MEGA8-Counter (vorab)

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Der MEGA8-Counter ist ein fertiges Frequenzmeßmodul mit hoher Meßgenauigkeit. Es eignet sich für Anwendungen, die ohne Display oder mit räumlich entfernten Display ( < 50cm) auskommen sollen (nachträglicher, platzsparender Einbau in vorhandene Schaltung). Die Referenzfrequenz wird durch einen Quarzoszillator auf +/- 2,5ppm konstant gehalten (-20° - +70°, TCXO). Das Modul mißt Frequenzen im Bereich von ca. 3mHz bis 50MHz. Das entspricht Periodendauern von 330 s bis 20ns. Diese Angaben beziehen sich auf die interne Referenzfrequenz von 13MHz.

 

Betrieb mit Display:

Wenn ein Display angeschlossen wird, werden Frequenz und Periode des Eingangssignals gleichzeitig auf einer 2 x 16 Zeichen Anzeige mit je sechs Ziffern, Dezimalpunkt und Dimension dargestellt. Die Meßzeit läßt sich fest auf 1s, 0,1s und 0,01s einstellen oder benutzerdefiniert im Bereich 0 – 2,55 s vorgeben. Die Meßzeit beträgt mindestens eine Periode. Die maximale Meßrate liegt bei ca. 140 Messungen/Sekunde (fünf gültige Ziffern). Neben der Datenanzeige wird ein Ergebnis - Frequenz oder Periode – über die ser. Schnittstelle (RS232-Pegel) ausgegeben. zum Seitenanfang

 

Anzeigeformat:

Auf einer LCD-Anzeige 2 x 16 werden die Frequenz (1. Zeile) und die Periodendauer (2. Zeile) angezeigt. Die Werte sind sechsstellig mit Dezimalpunkt und Angabe der Dimension:
'mHz', 'Hz', 'kHz' und 'MHz' für Frequenz und 'sek', 'ms', 'µs' und 'ns' für Periode.
Die LCD-Anzeige wird seriell angesteuert und über einen 5-pol. Steckverbinder angeschlossen. zum Seitenanfang

 

Signaleingang:

Der Signaleingang ist über einen RS232 Empfänger eines MAX202 gepuffert, der Signale bis ca. 500kHz verarbeitet. Eingangswiderstand ca. 5kOhm, Schaltschwelle ca. 1,4V, Hysterese ca. 0,5V. Am Ausgang des MAX202-Empfängers liegt auch der Eingang des Vorteilers 74HCT393 (Lötbrücke 'buf' aktiv).

Werden höhere Eingangsfrequenzen gemessen, muß der Eingang des 74HCT393 direkt an den Signaleingang gelegt werden (Lötbrücke 'dir' aktiv). Am Eingang sind dann HCT-MOS-Pegel notwendig. zum Seitenanfang

 

ser. Datenausgang:

Wie in der Anzeige dargestellt, werden Frequenz oder Periode auch über die ser. Schnittstelle ausgegeben. Mit der Lötbrücke 'Periode' wird die Periodendauer ausgegeben, sonst die Frequenz.

Mit der Lötbrücke 'Format' wird die Frequenz ganzzahlig in Hz ausgegeben; hiermit werden bei höheren Frequenzen die Anzahl der übertragenen Zeichen reduziert. Jede Ausgabe wird mit der Zeichenfolge <LF> <CR> (dez. 10 13) abgeschlossen. Mit der Lötbrücke 'F1' wird das LF-Zeichen unterdrückt. zum Seitenanfang

 

Auflösung und Genauigkeit:

Die Werte werden immer 6-stellig angezeigt, die Auflösung hängt jedoch von der eff. Meßzeit ab und beträgt 1 / (1.3E7 * eff. Meßzeit). Beispielhaft ergibt sich bei 40ms Meßzeit eine Auflösung von 1 / (1.3E7 * 0,04) = 1/520000. Das heißt, daß eine Frequenz von 520kHz auf 1Hz aufgelöst wird - bei 40ms Meßzeit !

Die Genauigkeit hängt neben der Auflösung wesentlich von der internen Referenzfrequenz (13MHz) ab. Der temperaturkompensierte Oszillator ist mit 2,5ppm im Bereich –20 bis 70° C spezifiziert. zum Seitenanfang

 

Funktionskontrolle:

Ein neuer Meßwert wird mit einer roten LED 'RUN' signalsisiert. Diese leuchtet für 0,01 – 2,56 s (einstellbar) auf. Fehlt ein Eingangssignal, so wird nach einer einstellbaren Totzeit (timeout 1 – 255 s) ein blinkender Cursor in der 1. Zeile ganz rechts angezeigt, während der letzte Meßwert weiter angezeigt bleibt.

Wird der Meßbereich von 3mHz unterschritten, so wird der Zähler in den Einschaltzustand gebracht, was durch die Anzeige 'SIGNAL ?' in der 1. Zeile angezeigt wird. zum Seitenanfang

 

einstellbare Parameter:

Die Funktion des MEGA8-Counters ist einerseits über Lötbrücken fest einstellbar und zum anderen über Befehle,  die über die ser. Schnittstelle empfangen werden.

 

Über Lötbrücken sind einstellbar:
Brücke/Jumper

aktivierte Funktion

   
Meßzeit 1s  überschreibt 0,1 s und 0,01 s und Benutzermeßzeit, wenn aktiviert
Meßzeit 0,1s überschreibt 0,01 s und Benutzermeßzeit, wenn aktiviert
Meßzeit 0,01s überschreibt Benutzermeßzeit, wenn aktiviert
  keine Meßzeit aktiv angewählt: benutzerdefinierte Meßzeit wird verwendet
'Periode' am ser. Datenausgang wird anstatt der Frequenz die Periode ausgegeben
'Format' die Frequenz wird als ganze Zahl in Hz ausgegeben
'Halt'   die Anzeige wird eingefroren, die Messungen gestoppt
'19.2 kBd' die ser. Baudrate wird von 9600 auf 19200 Bd eingestellt
'F1' das Steuerzeichen <LF> (dez. 10) wird bei der Datenausgabe unterdrückt
'F2' die Meßwerte werden 7-stellig angezeigt (z.B. Abgleich des Oszillators)
'F3' z.Zt. ohne Funktion

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Lötbrücke für Signaleingang:

Das Eingangssignal für den Vorteiler 74HCT393 kann über einen Empfänger des MAX202 gepuffert werden; hierdurch wird der Eingang gegen Überspannung geschützt ist aber nur bis ca. 500 kHz verwendbar: Lötbrücke 'buf' aktiv.
Die direkte Schaltung des Eingangssignals auf den '393 läßt Eingangsfrequenzen bis 50MHz zu, der Signalpegel darf aber nicht außerhalb der Versorgungsspannung liegen: Lötbrücke 'dir' aktiv. zum Seitenanfang

 

Lötbrücke: Test

Hiermit wird die Taktfrequenz (ca. 250kHz) des MAX202 direkt auf den Signaleingang geschaltet, um die Funktion des Zählers ohne externes Signal testen zu können. zum Seitenanfang

 

Befehle über die ser. Schnittstelle:

Jede Befehlssequenz wird mit dem Steuerzeichen <ESC> (dez. 27) eingeleitet; anschließend folgt optinal eine Dezimalzahl (nnn) im Bereich 0 – 255 (bzw. –128 bis 127). Die Befehlssequenz wird mit dem eigentlichen Befehl (Großbuchstabe oder Zeichen) abgeschlossen.
Die eingestellten Werte lassen sich abfragen, indem nur das ESC-Zeichen und der Befehl gesendet werden. Als Antwort werden der Befehl und der eingestellte Zahlenwert ausgegeben.
Anstatt des <ESC> Zeichens kann auch ein '.' verwendet werden; der Vorteil liegt darin, daß keine 'unsichtbaren' Steuerzeichen übertragen werden müssen (Ausnahme: Korrekturwert zur Oszillatorfrequenz). zum Seitenanfang

 

Befehle (Leerzeichen und '' dienen nur der Lesbarkeit und werden nicht gesendet):

<ESC> V Anfrage der Version, Ausgabe 'MEGA8_CNT V1.0'
<ESC> * Ausgabe des Zeichens '*' als Echo zur Synchronisierung (Zeitmarke)
<ESC> nnn U benutzerdefinierte Meßzeit, nnn Bereich 0 – 255 in 10ms Schritten
  Beispiel '<ESC>4U' stellt die Meßzeit auf 40ms.
  Der Wert '0' stellt die schnelleste Meßzeit ein, bei der eine neue Messung ausgewertet wird, sobald die vorherige angezeigt/ausgegeben wurde.
<ESC> nnn L Leuchtdauer der LED 'RUN', Bereich 1 – 256 in 10ms Schritten
<ESC> nnn T Timeout für fehlendes Eingangssignal, Bereich 1 – 255 in s
<ESC> nn K Kontrast der LCD-Anzeige, 0 – 15, default 8
<ESC> nnn O Offset zur internen Referenzfrequenz, Bereich –128 bis 127; bei 13MHz ergibt sich ein Einstellbereich von +/- 10ppm. Dieser Wert wird zunächst nur temporär im RAM gespeichert.
<ESC> <CTRL-S> Diese Sequenz schreibt den eingestellten Offset dauerhaft ins interne EEPROM, sodaß er beim nächsten Einschalten automatisch verwendet wird.
   
  Ein Beispiel für die Abfrage eines eingestellten Wertes (Meßzeit 0,35 s):
<ESC> U Antwort: U35 <CR><LF>

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Steckerbelegung:

Signaleingang: 1 = GND, 2 = Signal
ser. Schnittstelle: 1 = GND, 2 = TxD, 3 = RxD
LCD-Anzeige: 1 = clock, 2 = data, 3 = strobe, 4 = +5V, 5 = 0V
Versorgung:         1 = 0V, 2 = +5V
Stromaufnahme: < 40mA ohne, < 100mA mit LCD-Anzeige
   
Abmessungen der Leiterplatte: 85 x 55 x 10 mm³ (L x B x H)

Anfragen:

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