Rozšiřující deska pro Raspberry Pi

Návod

Generátor s děličem frekvence - HEF4060

Tato funkce tvoří samostatný blok, který je nezávislý na RasPi.

Generátor je využitelný například pro přesné měření časových úseků. Podobný generátor jsem používal například ve článcích "Přesná časomíra" nebo "Ultrazvukový dálkoměr". Tam jsem měl ale k dispozici pouze 32kHz generátor z RTC obvodu.

Stabilita a přesnost frekvence je závislá na použitém krystalu. Částečně je možné tuto frekvenci upravovat změnou kondenzátoru C1. Podle katalogového listu k obvodu HEF4060 tam doporučují kapacitní trimr. Já jsem použil obyčejný kondenzátor 33pF.
Na přesnost má ale také docela velký vliv okolní teplota.

Na plošném spoji jsou všechny výstupy z generátoru vyvedeny na kolíkové lišty K3 a K2.
Kvůli jednodušší manipulaci je přepínání jednotlivých dělících stupňů řešeno propojkou na liště K2, která požadovaný výstup přepne na společný výstup P1. Místo propojky je možné použít nějaké logické hradlo (nebo elektronický spínač) a výstupy pak přepínat programově.

Pomocí propojky K1 je možné generátor zastavit.
Pokud jsou na konektoru K1 spojené piny 1 a 2, přivádí se logická "0" na resetovací vstup obvodu HEF4060 a generátor běží.
Když se propojka odstraní, nebo když se přesune mezi piny 2 a 3, na resetovacím vstupu obvodu HEF4060 se přes Pull-Up R3 přivede logická "1" a generátor se zastaví. Při rozpojené propojce je možné spouštět a zastavovat generátor pomocí signálu, který se bude přivádět na pin 3 konektoru K1.

Kvůli jednoduchosti v připojovacích cestičkách na plošném spoji nejsou frekvence na kolíkové liště řazené od nejnižší k nejvyšší, ale jsou na přeskáčku.

Frekvence, které jsou dostupné na jednotlivých pinech lišty K3, jsou vedené v tabulce:

piny K3	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
frekvence	250kHz	31,25kHz	125kHz	62,52kHz	244,4Hz	488,8Hz	977,5Hz	7,812kHz	15,62kHz	3,91kHz	4MHz
poměr	1:16	1:128	1:32	1:64	1:16384	1:8192	1:4096	1:512	1:256	1:1024	1:1

Signál na výstupech obvodu HEF4060 je obdélníkový s amplitudou asi 5V _p-p.
Jedinou výjimkou je frekvence 4MHz, která je vyvedena jen jako částečně upravený signál z krystalu.
Tento signál je trojúhelníkový (hodně zkreslená sinusovka) a má amplitudu asi 1,8V _p-p. Kmitá mezi úrovněmi +0,7V až +2,5V.

výstup z jednoho z děličů frekvence
(15,62kHz)

Výstup na prvním stupni
(4MHz)

Společný vývod kolíkové lišty (výstup zvolené frekvence - kolík P1) je zaveden k obvodu PCA9685, pomocí kterého je možné softwarově dále tuto zvolenou frekvenci dělit a nastavovat její střídu. Bližší podrobnosti o této funkci expanzní desky jsou uvedeny zde:
PWM obvod PCA9685

Osazovací schéma

Horní strana

Na fotografii je nastavena modrá propojka na K2 na výstupní frekvenci 31,25kHz.
Zelená propojka je nastavena na přepínači K1 je nastavena na běh generátoru

Spodní strana

Příklad použití

Propojky na desce
Kolík P11 (vstup čítače)	Kolík P1 (výstup z generátoru)

Ukázkový program

generator.py

Funkce ukázkového programu

Pomocí propojovacího můstku na konektoru K2 se postupně přepínají jednotlivé frekvence na vstup čítače.

Čítač potom 1 sekundu počítá impulzy a z toho vypočítává frekvenci.

Vzhledem k tomu, že odměřování sekundového intervalu není přesné, nemusí ani vypočtená hodnota frekvence odpovídat přesně údaji v tabulce na začátku stránky.

Nejvyšší frekvenci (4MHz) nebude čítač počítat správně. Maximální vstupní frekvence čítače je 1 MHz. Při této frekvenci se za jednu sekundu naplní celý obsah čítače.