Вимірювання частоти сигналів із великим періодом. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Вимірювання частоти сигналів із великим періодом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

При вимірі частоти сигналів з більшим періодом для отримання високої точності та можливості простежування динаміки процесу необхідно обчислювати частоту значення періоду між двома сусідніми сигналами від датчика. Значення частоти виходить в результаті поділу деякої константи на поточне значення періоду одночасно з процесом вимірювання, що важливо при дослідженні сигналів із частотою, що змінюється, таких, наприклад, як частота серцевих скорочень. Можливість спостереження процесу аритмії є дуже корисною властивістю.

У [1] запропоновано метод виміру, заснований на принципі кусково-лінійної апроксимації графіка функції у=а/х, де відбувається не розподіл, а віднімання на відрізках апроксимації графіка, що дає значну абсолютну похибку вимірювання. Пропонований у цій статті метод дозволяє проводити безпосередньо операцію поділу, тим самим отримати більшу точність.

В основу запропонованого методу покладено принцип лічильника зі змінною ємністю. Функціональна схема побудови такого пристрою показано на рис.1.

Вимірювання частоти сигналів із великим періодом
Рис.1. Функціональна схема

Операція поділу а/г відбувається в такий спосіб. У лічильник U2 записується число імпульсів, що приходять від генератора G1 за один період між двома сусідніми сигналами від датчика. Регістр U4 запам'ятовує це значення під час рахунку. Пристрій U1 формує пачку імпульсів, за кількістю рівну значенню а і передає в лічильник U3. При збігу кодів на виходах лічильника U3 та регістру U4, де записаний код числа х, на виході елемента U5 з'явиться короткий позитивний імпульс, який скине показання лічильника U3. Таким чином, ємність лічильника визначатиметься кодом числа х. Цей цикл продовжиться, доки не закінчиться послідовність імпульсів із пристрою U1. Число імпульсів, отриманих на виході елемента U5 за час рахунку, і буде шуканим значенням а/г.

Розрахунок частоти слідування імпульсів проводиться у разі формулі F = 60/Tп, де Тп - період секундах між двома імпульсами. Нижня межа вимірювання визначається максимальним значенням періоду, рівним (2n - 1)*t, де (2n - 1) - максимальна ємність лічильника, a dt - дискретність вимірювання періоду, що дорівнює 1/fG1. Кількість імпульсів, що виробляються пристроєм U1, дорівнює 60fG1.

Рис.2. Принципова схема (натисніть , щоб збільшити)

Один із варіантів схемотехнічної реалізації запропонованого способу показаний на рис.2 при n = 7 і dt = 0,01 с. Розглянемо роботу пристрою за Тп=1с.

При надходженні на вхід позитивного імпульсу на виході елемента DD1.3 утворюється короткий негативний імпульс, який перемкне RS-тригер на елементах DD4.2 та DD4.3, і через інвертор DD1.4 встановить лічильник DD5 в нульовий стан. При появі високого рівня на виході DD4.3 почне працювати генератор на елементах DD1.1 та DD1.2, а також припиниться запис у регістри DD7 та DD8, де збережеться значення попереднього періоду. При частоті 102,4 Гц генератора елементах DD2.1, DD2.2 та DD2.3 це значення дорівнює 102.

Формувач серії імпульсів працює в такий спосіб. Імпульси від генератора на елементах DD1.1, DD1.2 надходять на входи лічильників DD3 та DD6. При досягненні лічильником DD3 значення 6144 на виході елемента DD1.4 з'явиться негативний імпульс, який перемкне RS-тригер у вихідний стан, а він у свою чергу припинить роботу генератора. Час заповнення лічильника DD3 до значення 6144 і визначатиме час рахунку.

Таким чином, на виході лічильника DD6 надійде серія з 6144 імпульсів. Коли лічильник досягає стану 102, на виходах всіх елементів DD9 і DD10 ("ВИКЛЮЧНЕ АБО") з'явиться рівень 0, а на виходах елементів DD11 - рівні 1. На виході елемента DD2.4 сформується рівень логічного нуля, який через інвертор DD4.4 встановить лічильник у вихідний стан, після чого запис до нього буде продовжено. Отже, за 102 імпульси, що прийшли на лічильник, утворюється один імпульс скидання, а за 6144 – 60 таких імпульсів. Докладно роботу лічильника з керованою ємністю розглянуто в [2].

Нижня межа вимірювання дорівнює 49 імпульсів за хвилину. Верхня межа визначатиметься часом рахунку. При частоті генератора на елементах DD1.1, DD 1.2, що дорівнює 120 кГц, час рахунку 0,05 с. Точність та межі вимірювання залежать від розрядності пристрою та дискретності вимірювання періоду, що дозволяє використовувати цей пристрій у широкому діапазоні частот.

Для налаштування приладу на вхід слід подати сигнал із частотою 1 або 0,5 Гц та підбором резистора R6 встановити відповідні показання пристрою індикації. Якщо при розрахунку пристрою виникає необхідність отримання числа імпульсів у серії, що описуються більш ніж двома двійковими розрядами, замість елемента DD4.1 потрібно використовувати багатовхідний елемент "І-НЕ".

Використовуючи даний метод, можна будувати пристрої для поділу однієї послідовності імпульсів на іншу.

У запропонованому варіанті схемотехнічного рішення мікросхеми DD9 - DD11 можна замінити двома корпусами мікросхем К561ІП2. У ланцюгах живлення мікросхем слід встановити два-три блокувальні конденсатори ємністю 0,01 мкФ (на схемі не показані).

література

Чекін В. Вимір частоти сигналів з великим періодом. - Радіо, 1990, №6, с. 57-59.
Псурцев В. Лічильники з асинхронним скиданням. - Радіо, 1984 №1, с.33, 34.

Автор: І.Кострюков

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Тривимірне УЗД 11.06.2007

Німецькі програмісти пропонують дешевий спосіб отримання тривимірних зображень за допомогою звичайного пристрою для УЗД.

Багато чого цікавого можна розглянути всередині тіла людини за допомогою ультразвуку – починаючи від каменів у нирках та закінчуючи пухлинами. Однак звичайний прилад будує двовимірну картинку. А хірургу для планування операції було б корисно подивитися на об'ємне зображення тієї ж самої пухлини.

Такі прилади з'явилися в 90-х роках, коштують дуже дорого, більше 50 тисяч євро, і дозволити собі це обладнання може тільки багата клініка в багатій країні. Вчені ж із Фраунгоферівського інституту біомедичної техніки придумали, як зробити те саме за 400 євро.

"Ми оснастили звичайний ультразвуковий прилад інерційними датчиками, які можуть точно вказувати положення та орієнтацію випромінювача, - каже керівник проекту доктор Урс Шнайдер. - Зазвичай їхня чутливість невелика, помилка вимірювання координати досягає десяти градусів. Однак за допомогою спеціального алгоритму вдалося знизити її вдесятеро. Це особливо стане в нагоді у Східній Європі: її жителі теж зможуть скористатися найкращими методами діагностики.Система, яка складається з маленького пристрою та програмного забезпечення до нього, вже до кінця року буде готова до продажу, і тоді можна буде легко модернізувати існуючі прилади для УЗД так , щоб за допомогою їх будувати об'ємні зображення".

Інші цікаві новини:

▪ З мишею наперевагу

▪ Чайні пакетики небезпечні для людини

▪ Еластичний акумулятор, що заряджається від людського поту

▪ Щитовидка у желе

▪ Розумні ліки зі штучною ДНК

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ І тут з'явився винахідник (ТРВЗ). Добірка статей

▪ стаття Хоч кілок на голові тіши. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке горілка? Детальна відповідь

▪ стаття Гледича колюча. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Універсальний блок захисту АС. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Механічна картонна коробка для заміни карток. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт