Στην ψηφιακή ηλεκτρονική, μετρητές χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των αριθμών παλμών ή συμβάντων που έχουν συμβεί. Οι μετρητές αποθηκεύουν τα δεδομένα και αποτελούνται από μια ομάδα σαγιονάρες με ένα εφαρμοσμένο σήμα ρολογιού. Οι μετρητές είναι σε θέση να μετρήσουν τη συχνότητα και το χρόνο μαζί με τη διαδικασία μέτρησης. Αυτές μπορούν να αυξήσουν τις διευθύνσεις μνήμης σύμφωνα με την εφαρμογή. Οι μετρητές χωρίζονται σε δύο τύπους που είναι σύγχρονοι μετρητές και ασύγχρονοι μετρητές. Το «mod» του μετρητή υποδεικνύει ότι πρέπει να εφαρμόζονται οι καταστάσεις αριθ. Από πριν μετρηθούν οι παλμοί. Αυτά χρησιμοποιούνται σε διάφορες ψηφιακές εφαρμογές, όπως αναλογικοί σε ψηφιακοί μετατροπείς, ψηφιακά ρολόγια, διαχωριστικά συχνότητας, κυκλώματα χρονοδιακόπτη και πολλά άλλα. Αυτό το άρθρο αφορά τον μετρητή συχνότητας.
Τι είναι ο μετρητής συχνότητας;
Ορισμός: Τα όργανα δοκιμής που σχετίζονται με ένα ευρύ φάσμα ραδιοσυχνοτήτων που η συχνότητα και ο χρόνος των ψηφιακών σημάτων ονομάζονται μετρητές συχνότητας. Αυτά μπορούν να μετρήσουν με ακρίβεια τη συχνότητα και το χρόνο των επαναλαμβανόμενων ψηφιακών σημάτων. Αυτοί είναι επίσης γνωστοί ως μετρητές συχνότητας, που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της συχνότητας και του χρόνου τετραγωνικών κυμάτων και παλμών εισόδου. Αυτές χρησιμοποιούνται διάφορες εφαρμογές με εύρος RF. Αυτοί οι μετρητές χρησιμοποιούν το Prescaler για μείωση της συχνότητας και λειτουργία του ψηφιακού κυκλώματος. Η συχνότητα των ψηφιακών ή αναλογικών σημάτων εμφανίζεται στην οθόνη του σε HZ.
Μετρητής συχνότητας
Όταν οι αριθμοί παλμών ή γεγονότων εμφανίστηκαν σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, ο μετρητής μετρά τους παλμούς και τον μεταφέρει στον μετρητή συχνότητας για να εμφανίσει το εύρος συχνοτήτων των παλμών και ο μετρητής τίθεται στο μηδέν. Είναι πολύ εύκολο στη χρήση και τη μέτρηση της συχνότητας και των εμφανίσεων σε ψηφιακή μορφή. Αυτά είναι διαθέσιμα σε προσιτές τιμές με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Διάγραμμα μπλοκ
Το διάγραμμα μπλοκ μετρητή συχνότητας περιέχει σήμα εισόδου, κλιματισμό εισόδου και κατώφλι, πύλη AND, μετρητή ή μανδάλωση, ακριβή βάση χρόνου ή ρολόι, διαχωριστικά δεκαετιών, flip-flop και οθόνη.
Διάγραμμα μπλοκ μετρητή συχνότητας
Εισαγωγή
Όταν το σήμα εισόδου με υψηλή αντίσταση εισόδου και αντίσταση χαμηλής εξόδου εφαρμόζεται σε αυτόν τον μετρητή, τότε θα τροφοδοτηθεί στον ενισχυτή για να μετατρέψει το σήμα σε τετράγωνο ή ορθογώνιο κύμα για επεξεργασία εντός του ψηφιακού κυκλώματος. Το σήμα εισόδου ρυθμίζεται και ενισχύεται χρησιμοποιώντας τις συνθήκες εισόδου και τα κατώφλια. Σε αυτό το στάδιο, η σκανδάλη Schmitt χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της μέτρησης πρόσθετων παλμών που σημειώθηκαν λόγω θορύβου στις άκρες. Για να μειωθεί η μέτρηση επιπλέον παλμών, μπορεί να ελεγχθεί το επίπεδο ενεργοποίησης και η ευαισθησία του μετρητή.
Ρολόι (Ακριβής βάση χρόνου)
Το ρολόι ή η ακριβής χρονική βάση είναι απαραίτητη για την παραγωγή διαφόρων σημάτων χρονισμού σε ακριβή χρονικά διαστήματα. Χρησιμοποιεί ένα ταλαντωτής κρυστάλλου με υψηλή ποιότητα για ελεγχόμενα και ακριβή σήματα χρονισμού. Το ρολόι εφαρμόζεται σε διαχωριστικά δεκαετιών.
Διαχωριστικά δεκαετιών και Flip-Flop
Οι παλμοί που παράγονται από το εισερχόμενο σήμα και το σήμα ρολογιού τροφοδοτούνται στους διαχωριστές της δεκαετίας για να διαιρέσουν το σήμα ρολογιού και η έξοδος δίνεται στο flip-flop για να παράγει παλμό ενεργοποίησης για το κύριο ΚΑΙ πύλη .
Πύλη
Ο ακριβής παλμός ενεργοποίησης από το flip-flop και τη διαδρομή των παλμών από το σήμα εισόδου εφαρμόζεται στην πύλη (πύλη AND) για την παραγωγή μιας σειράς παλμών σε ακριβές χρονικό διάστημα. Εάν το σήμα εισόδου / εισερχόμενο σήμα είναι 1 MHZ και για την πύλη 1 δευτερολέπτου πρέπει να ανοίξει, τότε 1 εκατομμύριο παλμοί παράγονται ως προκύπτον σήμα εξόδου.
Μετρητής ή μανδάλωση
Η έξοδος της πύλης τροφοδοτείται στον μετρητή για να μετρήσει τους αριθμούς παλμών που προέκυψαν από το σήμα εισόδου. Το μάνδαλο χρησιμοποιείται για να συγκρατεί το σήμα εξόδου ενώ εμφανίζει τα σχήματα, εν τω μεταξύ, ο μετρητής μετρά τους παλμούς. Θα έχει 10 στάδια για να μετρήσει και να κρατήσει τους παλμούς.
Απεικόνιση
Η έξοδος του μετρητή και του μανδάλου δίδονται στην οθόνη για να παρέχουν την έξοδο σε αναγνώσιμη μορφή. Εμφανίζεται η συχνότητα του σήματος εξόδου. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες οθόνες είναι LCD ή LED. Δεδομένου ότι θα υπάρχει ένα ψηφίο για κάθε μετρητή δεκαετίας και οι σχετικές πληροφορίες εμφανίζονται στην οθόνη.
Διάγραμμα κυκλώματος μετρητή συχνότητας
Το διάγραμμα κυκλώματος αυτού μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας δύο χρονοδιακόπτες, μετρητές, 8051 μικροελεγκτές, πιθανούς αντιστάτες, γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων , και οθόνη LCD . Το διάγραμμα βασικού κυκλώματος φαίνεται παρακάτω.
Διάγραμμα κυκλώματος με χρήση χρονομέτρων
Ο μετρητής συχνοτήτων χρησιμοποιεί χρονόμετρο IC 555 για να παρέχει σήματα ρολογιού σε ακριβές χρονικό διάστημα ενός δευτερολέπτου. Το Arduino UNO χρησιμοποιείται ως γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων. Ενα Χρονόμετρο IC 555 και η γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων μπορεί να διαμορφωθεί ως ασυμβίβαστος πολυ-δονητής . Η οθόνη LCD 16 × 2 χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της συχνότητας του σήματος εξόδου σε Hertz.
Το κύκλωμα αυτού μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας χρονοδιακόπτη IC 555 και χρονοδιακόπτη / μετρητή 8051 μικροελεγκτών. Για τη δημιουργία των ταλαντευόμενων σημάτων με κύκλο λειτουργίας (99%) με την υψηλότερη χρονική περίοδο του σήματος εξόδου, χρησιμοποιείται ο χρονοδιακόπτης IC 555. Το κατώφλι και οι αντιστάσεις εκφόρτισης μπορούν να ρυθμιστούν για να λάβουν την επιθυμητή τιμή του κύκλου λειτουργίας. Ο τύπος για τον κύκλο εργασίας είναι D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2).
Ο χρονοδιακόπτης / μετρητής 8051 μικροελεγκτών χρησιμοποιείται για τη δημιουργία της συχνότητας του παλμού στο Hertz. Επειδή το 8051 έχει δύο χρονοδιακόπτες ενεργεί ως χρονοδιακόπτης 0 και χρονοδιακόπτης 1 και λειτουργεί στη λειτουργία 0 και τη λειτουργία 1. Ο χρονοδιακόπτης 0 χρησιμοποιείται για την παραγωγή χρονικής καθυστέρησης. Οι παλμοί που εξέρχονται από τη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων μετράται χρησιμοποιώντας το χρονόμετρο 1.
Ο σχεδιασμός κυκλώματος του μετρητή συχνοτήτων χρησιμοποιώντας χρονοδιακόπτη IC 555 φαίνεται παρακάτω.
Μετρητής συχνότητας με χρήση χρονοδιακόπτη IC 555
Αρχή λειτουργίας κυκλώματος μετρητή συχνότητας
Οι παλμοί που παράγονται από τη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων τροφοδοτούνται στον μετρητή / χρονοδιακόπτη του 8051. Λειτουργεί με δύο τρόπους για να δημιουργήσει χρονική καθυστέρηση και να μετρήσει τους παλμούς. Ο μετρητής / χρονοδιακόπτης 8051 μετρά τους αριθμούς παλμών από το σήμα εισόδου σε ένα χρονικό διάστημα. Η έξοδος από τον μετρητή δίνεται στην οθόνη LCD 16 × 2 για την εμφάνιση της συχνότητας του σήματος (αριθμός κύκλων / δευτερόλεπτο) σε Hz σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας του μετρητή συχνότητας.
Εργασία μετρητή συχνότητας
Η λειτουργία του μετρητή συχνότητας μπορεί να εξηγηθεί από το παραπάνω διάγραμμα κυκλώματος. Ο παλμός που παράγεται από τη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων ( Arduino UNO ) δίνεται στον πείρο 3.5 (θύρα 3) των 8051 μικροελεγκτών. Το Pin 3.5 of 8051 λειτουργεί ως χρονοδιακόπτης 1 και έχει διαμορφωθεί ως μετρητής. Το TCON TR1 bit μπορεί να ρυθμιστεί σε HIGH και LOW για να μετρήσει τους παλμούς. Η τελική μέτρηση αποθηκεύεται σε καταχωρητές TH1 και TL1 (χρονοδιακόπτης 1). Η συχνότητα του παλμού μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο,
F = (TH1 X 256) + TL1
Για να μετατρέψετε τις τιμές του παλμού σε hertz, η προκύπτουσα τιμή πολλαπλασιάζεται επί 10, δηλαδή, συχνότητα σε κύκλους ανά δευτερόλεπτο. Μετά από μερικούς υπολογισμούς στο μετρητή συχνότητας, η συχνότητα του παλμού εμφανίζεται σε LCD 16 × 2.
Τύποι μετρητή συχνότητας
Η συχνότητα του παλμού μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας δύο τύπους μετρητών συχνότητας. Αυτοί είναι,
- Μετρητής συχνότητας άμεσης μέτρησης
- Μετρητής αμοιβαίας συχνότητας.
Μετρητής συχνότητας άμεσης μέτρησης
Αυτή είναι μια από τις απλούστερες μεθόδους μέτρησης της συχνότητας ενός παλμού εισόδου. Μετά τη μέτρηση των αριθμών κύκλων του παλμού εισόδου ανά δευτερόλεπτο, η συχνότητα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας ένα απλό κύκλωμα μετρητή. Αυτή η συμβατική μέθοδος περιορίζεται για τη μέτρηση της ανάλυσης χαμηλής συχνότητας. Για να έχετε την υψηλότερη ανάλυση, ο χρόνος πύλης μπορεί να επεκταθεί. Για παράδειγμα, για τη μέτρηση της ανάλυσης σε 1MHZ, τότε απαιτείται χρονική περίοδος 1000 δευτερολέπτων για τη μέτρηση ταυτόχρονα.
Αμοιβαίος μετρητής συχνότητας
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για να ξεπεραστούν τα μειονεκτήματα της μεθόδου άμεσης μέτρησης. Μετρά τη χρονική περίοδο του παλμού εισόδου αντί να υπολογίζει τον αριθμό κύκλων ανά δευτερόλεπτο. Η συχνότητα του παλμού μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας F = 1 / T. Η τελική ανάλυση συχνότητας εξαρτάται από τη χρονική ανάλυση και ανεξάρτητα από τη συχνότητα εισόδου. Μπορεί να μετρήσει τη χαμηλή συχνότητα στην υψηλότερη ανάλυση πολύ γρήγορα και μειώνει το θόρυβο προσαρμόζοντας το επίπεδο σκανδάλης. Μετρά τη χρονική περίοδο του παλμού εισόδου (περιέχει αρκετούς κύκλους) και διατηρεί επαρκή ανάλυση χρόνου. Αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί με χαμηλό κόστος.
Οι άλλοι τύποι μετρητών συχνοτήτων είναι
- Ο μετρητής συχνότητας πάγκου χρησιμοποιείται για εξοπλισμό δοκιμών ηλεκτρονικών
- Ο μετρητής συχνότητας PXI εμφανίζει τη συχνότητα σε μορφή PXI και χρησιμοποιείται για συστήματα ελέγχου και ελέγχου.
- Μετρητής συχνότητας χειρός
- Μετρητής συχνότητας χρησιμοποιώντας ψηφιακό πολύμετρο
- Μετρητής πάνελ
Πλεονεκτήματα
ο πλεονεκτήματα του μετρητή συχνότητας είναι
- Μετρά τη συχνότητα του παλμού που παράγεται από τη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων σε ακριβές χρονικό διάστημα.
- Αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μέτρηση της συχνότητας εντός του εύρους RF
- Αυτοί οι μετρητές παρέχουν ακριβείς τιμές συχνότητας πολύ γρήγορα και εύκολα.
- Είναι οικονομικά αποδοτικό ανάλογα με την εφαρμογή.
- Διασφαλίζει ότι όλες οι συχνότητες μεταδίδονται εντός των καθορισμένων ζωνών.
Εφαρμογές
ο εφαρμογές μετρητή συχνότητας είναι
- Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συχνότητας του παλμού που λαμβάνεται από τη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων.
- Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της συχνότητας του παλμού με μεγάλη ακρίβεια
- Μετρά τη συχνότητα του εισερχόμενου σήματος στο ο πομπός και δέκτη σε μια γραμμή
- Χρησιμοποιείται σε μεταδόσεις δεδομένων λόγω του παλμού του ρολογιού.
- Η συχνότητα ενός ταλαντωτή μπορεί να μετρηθεί
- Χρησιμοποιείται σε RF Range
- Ανιχνεύει τη συχνότητα μετάδοσης δεδομένων υψηλής ισχύος
Συχνές ερωτήσεις
1). Ποια είναι η μονάδα συχνότητας;
Η συχνότητα του σήματος μετράται σε Hertz (HZ)
2). Ποια είναι η χρήση ενός μετρητή συχνότητας;
Αυτά χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ακριβούς συχνότητας ενός σήματος που παράγεται από μια γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων ή από έναν ταλαντωτή.
3). Τι είδους μετρητές χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση υψηλών συχνοτήτων;
Οι σύγχρονοι και ασύγχρονοι μετρητές χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των υψηλών συχνοτήτων.
4). Τι εννοείς με τον μετρητή mod;
Ο μετρητής Mod ή μετρητής συντελεστή ορίζεται ως ο αριθμός των καταστάσεων ότι ο μετρητής μετρά τον παλμό διαδοχικά εφαρμόζοντας ένα σήμα ρολογιού.
5). Ποιες είναι οι δύο μέθοδοι μετρητή συχνότητας;
Οι μέθοδοι είναι άμεση μέτρηση και αμοιβαία
Έτσι, αυτό αφορά τον ορισμό, διάγραμμα μπλοκ, διάγραμμα κυκλώματος, σχεδιασμό κυκλώματος, αρχή λειτουργίας, εργασία, τύπους, πλεονεκτήματα και εφαρμογές του μετρητή συχνότητας . Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι τα μειονεκτήματα ενός μετρητή συχνοτήτων;
