Portabler Frequenzzähler nach DL4YHF

Von Wolfgang Büscher (DL4YHF) stammt die Konstruktion eines Frequenzzählers [1], welche einige bemerkenswerte Eigenschaften aufweist:

  • minimale Hardware: 1 PIC 16F628, Quarz, ein paar Widerstände, Dioden etc.,
  • Frequenzbereich 1 Hz ... 50 MHz - mein Zähler funktioniert noch bei 75 MHz!,
  • automatische Meßbereichsereichswahl - Frequenzen bis 10 MHz werden mit 100 Hz, Frequenzen darüber mit
    1 kHz Genauigkeit angezeigt,
  • programmierbare Offsets für Einsatz als Frequenzanzeige in Superhetempfänger möglich,
  • optionaler Stromsparmodus,
  • geringer Stromverbrauch.

Auf der Homepage von DL4YHF gibt es neben einer ausführlichen englischsprachigen Beschreibung einschließlich Photos, Leiterplattenlayouts, Software als HEX-File und Assemblerquellcode [1] auch eine Kurzfassung in Deutsch [2]. Auf beide Darstellungen kann hier nur verwiesen werden..

Schaltbild von DL4YHF
 

Meine Werte:
Vsupp +5V
R1 ... R8 725 Ohm für 5 rote
7-Segment-LED-Anzeigen mit gemeinsamer Kathode SC 39-11
R9, R10 10 k
D1 ... D4 1N4148
T1 BC547
Q1 20 Mhz (HC18)
C1 47 pF
C2 Trimmer 2 ... 45 pF
C3 100 nF
Stromversorgung über Spannungsregler-IC 7805 aus 9V-Blockbatterie (6F22)

Einige Anmerkungen/Ergänzungen meinerseits:

(1) Man findet im WEB verschiedene Anleitungen für Frequenzzähler mit dem PIC 16F84 (z. B. [3], [4]. Der PIC 16F628A ist der verbesserte pinkomptible Nachfolger des 16F84, der zudem dezeit preiswerter angeboten wird. Programme für den 16F84 lassen sich für den 16F628 mit relativ geringen Aufwand umschreiben, so das eigentlich alles für den Einsatz des 16F628 anstelle des 16F84 spricht. Eine empfehlenswerte Einführung in in die Technik der
PIC-Microchip-Controller hat “sprut” verfaßt. [5]

(2) Die Programmierunng des 16F628 ist mit einfachen Schaltungen mit sehr geringen Hardwareaufwand (COM84, Ludipio, JDM, PIP84 u.a.) möglich. Ich habe ein Programmiergerät, welches auch im Ludipio/JDM-Modus betrieben werden kann. Das ebenfalls von DL4YHF Programm geschriebene Programm ”WinPic[6] ist das erste Programm, welches bei mir das Programmiergerät sofort erkennt und völlig problemlos unter Windows XP funktioniert!

(3) Ich habe die Platinen mit der “Direkt-Toner-Methode” [7] hergestellt und muß festellen - es funktioniert! Das Platinenlayout wurde mit einem “PagePro 1300W” auf eine Seite aus einem alten “Reichelt”-Katalog gedruckt und danach mit einem Laminiergerät auf die Kupferbeschichtung des Leiterplattenmaterials übertragen. (Das Verfahren mit einem Bügeleisen funktionierte nicht zufriedenstellend.) Das Laminiergerät wurde von mir nicht modifiziert - eine langsamen Durchlauf erreichte ich, indem ich den Hebel für den Papierstau ständig gedrückt hielt und ihn nach einigen Sekunden Pause immer nur für kurze Zeit los lies. Danach Ablösen des Papiers von der LP durch Einweichen und nachfolgendes Ätzen mit Eisen-III-Chlorid.

(4) Der Zähler wurde mit einem Vorverstärker mit hochohmigen Eingang ergänzt.

 

Die 2 Dioden dienen zum Schutz des Eingangs vor zu hohen Spannungen. Anstelle des J310 können andere n-Kanal-Sperrschicht-FETs wie BF245, BF246, BF256, KP303E verwendet werden. Der gerade vorhandene SF245 (HFO) läßt sich durch BF199, BF311
o.ä. HF-Transistoren ersetzen.

Mit meinem schon etwas älteren “Marconi”-Meßsender habe ich folgende Eingangsempfindlichkeit gemessen:

Frequenz

Ueff in mV

Uss in mV

10 kHz

80

225

500 kHz

20

57

1 MHz

20

57

10 MHz

25

70

20 MHz

32

90

50 MHz

63

180

70 MHz

120

340

Anmerkung: Uss - die Spannung Spitze-Spitze [Vpp peak-to-peak] (kann man mit z. B. einem Oszilloskop bestimmen) ergibt sich rechnerisch aus der Effektivspannung Ueff [Vrms] nach der Beziehung Uss = 2,828 Ueff

Die hohe Empfindlichkeit des Eingangs führte bei mir übrigens dazu, daß nach dem Einschalten ständig eine Frequenz um die 300 Hz angezeigt wurde - das ist wohl der Takt der Multiplexanzeige. Abhilfe brachte ein durchdachterer Aufbau der FET-Eingangstufe - Verbindungen zum Gate so kurz wie möglich!

(5) Der Stromverbrauch meines Zählers mit Vorverstärker und 5 roten 7-Segment-Anzeigen des Typs SC39-11 von “Kingbright” liegt zwischen 20 und 40 mA. Für die Vorwiderstände zum Treiben der einzelnen Segmente habe ich 725 Ohm gewählt.

(6) Mit den ursprünglichen Werten für C1/C2 von 22 pF schwang der Quarz 1,5 kHz zu hoch, mit C1 47 pF und einen kleinen Trimmer 2 ... 45 pF läßt er sich jetzt problemlos auf 20 MHz “ziehen”.

(7) Der Zähler bekam ein ABS-Handgehäuse von TEKO (“TEKO TBT B9” bei “Reichelt”), welches ein Batteriefach für eine 9V-Blockbatterie (6F22) hat.

(8) Neben einen Schalter und einer nach dem Schalter in Sperrichtung parallel geschalteten 3A-Diode als Schutz gegen versehentliche Verpolung baute ich zwei Stromversorgungsbuchsen (Hohlsteckerbuchsen für Zentraleinbau, 2,5 mm innen) ein. Damit kann man einmal den Zähler mit Strom versorgen, wenn keine Batterie eingelegt ist, zum anderen lassen sich andere Geräte über den Zähler betreiben.

Der Zähler im praktischen Einsatz - er mißt die Frequenz des FET-Dip-Meters Mk2 und versorgt es darüber hinaus mit Strom

Von QRP-project [8] wird der Zähler nach DL4YHF in einem Dip-Meter verwendet und auch als separate Baugruppe für den Einbau in andere Projekte wie den QRP-Transceier “Mosquita” angeboten. (Schaltbild der Zählerbaugruppe)

[1] Wolfgang Büscher (DL4YHF): Frequency counter with a PIC and minimum hardware.
http://www.mydarc.de/dl4yhf/freq_counter/freq_counter.html

[2] Wolfgang "Wolf" Büscher (DL4YHF): Frequenzzähler mit PIC und minimaler Hardware.
http://www.mydarc.de/dl4yhf/freq_counter/zaehler1.html

[3] Peter Halicky (OM3CPH): PIC frequency meters /digital scales. http://www.qsl.net/om3cph/om3cph.html

[4] sprut: 50 MHz-Frequenzzähler mit 16F84 und LCD-Display. 
http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/frequenz/freq.htm

[5] sprut: PIC-Microchip-Controller. http://www.sprut.de/electronic/pic/index.htm

[6] Wolfgang Büscher (DL4YHF): WinPic - A PIC Programmer for Windows.
http://www.mydarc.de/dl4yhf/winpicpr.html (http://www.qsl.net/dl4yhf/winpicpr.html)

[7] Thomas Pfeifer: Platinen Ätzen mit der "Direkt-Toner-Methode".
http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm
Siehe weiterhin: Platinenherstellung mit der Tonertransfermethode. 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Platinenherstellung_mit_der_Tonertransfermethode

[8] QRP project. http://www.qrpproject.de/index.html

Weitere Links:

Holger Klabunde: Holgi's Tips zu PIC's. http://www.holger-klabunde.de/pichelp.htm

(c) Lutz Höll, DK3WI 2007
Letzte Änderung: 07.06.2010

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