Nell'elettronica digitale, contatori sono usati per contare il numero di impulsi o eventi che si sono verificati. I contatori memorizzano i dati e sono costituiti da un gruppo di infradito con un segnale di clock applicato. I contatori sono in grado di misurare la frequenza e il tempo insieme al processo di conteggio. Questi possono incrementare gli indirizzi di memoria in base all'applicazione. I contatori sono divisi in due tipi: contatori sincroni e contatori asincroni. La 'mod' del contatore indica che il numero di stati deve essere applicato prima di contare gli impulsi. Questi sono utilizzati in varie applicazioni digitali come convertitori da analogico a digitale, orologi digitali, divisori di frequenza, circuiti timer e molti altri. Questo articolo è interamente dedicato al frequenzimetro.
Cos'è il frequenzimetro?
Definizione: Gli strumenti di prova a cui sono associati una vasta gamma di frequenze radio che la frequenza e il tempo dei segnali digitali sono chiamati contatori di frequenza. Questi sono in grado di misurare con precisione la frequenza e il tempo di segnali digitali ripetuti. Questi sono anche noti come frequenzimetri, utilizzati per misurare la frequenza e il tempo dell'onda quadra e degli impulsi di ingresso. Questi sono utilizzati in varie applicazioni con gamma RF. Questi contatori utilizzano Prescaler per ridurre la frequenza e azionare il circuito digitale. La frequenza dei segnali digitali o analogici viene visualizzata sul suo display in HZ.
Contatore di frequenza
Quando il numero di impulsi o eventi si è verificato in un determinato periodo di tempo, il contatore conta gli impulsi e li trasferisce al contatore di frequenza per visualizzare la gamma di frequenza degli impulsi e il contatore viene impostato a zero. È molto facile da usare e misurare la frequenza e viene visualizzato in formato digitale. Questi sono disponibili a tariffe convenienti con maggiore precisione.
Diagramma a blocchi
Il diagramma a blocchi del contatore di frequenza contiene il segnale di ingresso, il condizionamento dell'ingresso e la soglia, il gate AND, il contatore o il latch, la base dei tempi o il clock accurati, i divisori a decadi, il flip-flop e il display.
Diagramma a blocchi del contatore di frequenza
Ingresso
Quando il segnale di ingresso con alta impedenza di ingresso e bassa impedenza di uscita viene applicato a questo contatore, verrà inviato all'amplificatore per convertire il segnale in un'onda quadra o rettangolare per l'elaborazione all'interno del circuito digitale. Il segnale di ingresso viene tamponato e amplificato utilizzando le condizioni di ingresso e le soglie. In questa fase, il trigger di Schmitt viene utilizzato per controllare il conteggio di impulsi aggiuntivi avvenuti a causa del rumore ai bordi. Per ridurre il conteggio di impulsi aggiuntivi, è possibile controllare il livello di trigger e la sensibilità del contatore.
Orologio (base temporale accurata)
L'orologio o una base temporale precisa sono necessari per produrre vari segnali di temporizzazione a intervalli di tempo precisi. Utilizza un file oscillatore a cristallo con alta qualità per segnali di temporizzazione controllati e precisi. L'orologio viene applicato ai divisori di decadi.
Divisori decennali e flip-flop
Gli impulsi generati dal segnale in ingresso e dal segnale di clock vengono inviati ai divisori a decine per dividere il segnale di clock e l'uscita viene data al flip-flop per produrre un impulso di abilitazione per il E cancello .
cancello
L'accurato impulso di abilitazione dal flip-flop e il treno di impulsi dal segnale di ingresso vengono applicati alla porta (porta AND) per produrre una serie di impulsi in un preciso intervallo di tempo. Se il segnale di ingresso / segnale in ingresso è a 1 MHZ e per il gate di 1 secondo deve essere aperto, viene prodotto 1 milione di impulsi come segnale di uscita risultante.
Counter o Latch
L'uscita del gate viene inviata al contatore per contare il numero di impulsi che si sono verificati dal segnale di ingresso. Il latch viene utilizzato per trattenere il segnale di uscita durante la visualizzazione delle cifre, nel frattempo il contatore conta gli impulsi. Avrà 10 fasi per contare e trattenere gli impulsi.
Schermo
L'output del contatore e il latch vengono forniti al display per fornire l'output in un formato leggibile. Viene visualizzata la frequenza del segnale di uscita. I display più comunemente usati sono LCD o LED. Poiché ci sarà una cifra per ogni contatore di decadi e le relative informazioni vengono visualizzate sul display.
Schema del circuito del contatore di frequenza
Lo schema circuitale di questo può essere fatto utilizzando due timer, contatori, microcontrollori 8051, resistori potenziali, generatore di onde quadre , e display LCD . Lo schema del circuito di base è mostrato di seguito.
Schema del circuito utilizzando i timer
Il contatore di frequenza utilizza il timer IC 555 per fornire segnali di clock a un intervallo di tempo preciso di un secondo. Arduino UNO viene utilizzato come generatore di onde quadre. Un Timer IC 555 e il generatore di onde quadre possono essere configurati come file multivibratore astabile . Il display LCD 16 × 2 viene utilizzato per visualizzare la frequenza del segnale di uscita in Hertz.
Il circuito di questo può essere fatto utilizzando il timer IC 555 e il timer / contatore dei microcontrollori 8051. Per generare i segnali oscillanti con un ciclo di lavoro (99%) con il periodo di tempo più elevato del segnale di uscita, viene utilizzato il timer IC 555. La soglia e le resistenze di scarica possono essere regolate per ottenere un valore desiderato del ciclo di lavoro. La formula per il ciclo di lavoro è D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2).
Il timer / contatore dei microcontrollori 8051 viene utilizzato per generare la frequenza dell'impulso in Hertz. Poiché l'8051 ha due timer, funge da timer 0 e timer 1 e funziona in modalità 0 e 1. Il timer 0 viene utilizzato per produrre un ritardo. Gli impulsi in uscita dal generatore di onde quadre vengono contati utilizzando il timer 1.
Di seguito è mostrato il progetto del circuito del contatore di frequenza che utilizza il timer IC 555.
Contatore di frequenza con timer IC 555
Principio di funzionamento del circuito del contatore di frequenza
Gli impulsi generati dal generatore di onde quadre vengono inviati al contatore / timer dell'8051. Funziona in due modalità per generare ritardi e contare gli impulsi. Il contatore / timer dell'8051 conta il numero di impulsi dal segnale di ingresso in un intervallo di tempo. L'uscita dal contatore è data al display LCD 16 × 2 per visualizzare la frequenza del segnale (numero di cicli / secondo) in Hz in un particolare intervallo di tempo. Questo è il principio di funzionamento del frequenzimetro.
Contatore di frequenza funzionante
Il funzionamento del frequenzimetro può essere spiegato dallo schema elettrico sopra. L'impulso generato dal generatore di onde quadre ( Arduino UNO ) viene assegnato al pin 3.5 (porta 3) dei microcontrollori 8051. Il pin 3.5 di 8051 funge da timer 1 e configurato come contatore. Il bit TCON TR1 può essere impostato su HIGH e LOW per contare gli impulsi. Il conteggio finale viene memorizzato nei registri TH1 e TL1 (timer 1). La frequenza dell'impulso può essere calcolata utilizzando la formula,
F = (TH1 X 256) + TL1
Per convertire i valori dell'impulso in hertz, il valore risultante viene moltiplicato per 10, ovvero la frequenza in cicli al secondo. Dopo alcuni calcoli all'interno del frequenzimetro, la frequenza dell'impulso viene visualizzata sul display LCD 16 × 2.
Tipi di contatore di frequenza
La frequenza dell'impulso può essere misurata utilizzando due tipi di contatori di frequenza. Sono,
- Contatore di frequenza di conteggio diretto
- Contatore di frequenza reciproco.
Contatore di frequenza a conteggio diretto
Questo è uno dei metodi più semplici per misurare la frequenza di un impulso in ingresso. Dopo aver contato il numero di cicli dell'impulso di ingresso al secondo, la frequenza può essere calcolata utilizzando un semplice circuito contatore. Questo metodo convenzionale è limitato a misurare la risoluzione a bassa frequenza. Per ottenere la massima risoluzione, il tempo di gate può essere ampliato. Ad esempio, per misurare la risoluzione a 1 MHZ, è necessario un periodo di tempo di 1000 secondi per misurare contemporaneamente.
Contatore di frequenza reciproco
Questo metodo viene utilizzato per superare gli svantaggi del metodo di conteggio diretto. Misura il periodo di tempo dell'impulso in ingresso invece di calcolare il numero di cicli al secondo. La frequenza dell'impulso può essere calcolata utilizzando F = 1 / T. La risoluzione della frequenza finale dipende dalla risoluzione temporale e indipendente dalla frequenza di ingresso. Può misurare la bassa frequenza alla massima risoluzione molto rapidamente e riduce il rumore regolando il livello di trigger. Misura il periodo di tempo dell'impulso di ingresso (contiene diversi cicli) e mantiene una risoluzione temporale sufficiente. Questo può essere effettuato a basso costo.
Gli altri tipi di contatori di frequenza sono
- Il frequenzimetro da banco viene utilizzato per apparecchiature di prova elettroniche
- Il frequenzimetro PXI visualizza la frequenza in un formato PXI e viene utilizzato per i sistemi di test e controllo.
- Contatore di frequenza portatile
- Contatore di frequenza utilizzando un multimetro digitale
- Misuratore di pannello
Vantaggi
Il vantaggi del frequenzimetro siamo
- Misura la frequenza dell'impulso generato dal generatore di onde quadre in un intervallo di tempo preciso.
- Questi sono ampiamente utilizzati per misurare la frequenza all'interno della gamma RF
- Questi contatori forniscono valori di frequenza accurati molto rapidamente e facilmente.
- È conveniente a seconda dell'applicazione.
- Assicura che tutte le frequenze siano trasmesse entro le bande specificate.
Applicazioni
Il applicazioni del frequenzimetro siamo
- Utilizzato per determinare la frequenza dell'impulso ottenuto dal generatore di onde quadre.
- Utilizzato per misurare la frequenza dell'impulso in modo molto accurato
- Misura la frequenza del segnale in ingresso a il trasmettitore e ricevitore su una linea
- Utilizzato nelle trasmissioni di dati a causa dell'impulso di clock.
- È possibile misurare la frequenza di un oscillatore
- Utilizzato nella gamma RF
- Rileva la frequenza delle trasmissioni di dati ad alta potenza
Domande frequenti
1). Qual è l'unità di frequenza?
La frequenza del segnale è misurata in Hertz (HZ)
2). Qual è l'uso di un frequenzimetro?
Questi vengono utilizzati per misurare la frequenza precisa di un segnale generato da un generatore di onde quadre o da un oscillatore.
3). Che tipo di contatori vengono utilizzati per misurare le alte frequenze?
I contatori sincroni e asincroni vengono utilizzati per misurare le alte frequenze.
4). Cosa intendi per contatore mod?
Il contatore del modulo o il contatore del modulo è definito come il numero di stati in cui il contatore conta l'impulso in sequenza applicando un segnale di clock.
5). Quali sono i due metodi di frequenzimetro?
I metodi sono Conteggio diretto e Reciproco
Quindi, questo riguarda la definizione, lo schema a blocchi, lo schema del circuito, la progettazione del circuito, il principio di funzionamento, il funzionamento, i tipi, i vantaggi e applicazioni del frequenzimetro . Ecco una domanda per te, quali sono gli svantaggi di un frequenzimetro?
