Pomiar częstotliwości sygnałów o dużym okresie. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Pomiar częstotliwości sygnałów o dużym okresie. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

Komentarze do artykułu

Podczas pomiaru częstotliwości sygnałów o długim okresie, aby uzyskać dużą dokładność i możliwość śledzenia dynamiki procesu, konieczne jest obliczenie częstotliwości z wartości okresu między dwoma sąsiednimi sygnałami z czujnika. Wartość częstotliwości uzyskuje się dzieląc pewną stałą przez aktualną wartość okresu w trakcie procesu pomiaru, co jest ważne przy badaniu sygnałów o zmiennej częstotliwości, takich jak tętno. Bardzo przydatną funkcją jest możliwość obserwacji przebiegu arytmii.

W [1] zaproponowano metodę pomiaru opartą na zasadzie odcinkowej aproksymacji liniowej wykresu funkcji y=a/x, gdzie nie ma dzielenia, lecz odejmowanie na odcinkach aproksymacji wykresu, co daje znaczną bezwzględny błąd pomiaru. Zaproponowana w tym artykule metoda pozwala na bezpośrednie wykonanie operacji dzielenia, uzyskując w ten sposób większą dokładność.

Zaproponowana metoda opiera się na zasadzie licznika o zmiennej pojemności. Schemat funkcjonalny budowy takiego urządzenia przedstawiono na rys.1.

Pomiar częstotliwości sygnałów o długim okresie
Rys.1. Schemat funkcjonalny

Operacja dzielenia a/x przebiega następująco. Licznik U2 rejestruje x liczbę impulsów pochodzących z generatora G1 w jednym okresie między dwoma sąsiednimi sygnałami z czujnika. Rejestr U4 pamięta tę wartość na czas odliczania. Urządzenie U1 generuje impuls impulsów o liczbie równej wartości a i przesyła go do licznika U3. Jeżeli kody na wyjściach licznika U3 i rejestrze U4, w którym zapisany jest kod liczby x, zbiegną się, na wyjściu elementu U5 pojawi się krótki impuls dodatni, który zresetuje licznik U3. Zatem pojemność licznika zostanie określona przez kod liczby x. Cykl ten będzie trwał do zakończenia ciągu impulsów z urządzenia U1. Liczba impulsów otrzymanych na wyjściu elementu U5 w czasie zliczania będzie żądaną wartością a / x.

Częstotliwość powtarzania impulsów oblicza się ze wzoru F = 60/Tp, gdzie Tp to okres w sekundach między dwoma impulsami. Dolną granicę pomiaru wyznacza maksymalna wartość okresu równa (2n - 1) * t, gdzie (2n - 1) to maksymalna pojemność licznika, a dt to dyskretność pomiaru okresu równa 1/fG1. Liczba impulsów generowanych przez urządzenie U1 wynosi 60fG1.

Rys.2. Schemat ideowy (kliknij, aby powiększyć)

Jeden z wariantów realizacji obwodowej proponowanej metody przedstawiono na rys. 2 dla n = 7 i dt = 0,01 s. Rozważmy działanie urządzenia przy Tp=1s.

Po otrzymaniu dodatniego impulsu na wejściu, na wyjściu elementu DD1.3 generowany jest krótki impuls ujemny, który przełącza wyzwalacz RS na elementach DD4.2 i DD4.3, a poprzez falownik DD1.4 ustawia licznik DD5 do zera. Gdy na wyjściu DD4.3 pojawi się stan wysoki, generator rozpocznie pracę na elementach DD1.1 i DD1.2, a także zatrzymany zostanie zapis w rejestrach DD7 i DD8, gdzie wartość poprzedniego okresu zostanie zapisane. Przy częstotliwości 102,4 Hz elementy generatora DD2.1, DD2.2 i DD2.3 wartość ta wynosi 102.

Kształtowanie ciągu impulsów działa w następujący sposób. Impulsy z generatora na elementach DD1.1, DD1.2 podawane są na wejścia liczników DD3 i DD6. Gdy licznik DD3 osiągnie wartość 6144, na wyjściu elementu DD1.4 pojawi się ujemny impuls, który przełączy przerzutnik RS do stanu pierwotnego, a ten z kolei zatrzyma generator. O czasie zliczania będzie decydował czas zapełnienia licznika DD3 do wartości 6144.

Zatem wyjście licznika DD6 otrzyma serię 6144 impulsów. Gdy licznik osiągnie stan 102, na wyjściach wszystkich elementów DD9 i DD10 („EXCLUSIVE OR”) pojawi się poziom 0, a na wyjściach elementów DD11 – poziomy 1. Na wyjściu elementu DD2.4 pojawi się zero logiczne zostanie wygenerowany poziom, który poprzez inwerter DD4.4 ustawi licznik do stanu początkowego, po czym zapis do niego będzie kontynuowany. Dlatego na 102 impulsy, które dotarły do licznika, powstaje jeden impuls resetujący, a na 6144 - 60 takich impulsów. Działanie licznika z regulowaną wydajnością jest szczegółowo omówione w [2].

Dolna granica pomiaru to 49 impulsów na minutę. Górna granica zostanie określona przez czas zliczania. Przy częstotliwości generatora na elementach DD1.1, DD 1.2, równej 120 kHz, czas zliczania wynosi 0,05 s. Dokładność i granice pomiaru zależą od pojemności urządzenia oraz rozdzielczości pomiaru okresu, co umożliwia stosowanie tego urządzenia w szerokim zakresie częstotliwości.

Aby dostroić urządzenie do wejścia należy podać sygnał o częstotliwości 1 lub 0,5 Hz i ustawić odpowiednie wskazania wyświetlacza wybierając rezystor R6. Jeżeli przy obliczaniu urządzenia konieczne stanie się uzyskanie liczby impulsów w szeregu opisanym więcej niż dwiema cyframi binarnymi, zamiast elementu DD4.1 konieczne będzie zastosowanie wielowejściowego „AND-NOT” element.

Za pomocą tej metody możliwe jest również zbudowanie urządzeń do dzielenia jednej sekwencji impulsów na drugą.

W proponowanej wersji rozwiązania obwodów mikroukłady DD9 - DD11 można zastąpić dwoma pakietami mikroukładów K561IP2. W obwodach zasilania mikroukładów należy zainstalować dwa lub trzy kondensatory blokujące o pojemności 0,01 mikrofaradów (nie pokazano na schemacie).

literatura

Chekin V. Pomiar częstotliwości sygnałów z dużym okresem. - Radio, 1990, nr 6, s. 57-59.
Psurtsev V. Liczniki z resetem asynchronicznym. - Radio, 1984, nr 1, s. 33, 34.

Autor: I.Kostryukov

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

iSuppli przewiduje spowolnienie na rynku elektroniki użytkowej 21.06.2006

Choć światowy rynek elektroniki użytkowej pozostaje obecnie w dalszym ciągu pozytywnie rozwinięty, analitycy iSuppli przewidują spowolnienie w 2006 roku, które wyrażą się jego zmniejszeniem do kilku procent.

Jako wyjaśnienie takiego wniosku mogą przyjść na myśl dwa „leżące na powierzchni” fakty – ciągła niezgodność z formatami nośników optycznych o dużej pojemności oraz opóźnienie w premierze konsol do gier nowej generacji, ale tak naprawdę przyczyną kryzysu, zdaniem specjalistów firmy, będą inne przyczyny.

Prawdziwym powodem spowolnienia wzrostu rynku, według iSuppli, będzie produkcja, której przychody spadają tak nieoczekiwanie szybko, że do 2010 roku mogą przerodzić się w straty.

Dalsze obliczenia są oczywiste: mniejsze dochody z produkcji - mniejsza produkcja - mniejsza podaż - spowolnienie wzrostu rynku. Innym powodem może być wzrost oprocentowania kredytów przez banki, co zdaniem ekspertów jest reakcją na niestabilną sytuację w regionie Bliskiego Wschodu.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Mysz komputerowa oceni zdrowie

▪ Dysk GALAX Gamer 240-M.2 PCI-E 2280

▪ Bezprzewodowy głośnik Drifter

▪ Miękki głośnik z nanorurek

▪ Manekin do spokojnego snu

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Dozymetry. Wybór artykułu

▪ artykuł Wzniosłem sobie pomnik nie ręką wykonaną. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Gdzie mogę posłuchać organów, na których grają fale i wiatr? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Velvichi. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł elektryka. Informator

▪ artykuł RDS - struktura sygnału. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn