En electrònica digital, comptadors s’utilitzen per comptar el nombre de pulsacions o esdeveniments que s’han produït. Els comptadors emmagatzemen les dades i es componen d'un grup de xancletes amb un senyal de rellotge aplicat. Els comptadors són capaços de mesurar la freqüència i el temps juntament amb el procés de comptatge. Aquests poden incrementar les adreces de memòria segons l’aplicació. Els comptadors es divideixen en dos tipus: són comptadors síncrons i comptadors asíncrons. El ‘mod’ del comptador indica que s’ha d’aplicar el número d’estats abans de comptar els impulsos. S’utilitzen en diverses aplicacions digitals, com ara convertidors analògics a digitals, rellotges digitals, divisors de freqüència, circuits temporitzadors i molts més. Aquest article tracta sobre el comptador de freqüències.
Què és el comptador de freqüències?
Definició: Els instruments de prova que estan associats a una àmplia gamma de freqüències de ràdio que la freqüència i el temps dels senyals digitals s’anomenen comptadors de freqüències. Aquests són capaços de mesurar amb precisió la freqüència i el temps dels senyals digitals repetits. Aquests també es coneixen com a mesuradors de freqüència, que s’utilitzen per mesurar la freqüència i el temps de les ones quadrades i dels impulsos d’entrada. S’utilitzen diverses aplicacions amb gamma de RF. Aquests comptadors utilitzen Prescaler per reduir la freqüència i operen el circuit digital. La freqüència dels senyals digitals o analògics es mostra a la seva pantalla en HZ.
Comptador de freqüències
Quan el nombre de polsos o esdeveniments es va produir en un període de temps específic, el comptador compta els impulsos i els transfereix al comptador de freqüències per mostrar el rang de freqüències dels polsos i el comptador es posa a zero. És molt fàcil d’utilitzar i mesurar la freqüència i es mostra en format digital. Estan disponibles a preus assequibles amb més precisió.
Diagrama de blocs
El diagrama de blocs del comptador de freqüències conté senyal d’entrada, condicionament d’entrada i llindar, porta d’entrada, comptador o pestell, base de temps o rellotge precisos, divisors de dècades, xanclet i pantalla.
Diagrama de blocs del comptador de freqüències
Entrada
Quan el senyal d’entrada amb alta impedància d’entrada i baixa impedància de sortida s’aplica a aquest comptador, s’alimentarà a l’amplificador per convertir el senyal en una ona quadrada o d’ona rectangular per processar-la dins del circuit digital. El senyal d’entrada es memòria intermèdia i s’amplifica mitjançant les condicions i els llindars d’entrada. En aquesta etapa, s'utilitza el disparador Schmitt per controlar el recompte de polsos addicionals produïts a causa del soroll a les vores. Per reduir el nombre de polsos addicionals, es pot controlar el nivell d’activació i la sensibilitat del comptador.
Rellotge (base de temps precisa)
El rellotge o una base de temps precisa és necessària per produir diversos senyals de temps a intervals de temps precisos. Utilitza un fitxer oscil·lador de cristall amb alta qualitat per a senyals de temps controlats i precisos. El rellotge s’aplica als divisors de dècades.
Divisors i xancletes de la dècada
Els impulsos generats a partir del senyal entrant i del senyal de rellotge s’alimenten als divisors de la dècada per dividir el senyal de rellotge i la sortida es dóna al xanclet per produir pols habilitant per al principal I porta .
Porta
El pols d'activació precís des del xanclet i el tren de polsos del senyal d'entrada s'aplica a la porta (porta AND) per produir una sèrie de polsos a un interval de temps precís. Si el senyal d’entrada / senyal d’entrada és a 1 MHZ i s’hauria d’obrir la porta d’1 segon, es produeixen 1 milió d’impulsos com a senyal de sortida resultant.
Taulell o pestell
La sortida de la porta s’alimenta al comptador per comptar el nombre d’impulsos que es van produir des del senyal d’entrada. El pestell s’utilitza per mantenir el senyal de sortida mentre es mostren les figures, mentre, el comptador compta els impulsos. Tindrà 10 etapes per comptar i mantenir les pulsacions.
Visualització
La sortida del comptador i el pestell es donen a la pantalla per proporcionar la sortida en un format llegible. Es mostra la freqüència del senyal de sortida. Les pantalles més utilitzades són LCD o LED. Com que hi haurà un dígit per cada comptador de dècades i la informació relacionada es mostrarà a la pantalla.
Diagrama del circuit del comptador de freqüències
El diagrama del circuit es pot fer mitjançant dos temporitzadors, comptadors, 8051 microcontroladors, resistències potencials, generador d'ones quadrades , i Pantalla LCD . El diagrama bàsic del circuit es mostra a continuació.
Diagrama de circuits mitjançant temporitzadors
El comptador de freqüències utilitza el temporitzador IC 555 per proporcionar senyals de rellotge a un interval de temps precís d’un segon. Arduino UNO s’utilitza com a generador d’ones quadrades. An Temporitzador IC 555 i el generador d'ones quadrades es pot configurar com a multivibrador astable . La pantalla LCD de 16 × 2 s’utilitza per mostrar la freqüència del senyal de sortida en Hz.
El circuit d'això es pot fer mitjançant l'ús del temporitzador IC 555 i el temporitzador / comptador de microcontroladors 8051. Per generar els senyals oscil·lants amb un cicle de treball (99%) amb el període de temps més alt del senyal de sortida, s’utilitza el temporitzador IC 555. El llindar i les resistències de descàrrega es poden ajustar per obtenir el valor desitjat del cicle de treball. La fórmula del cicle de treball és D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2).
El temporitzador / comptador de 8051 microcontroladors s’utilitza per generar la freqüència del pols en Hz. Com que el 8051 té dos temporitzadors actua com a temporitzador 0 i temporitzador 1 i funciona en mode 0 i mode 1. El temporitzador 0 s’utilitza per produir un retard de temps. Els impulsos del generador d’ones quadrades es compten mitjançant el temporitzador 1.
A continuació es mostra el disseny del circuit del comptador de freqüències mitjançant el temporitzador IC 555.
Comptador de freqüències mitjançant el temporitzador IC 555
Principi de funcionament del circuit de comptador de freqüència
Els impulsos generats des del generador d'ones quadrades s'alimenten al comptador / temporitzador de 8051. Funciona en dos modes per generar retard i comptar els impulsos. El comptador / temporitzador de 8051 compta el nombre de polsos del senyal d'entrada en un interval de temps. La sortida del comptador es dóna a la pantalla LCD de 16 × 2 per mostrar la freqüència del senyal (no de cicles / segon) en Hz a un interval de temps concret. Aquest és el principi de funcionament del comptador de freqüències.
Funcionament del comptador de freqüències
El funcionament del comptador de freqüències es pot explicar a partir del diagrama de circuits anterior. El pols generat a partir del generador d’ones quadrades ( Arduino UN ) es dóna al pin 3.5 (port 3) dels microcontroladors 8051. El pin 3.5 de 8051 actua com a temporitzador 1 i es configura com a comptador. El bit TCON TR1 es pot configurar a HIGH i LOW per comptar els impulsos. El recompte final s’emmagatzema als registres TH1 i TL1 (temporitzador 1). La freqüència del pols es pot calcular mitjançant la fórmula,
F = (TH1 X 256) + TL1
Per convertir els valors del pols en Hz, el valor resultant es multiplica per 10, és a dir, la freqüència en cicles per segon. Després d'alguns càlculs dins del comptador de freqüències, la freqüència del pols es visualitza a la pantalla LCD de 16 × 2.
Tipus de comptador de freqüències
La freqüència del pols es pot mesurar utilitzant dos tipus de comptadors de freqüències. Ells són,
- Comptador de freqüències de comptatge directe
- Comptador de freqüències recíprocs.
Comptador de freqüències de comptatge directe
Aquest és un dels mètodes més senzills de mesurar la freqüència d’un pols d’entrada. Després de comptar el nombre de cicles del pols d’entrada per segon, es pot calcular la freqüència mitjançant un senzill circuit de comptador. Aquest mètode convencional es limita per mesurar la resolució de baixa freqüència. Per obtenir la màxima resolució, es pot ampliar el temps de la porta. Per exemple, per mesurar la resolució a 1 MHz, és necessari un període de 1000 segons per mesurar alhora.
Comptador de freqüències recíprocs
Aquest mètode s’utilitza per superar els desavantatges del mètode de comptatge directe. Mesura el període de temps del pols d’entrada en lloc de calcular el nombre de cicles per segon. La freqüència del pols es pot calcular utilitzant F = 1 / T. La resolució de freqüència final depèn de la resolució temporal i és independent de la freqüència d’entrada. Pot mesurar la freqüència baixa a la màxima resolució molt ràpidament i reduir el soroll ajustant el nivell del disparador. Mesura el període de temps del pols d’entrada (conté diversos cicles) i manté una resolució de temps suficient. Això es pot dur a terme a un cost baix.
Els altres tipus de comptadors de freqüències són
- El comptador de freqüències de banc s’utilitza per a equips de prova electrònica
- El comptador de freqüències PXI mostra la freqüència en format PXI i s’utilitza per a sistemes de prova i control.
- Comptador de freqüències de mà
- Comptador de freqüències mitjançant un multímetre digital
- Mesurador de panells
Avantatges
El avantatges del comptador de freqüències són
- Mesura la freqüència del pols generat a partir del generador d’ones quadrades a un interval de temps precís.
- S’utilitzen àmpliament per mesurar la freqüència dins del rang de RF
- Aquests comptadors proporcionen valors de freqüència precisos molt ràpidament i fàcilment.
- És rendible en funció de l’aplicació.
- Assegura que totes les freqüències es transmeten dins de les bandes especificades.
Aplicacions
El aplicacions del comptador de freqüències són
- S’utilitza per determinar la freqüència del pols obtingut del generador d’ones quadrades.
- S’utilitza per mesurar la freqüència del pols amb molta precisió
- Mesura la freqüència del senyal entrant a el transmissor i receptor en una línia
- S'utilitza en transmissions de dades a causa del pols del rellotge.
- Es pot mesurar la freqüència d’un oscil·lador
- S'utilitza a la gamma RF
- Detecta la freqüència de transmissions de dades d'alta potència
Preguntes freqüents
1). Quina és la unitat de freqüència?
La freqüència del senyal es mesura en Hz (HZ)
2). Per a què serveix un comptador de freqüències?
S’utilitzen per mesurar la freqüència precisa d’un senyal generat a partir d’un generador d’ones quadrades o un oscil·lador.
3). Quin tipus de comptadors s’utilitzen per mesurar freqüències altes?
Els comptadors síncrons i asíncrons s’utilitzen per mesurar freqüències altes.
4). Què vol dir amb el comptador de modificacions?
El comptador de mod o comptador de mòduls es defineix com el número d’estats que el comptador compta el pols en seqüència aplicant un senyal de rellotge.
5). Quins són els dos mètodes de comptador de freqüències?
Els mètodes són el recompte directe i recíproc
Per tant, es tracta de la definició, diagrama de blocs, diagrama de circuits, disseny de circuits, principi de funcionament, funcionament, tipus, avantatges i aplicacions del comptador de freqüències . Aquí teniu una pregunta, quins són els desavantatges d’un comptador de freqüències?
