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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Курящая мама вредит будущему ребенку 02.09.2013 Ученые выяснили, каким образом никотин, употребляемый беременной женщиной, влияет на ее потомство. Оказывается, никотин не только способствует привыканию и тяге к курению у ребенка, но и приводит к склонности вести нездоровый образ жизни. Общеизвестно, что курение во время беременности меняет процесс развития мозга плода и повышает риск преждевременных родов, низкого веса при рождении и выкидыша. Кроме того, известно, что пренатальное воздействие никотина увеличивает вероятность употребления табака и никотиновой зависимости в дальнейшей жизни ребенка, но до сих пор механизмы влияния никотина на еще не родившегося человека оставались неясными. Для того, чтобы раскрыть эти механизмы, нейробиологи из Университета Рокфеллера вводили беременным крысам малые дозы никотина, для беременной женщины соответствующие одной выкуренной сигарете в день. Ученые исследовали мозг и поведение потомства крыс и теперь понятно, почему люди, подвергшиеся воздействию никотина в утробе матери, с большей вероятностью становятся курильщиками. Кроме того, обнаружились и другие очень серьезные негативные побочные эффекты. Оказывается, никотин увеличивает количество конкретных типов нейронов в миндалине и гипоталамусе. Клетки данных участков мозга вырабатывают орексин, энкефалины и меланин-обогатительные гормоны, проще говоря, нейропептиды, которые отвечают за стимуляцию аппетита и увеличивают потребление пищи. При воздействии никотина в утробе матери, в мозге формируется большее количество клеток, вырабатывающих данные гормоны. В результате, подрастающее поколение не только более склонно к употреблению никотина, но и предпочитает есть больше жирной еды и употреблять больше алкоголя. Таким образом, воздействие никотина в утробе матери стимулирует нездоровый аппетит потомства, которое в итоге склонно к чрезмерному потреблению никотина, наркотических веществ, алкоголя и жирной пищи. Фактически, одна выкуренная сигарета в день или аналогичная доза никотина, полученная с пластырем или электронной сигаретой, приводит к тому, что мать "программирует" организм своего ребенка на неблагополучное развитие. Бороться с этой врожденной особенностью очень трудно, для этого необходима сильная воля самого "пострадавшего" подростка и соответствующая окружающая среда, где нормой является только здоровый образ жизни. К сожалению, в подростковом возрасте эти два фактора обычно в большом дефиците. Ранее, эти же ученые обнаружили, что чрезмерное употребление жирной пищи при беременности также формирует у будущего потомства вредную склонность к перееданию. В общем следует констатировать, что беременность - это большая ответственность, чем полагают некоторые люди.

Другие интересные новости:

▪ Чем поливают огороды

▪ Монблан опять подрос

▪ Бесшовные 3D-трансплантаты кожи

▪ Пищевые датчики на основе бумаги и графена

▪ Двухдиапазонный высокоскоростной повторитель ASUS RP-AC87

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Ты и убогая, ты и обильная. Крылатое выражение

▪ статья Какой текст легче читается? Подробный ответ

▪ статья Разделка в металлолом вагонов, исключенных из инвентаря. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Цветные цементы. Простые рецепты и советы

▪ статья Активный ответвитель аудио сигнала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026