迷走の果て・Tiny Objects

実験中の回路に必要な部品を探していたら出てきたのが、音叉発振モジュール。
だいぶ以前にこのブログで書いたことがあったのだけど放置したままだった。
ここのところ発振回路ばかり実験しているので今やってるフランクリン発振回路はちょっと置いておいて）（＾＾；；）これを久しぶりに試してみた。

中身です、ちょっとわかりにくいのですが音叉に電極が２つ付いてます、圧電素子か何かでしょうか。左側の黒いのは発振用の回路が入ってます。

T2500と記されたモジュールのスペクトル、高調波が多いですね、オシロではきれいな正弦波に見えるんですが。

上は音叉発振子の入力波形、下は出力波形です。入力がこれでは高調波が多いのも無理ないか・・・。

あれこれと実験中、カットアンドトライといえば聞こえはいいけどじつは泥縄式（汗）


とりあえずこんな回路になりました、振幅制御はダイオード並べまくりで何とかなりました。温度変化が心配ですが。
電源は5Vです、パスコンなんかは省略してますけど、ちゃんと付けておきましょう。
あとR2とC1でのLPFのカットオフ周波数を発振周波数付近にしておきます。C1を省略すると高い周波数で異常発振することがありました、原因は不明です。

スペクトルはこうなりました、高調波がかなり減りました。
VR1を調整すればもう少し減るのですが、安定度とのトレードオフになります。

マルツに出かけてTC7S08Fを購入しました。
これを使ってシュミットトリガを組んでみました。


TC7S08Fの2番ピンの波形、縦軸は200mV/divですのでヒステリシス幅は約160mVになります。
アンプのゲインは約3倍なので50mVp-p以上の入力信号ならカウントするようになりました。
あとは周波数特性がどれくらいまであるのか測定したいのですが、手持ちのオシレータでは高い周波数が出せない・・・と思っていたら以前LTC1799を使ったオシレータを実験していたっけ。どこへ行ったやら（汗


マルツへ行ったついでにデジットにも寄ってきました。
例のオシレータモジュールですが、一個残ってました、500円也。
迷ったあげく買うのは止めました。今あるやつでもう少し実験しないと。

シュミットトリガインバータに図のように抵抗を追加することによってヒステリシス幅を縮める事ができるそうです。
トランジスタ技術1988年3月号を読んでいて知りました。

以前作った周波数カウンタ用の入力回路は感度が悪いのです。
アンプのゲインが低く、シュミットトリガインバータのヒステリシス幅が大きいのが原因です。
そこで上記の方法を試してみました、左図のようにR3を追加しました。
感度は上がりましたが、計算より少なめです。
原因はR3です。交流的にはR2とR3が並列に繋がったことになりFETアンプのゲインが低下します。
ドレインから見た抵抗が470Ωから406Ωに低下したことになりゲインは約16%低下することになります。
R3をもっと小さくすればヒステリシス幅をもっと縮められるのですが、それはアンプのゲイン低下に繋がります。

うまくいけると思ったんだけどなぁ。

ICを74HCU04に変更、R2、C3を交換できるようにしておきました。


実験中。
C3=990pFです、自作のCメータで実測しました。R2=100KΩ、これに表記が100μHのコイルをつなぐと、発振周波数は505.7KHzでした。
この結果から算出されるコイルの値は100.05μHとなります。えらくいい値がでたもんです。


このときのC3の両端の波形です、結構きれいな正弦波です。
今、あれこれ定数を変えて実験中です。

LCメータキットのサイトは結構有名らしくて、あちらこちらで製作記事が見られます。
http://www5.plala.or.jp/ja3hlx/
http://www.ne.jp/asahi/jh1htq/machida/kousaku/lc_meter/lc_meter.html
http://ironbark.bendigo.latrobe.edu.au/~rice/lc/
LM311でフランクリン発振回路を作り、発振周波数からLまたはCをワンチップマイコンを使って求めています、さらにはゼロオフセットキャリブレートできるなど巧妙な作りだと思います、ただ発振回路周りがちょっとわかりにくかったのでキモになる部分を書き直してみました。
これで発振するんです、最初は理解できませんでした＾＾；；

実際にはLメータ/Cメータ切り替えのスイッチが入ったり、オフセットキャンセルキャリブレート用の回路（というかリレー）が入ったりしてるので複雑にみえます。

今回はLM311を使わず（手持ちにはあるんですが、外付けのCRが多いのでパス＾＾）、74HC04でフランクリン発振回路を考えてみたのですが、既にいくつかのサイトで実験されていました。そのうちの一つがこちらです。
http://ojisankoubou.web.fc2.com/lc-meter/index.html

C3はLxに直流がかかるのをカットするために入れてみました、不要かもしれません。
他の部品の定数も手持ちを使ったので適当です、最善かどうかわかりません。
R2=100Kなのは上記LM311を使った回路のR3と同じにしてみたからです。

昨日、
「データシートによるともっと低い周波数での発振もできるようですが、外付け部品が多くなり切り替えが面倒みたいなので、このまま使ってみようかと思ってます。」
と書いたのはデータシートの「低域への拡張」を見てなんかめんどくさそうと思ってしまったからです。




それでも物は試しとばかり、13-16ピン間と18-21ピン間にそれぞれコンデンサをつないでみると低い周波数で発振します。
1000pFでは15KHzから150KHzで発振しました、ちなみに抵抗は10KΩの可変抵抗器に1KΩを直列に入れたものです。
さらに0.01μFでも試しましたが、発振はするものの、振幅が安定しません。
そこでデータシートにあるC2を入れてみました、1-2ピン間に1μFを入れたところ安定しました。この値に根拠はありません、手持ちにあったのを使っただけです。
今のところデータシートにあるC1やC3は入れてないのですが、とりあえず問題は無いようです。もっと低い周波数になってくると必要になるのかもしれません。

エヌエフ回路設計ブロックの正弦波発振器モジュールCG-202R3です。
かなり以前にデジットで購入したのですが、放置したままでした、最近オシレータばかり実験しているのでついで（？）にこいつも試してみました。
ちなみにメーカーサイトでは税別１４０００円！となっていますが、かなり安く買った覚えがあります。たしか千円以下だったかと・・。
データシートによると抵抗二本だけで1MHzまでの正弦波発振ができるとのことです。

1KΩで試してみるとあっさり発振。周波数は約1.5MHz、オシロで見る限り結構きれいな正弦波です。

それならと手持ちにあった10KΩA型の二連ボリュームを繋いで周波数を可変しようとしたのですが、どうにも発振が停止するなどして安定しません。ギャングエラーが大きいからかも？
根拠はあまりないんですがB型の方がいいのではないかと思い、10KΩB型の二連ボリュームを買って試してみました。
1KΩの抵抗を直列に入れてます、空中配線ですが（汗
こんどは安定して発振します。


ボリューム最大時、約150KHzで発振してます。
データシートによるともっと低い周波数での発振もできるようですが、外付け部品が多くなり切り替えが面倒みたいなので、このまま使ってみようかと思ってます。

簡単で便利なモジュールですが、今でもデジットに売ってるんでしょうか？
あったら買い占めようかと・・・＾＾；

日本橋の千石電商に行ってきました。
以前デジットで買ったのと同じ大きさの電球が売ってました。
定格は28V40mAで、これなら今作ってるオシレータの振幅制御に使えると踏んで購入、試してみるとちゃんと使えました。
30V40mAという電球もありました、多分使えるかとおもいます。
デジットの定格24V25mAの電球は私が買い占めた（といっても二個しかなかったのですが）ためかありませんでした。

でも今時ランプでオシレータの振幅制御なんてね～、とは思いますが簡単なので素人にはありがたいです。

日本橋のマルツでTC7S14Fを購入しました、ついでに7S66Fも。

PSoC周波数カウンタをテストしています。PSoCの入力はシュミットトリガになっているので波形整形ができるはず、だから簡単なアンプをつければいいと思っていたのですが。
以前は矩形波でテストしてＯＫだったのですが、最近やっと正弦波でテストしてみたところミスカウントします。
あれこれやったもののどうにも理由がわかりません。
で、「はじめてのPSoCマイコン」でGPIOについて調べてみると、入力部のシュミットトリガのヒステリシスは60mVtyp.と有りました。
ということは入力にそれ以上のノイズが乗っているとミスカウントすることになります。
試しにアンプの後に74HC14を繋いで波形整形するとミスカウントしません。でもそのために14pinDIPを使うのもなんかもったいないので、シングルゲートを使ってみたわけです。





結果は良好なのですが、TC7S14Fのヒステリシスが1.5V程度あってアンプのゲインが3倍程度ですので、感度がよくありません。
0.5Vp-p以上の信号でないとカウントしないことになります。正弦波だと170mVRMSとなります。
もうちょっと感度アップしないと・・・。

TC7S14Fのデータシート
ホントは4pinDIPのシュミットトリガインバータなんかがあったらありがたいんだけどねぇ。