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:

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Распознавание людей на расстоянии по сердцебиению 30.06.2019 Биометрическая идентификация уже стала частью повседневной жизни - дактилоскопические датчики есть даже в бюджетных моделях смартфонов. Существуют системы, построенные на распознавании лиц, походки и рисунка вен. Однако некоторые из них требуют близкого контакта с человеком, в другие не могут похвастать высокой точностью. Оба недостатка устранены в разработке под названием Jetson, выполненной по заказу Пентагона. Jetson использует инфракрасный лазер, чтобы фиксировать сердцебиение. Дело в том, что сердцебиение уникально как отпечатки пальцев и его невозможно изменить. Jetson работает на расстоянии до 200 м и справляется со своей задачей даже сквозь легкую одежду. В хороших условиях точность идентификации превышает 95%. К сожалению, теплая одежда является для Jetson непреодолимым препятствием. К тому же, на сбор данных для анализа необходимо около 30 секунд, в течение которых человек должен быть сравнительно неподвижен. Наконец, для распознавания необходим образец, то есть узнать человека Jetson может только в том случае, если его "кардиоотпечаток" уже есть в базе данных. Впрочем, даже если военные или спецслужбы сочтут технологию неподходящей для их целей, можно надеяться, что наработки, накопленные при создании Jetson, найдут применение в медицине.

Другие интересные новости:

▪ Редкие земли с океанского дна

▪ Стволовые клетки - генераторы волосяных луковиц

▪ К вопросу о трансгенных продуктах

▪ Рисовый гель

▪ Ультракороткофокусный проектор Fengmi Laser TV C3

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Устройства защитного отключения. Подборка статей

▪ статья Фукидид. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое поп-арт? Подробный ответ

▪ статья Средства пожарно-технической защиты и средства тушения пожаров

▪ статья DDS генератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сигнализатор перекоса фаз. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025