Точное измерение частоты кварца без измерительных приборов

Точное измерение частоты кварца

Измерить частоту кварца очень просто, для этого достаточно иметь частотомер. Собрать частотомер тоже несложно (например, по этой схеме). Но для этого нужен эталонный кварцевый резонатор с известной [с высокой точностью] частотой. Чем менее точно известна эта частота, тем выше будет погрешность прибора. Тут следует заметить, что в продаже, обычно, встречаются кварцы с достаточно большим отклонением частоты от заявленной. Вообще, после производства партии кварцев они проходят сортировку с разделением на группы по величине отклонения частоты: высокоточные (для серьёзного оборудования), приемлимой точности (для прочих устройств) и все остальные (полубрак, для последующей утилизации на всяких алиэкспрессах занедорого). В итоге, получаем замкнутый круг. Но, к счатью, существует довольно простой (но совсем не быстрый) способ точно измерить частоту, не имея ни эталонного кварца, ни поверенного частотомера. Потребуется лишь компьютер с интернетом и любой микроконтроллер.

В качестве эталона частоты можно использовать компьютерные часы, имеющие высокую точность хода благодаря синхронизации времени по протоколу NTP. Этот протокол обеспечивает точность хода часов до 10мс и выше (зависит от используемого сервера точного времени). Т.е., если реализовать часы на микроконтроллере и сравнить их время с эталонным за достаточно длительный период (дни-недели), то можно определить погрешность хода этих часов, а, следовательно, и погрешность "тикающего" в них кварца.

Часы легко сделать на любом микроконтроллере. Я использовал ATMega8. МК тактируется от измеряемого кварца и подключается к компьютеру через интерефейс UART посредством преобразователя UART-USB. На компьютере при этом запускается скрипт, который периодически опрашивает микроконтроллерные часы, получает их время, сравнивает его с системным и вычисляет реальную частоту кварца. Начальная (приблизительная) частота кварца указывается в прошивке и будет уточняться в процессе измерения - чем больше времени пройдёт, тем точнее получится посчитать расхождения часов (т.е., реальную частоту кварца).

Метод был опробован на кварце 16МГц. Измеряемая частота со временем росла. Измерение длилось около 10 дней, после чего монотонный рост измеряемой частоты сменился коллебаниями вблизи значения 16,000,048 Гц. На графике можно видеть, как результат измерения стремится к этому значению со временем (по оси Х - секунды, график построен за двое суток).

График измеренной частоты кварца со временем

Скрипт отображает прошедшее время, погрешность его измерения и реальную частоту кварца. В аттаче исходники прошивки часов и python-скрипт.

Файлы

DownloadПрошивка МК
DownloadСкрипт
Рейтинг: 
0
Голосов еще нет