення

позначок часу. Згідно з рис.1, для різних положень перемикача S1Б

одержуються такі значення частоти та періоду повторення позначок часу, а