V digitálnej elektronike pulty sa používajú na počítanie počtu impulzov alebo udalostí, ku ktorým došlo. Počítadlá ukladajú údaje a sú tvorené skupinou plážové šľapky s aplikovaným hodinovým signálom. Počítadlá sú schopné merať frekvenciu a čas spolu s procesom počítania. Tieto môžu zvyšovať adresy pamäte podľa aplikácie. Počítadlá sú rozdelené do dvoch typov, sú to synchrónne čítače a asynchrónne čítače. „Mod“ počítadla označuje, že pred počítaním impulzov by sa mal použiť počet stavov. Používajú sa v rôznych digitálnych aplikáciách, ako sú analógovo-digitálne prevodníky, digitálne hodiny, frekvenčné deliče, časovacie obvody a mnoho ďalších. Tento článok je venovaný počítadlu frekvencií.
Čo je to frekvenčný čítač?
Definícia: Skúšobné prístroje, ktoré sú spojené so širokou škálou rádiových frekvencií, ktoré frekvencia a čas digitálnych signálov sa nazývajú frekvenčné čítače. Sú schopné presne merať frekvenciu a čas opakovaných digitálnych signálov. Sú tiež známe ako frekvenčné merače, ktoré sa používajú na meranie frekvencie a času obdĺžnikových vĺn a vstupných impulzov. Používajú sa rôzne aplikácie s dosahom RF. Tieto počítadlá používajú program Prescaler na zníženie frekvencie a na činnosť digitálneho obvodu. Frekvencia digitálnych alebo analógových signálov sa zobrazuje na displeji v HZ.
Počítadlo frekvencií
Keď počet impulzov alebo udalostí nastal v určitom časovom období, počítadlo spočíta impulzy a prenesie ich do počítadla frekvencií, aby zobrazil frekvenčný rozsah impulzov a počítadlo je nastavené na nulu. Používanie a meranie frekvencie a zobrazenia v digitálnej podobe je veľmi jednoduché. Sú k dispozícii za prijateľné ceny s väčšou presnosťou.
Bloková schéma
Bloková schéma počítadla kmitočtu obsahuje vstupný signál, úpravu vstupu a prahovú hodnotu, bránu AND, počítadlo alebo západku, presnú časovú základňu alebo hodiny, deliče dekády, klopný obvod a displej.
Bloková schéma počítadla kmitočtu
Vstup
Keď sa na toto počítadlo použije vstupný signál s vysokou vstupnou impedanciou a nízkou výstupnou impedanciou, potom sa privedie do zosilňovača na konverziu signálu na štvorcovú alebo obdĺžnikovú vlnu na spracovanie v digitálnom obvode. Vstupný signál je tlmený a zosilňovaný pomocou vstupných podmienok a prahových hodnôt. V tejto fáze sa Schmittov spúšť používa na riadenie počítania ďalších impulzov, ku ktorým došlo v dôsledku šumu na okrajoch. Na zníženie počtu ďalších impulzov je možné ovládať úroveň spúšťania a citlivosť počítadla.
Hodiny (presná časová základňa)
Hodiny alebo presná časová základňa sú potrebné na vytváranie rôznych časovacích signálov v presných časových intervaloch. Používa a kryštálový oscilátor s vysokou kvalitou pre kontrolované a presné časovacie signály. Hodiny sa aplikujú na desaťročné rozdeľovače.
Decade Dividers a Flip-Flop
Impulzy generované z prichádzajúceho signálu a hodinového signálu sú privádzané do dekádových rozdeľovačov na rozdelenie hodinového signálu a výstup je daný klopnému obvodu na vytvorenie aktivačného impulzu pre hlavný Brána AND .
Brána
Presný aktivačný impulz z klopného obvodu a sled impulzov zo vstupného signálu sa aplikuje na bránu (brána AND), aby sa vytvoril rad impulzov v presnom časovom intervale. Ak je vstupný signál / prichádzajúci signál na 1 MHZ a pre 1-sekundovú bránu by sa malo otvoriť, potom sa ako výsledný výstupný signál vytvorí 1 milión impulzov.
Počítadlo alebo západka
Výstup brány je privádzaný do počítadla a počíta sa počet impulzov, ktoré sa vyskytli zo vstupného signálu. Západka slúži na držanie výstupného signálu pri zobrazovaní čísel, zatiaľ čo počítadlo počíta impulzy. Bude mať 10 stupňov na počítanie a zadržanie impulzov.
Displej
Výstup počítadla a západka sú dané na displej, aby poskytovali výstup v čitateľnom formáte. Zobrazí sa frekvencia výstupného signálu. Najčastejšie sa používajú displeje LCD alebo LED. Pretože pre každé počítadlo desaťročí bude jedna číslica a na displeji sa zobrazia súvisiace informácie.
Schéma zapojenia počítadla kmitočtov
Schéma zapojenia tohto obvodu môže byť vykonaná pomocou dvoch časovačov, počítadiel, 8051 mikrokontrolérov, potenciálnych odporov, generátor štvorcových vĺn a displej LCD . Základná schéma zapojenia je uvedená nižšie.
Schéma zapojenia pomocou časovačov
Čítač frekvencie používa časovač IC 555 na poskytovanie hodinových signálov v presnom časovom intervale jednej sekundy. Arduino UNO sa používa ako generátor štvorcových vĺn. An Časovač IC 555 a generátor štvorcových vĺn je možné nakonfigurovať ako astabilný multivibrátor . Displej LCD 16 × 2 sa používa na zobrazenie frekvencie výstupného signálu v Hz.
Obvod je možné dosiahnuť pomocou časovača IC 555 a časovača / počítadla 8051 mikrokontrolérov. Na generovanie oscilačných signálov s pracovným cyklom (99%) s najvyššou časovou periódou výstupného signálu sa používa časovač IC 555. Prahový a výbojový odpor je možné upraviť tak, aby sa získala požadovaná hodnota pracovného cyklu. Vzorec pre pracovný cyklus je D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2).
Časovač / počítadlo 8051 mikrokontrolérov sa používa na generovanie frekvencie impulzu v Hz. Pretože 8051 má dva časovače, funguje ako časovač 0 a časovač 1 a pracuje v režime 0 a režime 1. Časovač 0 sa používa na vytvorenie časového oneskorenia. Impulzy z generátora štvorcových vĺn sa počítajú pomocou časovača 1.
Dizajn obvodu počítadla kmitočtov pomocou časovača IC 555 je uvedený nižšie.
Počítadlo kmitočtov pomocou časovača IC 555
Princíp činnosti obvodu frekvenčného počítadla
Impulzy generované generátorom štvorcových vĺn sa privádzajú do počítadla / časovača 8051. Pracuje sa v dvoch režimoch na generovanie časového oneskorenia a počítanie impulzov. Počítadlo / časovač 8051 počíta počet impulzov zo vstupného signálu v časovom intervale. Výstup z počítadla sa prenáša na 16 × 2 LCD displej, ktorý zobrazuje frekvenciu signálu (počet cyklov / sekundu) v Hz v konkrétnom časovom intervale. Toto je princíp činnosti počítadla kmitočtov.
Pracovný kmitočet
Fungovanie počítadla kmitočtov je možné vysvetliť z vyššie uvedeného zapojenia. Pulz generovaný generátorom štvorcových vĺn ( Arduino UNO ) je venovaný na pin 3.5 (port 3) 8051 mikrokontrolérov. Pin 3.5 z 8051 funguje ako časovač 1 a je nakonfigurovaný ako počítadlo. Bit TCON TR1 je možné nastaviť na HIGH a LOW na počítanie impulzov. Konečný počet je uložený v registroch TH1 a TL1 (časovač 1). Frekvencia impulzu sa dá vypočítať pomocou vzorca,
F = (TH1 x 256) + TL1
Na prevod hodnôt impulzu v hertzoch sa výsledná hodnota vynásobí 10, t. J. Frekvenciou v cykloch za sekundu. Po niekoľkých výpočtoch vo vnútri počítadla frekvencií sa frekvencia impulzu zobrazí na displeji 16 × 2 LCD.
Typy počítadla kmitočtov
Frekvencia impulzu sa dá merať pomocou dvoch typov frekvenčných počítadiel. Oni sú,
- Počítadlo frekvencií priameho počítania
- Počítadlo recipročnej frekvencie.
Počítadlo kmitočtu priameho počítania
Toto je jedna z najjednoduchších metód merania frekvencie vstupného impulzu. Po spočítaní počtu cyklov vstupného impulzu za sekundu možno frekvenciu vypočítať pomocou jednoduchého obvodu počítadla. Táto konvenčná metóda je obmedzená na meranie nízkofrekvenčného rozlíšenia. Aby ste dosiahli čo najvyššie rozlíšenie, je možné čas brány predĺžiť. Napríklad na meranie rozlíšenia pri 1 MHz je potrebné merať naraz 1 000 sekúnd.
Počítadlo recipročnej frekvencie
Táto metóda sa používa na prekonanie nevýhod metódy priameho počítania. Meria časové obdobie vstupného impulzu namiesto výpočtu počtu cyklov za sekundu. Frekvencia impulzu sa dá vypočítať pomocou F = 1 / T. Konečné frekvenčné rozlíšenie závisí od časového rozlíšenia a je nezávislé od vstupnej frekvencie. Môže veľmi rýchlo zmerať nízku frekvenciu pri najvyššom rozlíšení a úpravou úrovne spúšťania zníži šum. Meria časové obdobie vstupného impulzu (obsahuje niekoľko cyklov) a udržiava dostatočné časové rozlíšenie. To je možné uskutočniť za nízku cenu.
Ostatné typy počítadiel kmitočtov sú
- Počítadlo frekvencie stola sa používa pre testovacie zariadenie elektroniky
- Počítadlo frekvencie PXI zobrazuje frekvenciu vo formáte PXI a používa sa pre testovacie a kontrolné systémy.
- Ručné počítadlo kmitočtov
- Počítadlo kmitočtov pomocou digitálneho multimetra
- Panelový merač
Výhody
The výhody frekvenčného počítadla sú
- Meria frekvenciu impulzu generovaného z generátora štvorcových vĺn v presnom časovom intervale.
- Tieto sa často používajú na meranie frekvencie v pásme RF
- Tieto počítadlá poskytujú presné hodnoty frekvencií veľmi rýchlo a ľahko.
- Je to nákladovo efektívne v závislosti od aplikácie.
- Zaisťuje, že všetky frekvencie sa prenášajú v určených pásmach.
Aplikácie
The aplikácie frekvenčného počítadla sú
- Používa sa na určenie frekvencie impulzu získaného z generátora štvorcových vĺn.
- Používa sa na veľmi presné meranie frekvencie impulzu
- Meria frekvenciu prichádzajúceho signálu pri vysielač a prijímač na linke
- Používa sa pri dátových prenosoch z dôvodu hodinového impulzu.
- Môže sa merať frekvencia oscilátora
- Používa sa v dosahu RF
- Zisťuje frekvenciu dátových prenosov s vysokým výkonom
Časté otázky
1). Aká je jednotka frekvencie?
Frekvencia signálu sa meria v Hz (HZ)
2). Aké je použitie frekvenčného počítadla?
Používajú sa na meranie presnej frekvencie signálu generovaného z generátora štvorcových vĺn alebo oscilátora.
3). Aký typ počítadiel sa používa na meranie vysokých frekvencií?
Na meranie vysokých frekvencií sa používajú synchrónne a asynchrónne čítače.
4). Čo myslíš tým mod pultom?
Počítadlo modulov alebo počítadlo modulov je definované ako počet stavov, ktoré počítajú impulzy v poradí pomocou hodinového signálu.
5). Aké sú dve metódy počítadla kmitočtov?
Metódy sú priame počítanie a recipročné
Jedná sa teda o definíciu, blokovú schému, schému zapojenia, návrh obvodu, princíp činnosti, fungovanie, typy, výhody a aplikácie frekvenčného počítadla . Tu je otázka, aké sú nevýhody počítadla kmitočtov?
