Измерение частоты сигналов с большим периодом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

При измерении частоты сигналов с большим периодом для получения высокой точности и возможности прослеживания динамики процесса необходимо вычислять частоту по значению периода между двумя соседними сигналами от датчика. Значение частоты получается в результате деления некоторой константы на текущее значение периода одновременно с процессом измерения, что важно при исследовании сигналов с изменяющейся частотой, таких, например, как частота сердечных сокращений. Возможность наблюдения процесса аритмии является весьма полезным свойством.

В [1] предложен метод измерения, основанный на принципе кусочно-линейной аппроксимации графика функции у=а/х, где происходит не деление, а вычитание на отрезках аппроксимации графика, что дает значительную абсолютную погрешность измерения. Предлагаемый в данной статье метод позволяет производить непосредственно операцию деления, тем самым получить большую точность.

В основу предлагаемого метода положен принцип счетчика с изменяемой емкостью. Функциональная схема построения такого устройства показана на рис.1.

Рис.1. Функциональная схема

Операция деления а/х происходит следующим образом. В счетчик U2 записывается х число импульсов, приходящих от генератора G1 за один период между двумя соседними сигналами от датчика. Регистр U4 запоминает это значение на время счета. Устройство U1 формирует пачку импульсов, по числу равную значению а, и передает в счетчик U3. При совпадении кодов на выходах счетчика U3 и регистра U4, где записан код числа х, на выходе элемента U5 появится короткий положительный импульс, который сбросит показания счетчика U3. Таким образом, емкость счетчика будет определяться кодом числа х. Данный цикл продолжится, пока не закончится последовательность импульсов с устройства U1. Число импульсов, полученных на выходе элемента U5 за время счета, и будет искомым значением а/х.

Расчет частоты следования импульсов производится по формуле F = 60/Tп, где Тп - период в секундах между двумя импульсами. Нижний предел измерения определяется максимальным значением периода, равным (2n - 1)*t, где (2n - 1) - максимальная емкость счетчика, a dt- дискретность измерения периода, равная 1/fG1. Количество импульсов, вырабатываемых устройством U1, равно 60fG1.

Рис.2. Принципиальная схема (нажмите для увеличения)

Один из вариантов схемотехнической реализации предлагаемого способа показан на рис.2 при n =7 и dt = 0,01 с. Рассмотрим работу устройства при Тп=1с.

При поступлении на вход положительного импульса на выходе элемента DD1.3 образуется короткий отрицательный импульс, который переключит RS-триггер на элементах DD4.2 и DD4.3, и через инвертор DD1.4 установит счетчик DD5 в нулевое состояние. При появлении высокого уровня на выходе DD4.3 начнет работать генератор на элементах DD1.1 и DD1.2, а также прекратится запись в регистры DD7 и DD8, где сохранится значение предыдущего периода. При частоте 102,4 Гц генератора элементах DD2.1, DD2.2 и DD2.3 это значение равно 102.

Формирователь серии импульсов работает следующим образом. Импульсы от генератора на элементах DD1.1, DD1.2 поступают на входы счетчиков DD3 и DD6. При достижении счетчиком DD3 значения 6144 на выходе элемента DD1.4 появится отрицательный импульс, который переключит RS-триггер в исходное состояние, а он, в свою очередь, прекратит работу генератора. Время заполнения счетчика DD3 до значения 6144 и будет определять время счета.

Таким образом, на выходе счетчика DD6 поступит серия из 6144 импульсов. Когда счетчик достигает состояния 102, на выходах всех элементов DD9 и DD10 ("ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ") появится уровень 0, а на выходах элементов DD11 - уровни 1. На выходе элемента DD2.4 сформируется уровень логического нуля, который через инвертор DD4.4 установит счетчик в исходное состояние, после чего запись в него будет продолжена. Следовательно, за 102 импульса, пришедших на счетчик, образуется один импульс сброса, а за 6144 - 60 таких импульсов. Подробно работа счетчика с управляемой емкостью рассмотрена в [2].

Нижний предел измерения равен 49 импульсам в минуту. Верхний предел будет определяться временем счета. При частоте генератора на элементах DD1.1, DD 1.2, равной 120 кГц, время счета равно 0,05 с. Точность и пределы измерения зависят от разрядности устройства и дискретности измерения периода, что позволяет использовать данное устройство в широком диапазоне частот.

Для настройки прибора на вход следует подать сигнал с частотой 1 или 0,5 Гц и подбором резистора R6 установить соответствующие показания устройства индикации. Если при расчете устройства возникает необходимость получения числа импульсов в серии, описываемых более чем двумя двоичными разрядами, вместо элемента DD4.1 нужно будет использовать многовходовый элемент "И-НЕ".

Используя данный метод, можно также строить устройства для деления одной последовательности импульсов на другую.

В предложенном варианте схемотехнического решения микросхемы DD9 - DD11 можно заменить двумя корпусами микросхем К561ИП2. В цепях питания микросхем следует установить два-три блокировочных конденсатора емкостью 0,01 мкФ (на схеме не показаны).

Литература

1. Чекин В. Измерение частоты сигналов с большим периодом. - Радио, 1990,№6, с. 57-59.
2. Псурцев В. Счетчики с асинхронным сбросом. - Радио, 1984, №1, с.33, 34.

Автор: И.Кострюков

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Замок номера открывается смартфоном 29.01.2014 Сеть отелей Starwood Hotels & Resorts Worldwide Inc. планирует поставить новые замки к концу текущего квартала на все номера в двух существующих отелях Aloft Hotel в Манхеттене и Кремниевой долине. Гость отеля должен установить на свой смартфон приложение Starwood, которое и будет заведовать открытием дверей номера. Приложение совместимо со смартфонами под управлением Android версии 4.3 и выше, а также аппаратами Apple начиная с iPhone 4s, посредством Bluetooth. Пока у некоторых есть сомнения касательно того, приживётся ли подобная технология. Основаны подобные мнения на том аспекте, что некоторые люди не любят подобных нововведений или просто желают использовать привычные ключи. Так или иначе, Starwood планирует оснастить все 123 отеля, входящие в данную сеть, подобными замками к концу следующего года. Оговаривая тот момент, что многие заведения сети на самом принадлежат иным владельцам, лишь используя бренд Starwood, генеральный директор Ван Пашин (Van Paaschen) заверил, что инвестиции для подобной модернизации понадобятся незначительные, а сама компания Starwood возьмёт на себя основную часть затрат. Кроме этого было уточнено, что замки работают на собственным батареях и не зависят от компьютерной системы отеля, а персонал заведения получает автоматические уведомления, когда заряд батареи на исходе.

Другие интересные новости:

▪ Вечная флешка Machdyne

▪ Дети учатся лгать, чтобы оправдывать ожидания взрослых

▪ Южный телескоп

▪ SSD-накопитель MSI SPATIUM M570 на PCIe 5.0

▪ Умная футболка YouCare 5G

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Куда кривая вывезет. Крылатое выражение

▪ статья Где курсирует поезд, в который можно сесть автостопом в любой точке его маршрута? Подробный ответ

▪ статья Музейный смотритель. Должностная инструкция

▪ статья Термодинамический преобразователь солнечной энергии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Симметричный преобразователь уровня - стабилизатор напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025