W elektronice cyfrowej liczniki służą do zliczania liczby impulsów lub zdarzeń, które miały miejsce. Liczniki przechowują dane i składają się z grupy japonki z przyłożonym sygnałem zegarowym. Liczniki mogą mierzyć częstotliwość i czas wraz z procesem liczenia. Mogą one zwiększać adresy pamięci w zależności od aplikacji. Liczniki są podzielone na dwa typy: liczniki synchroniczne i liczniki asynchroniczne. „Mod” licznika wskazuje, ile stanów należy zastosować przed zliczeniem impulsów. Są one używane w różnych aplikacjach cyfrowych, takich jak przetworniki analogowo-cyfrowe, zegary cyfrowe, dzielniki częstotliwości, obwody timera i wiele innych. Ten artykuł dotyczy licznika częstotliwości.
Co to jest licznik częstotliwości?
Definicja: Przyrządy testowe, które są związane z szerokim zakresem częstotliwości radiowych częstotliwość i czas sygnałów cyfrowych nazywane są licznikami częstotliwości. Umożliwiają one dokładny pomiar częstotliwości i czasu powtarzanych sygnałów cyfrowych. Są one również znane jako mierniki częstotliwości i służą do pomiaru częstotliwości i czasu fali prostokątnej i impulsów wejściowych. Są używane w różnych aplikacjach z zasięgiem RF. Liczniki te używają preskalera do redukcji częstotliwości i obsługują obwód cyfrowy. Częstotliwość sygnałów cyfrowych lub analogowych jest wyświetlana na wyświetlaczu w Hz.
Licznik częstotliwości
Gdy liczba impulsów lub zdarzeń wystąpiła w określonym czasie, licznik zlicza impulsy i przekazuje je do licznika częstotliwości w celu wyświetlenia zakresu częstotliwości impulsów, a licznik jest wyzerowany. Jest bardzo łatwy w obsłudze i mierzy częstotliwość oraz wyświetla w postaci cyfrowej. Są one dostępne w przystępnych cenach z większą dokładnością.
Schemat blokowy
Schemat blokowy licznika częstotliwości zawiera sygnał wejściowy, warunkowanie sygnału wejściowego i próg, bramkę AND, licznik lub zatrzask, dokładną podstawę czasu lub zegar, dzielniki dekad, przerzutnik i wyświetlacz.
Schemat blokowy licznika częstotliwości
Wejście
Gdy do tego licznika zostanie przyłożony sygnał wejściowy o wysokiej impedancji wejściowej i niskiej impedancji wyjściowej, zostanie on doprowadzony do wzmacniacza w celu przekształcenia sygnału w falę prostokątną lub prostokątną w celu przetworzenia w obwodzie cyfrowym. Sygnał wejściowy jest buforowany i wzmacniany za pomocą warunków wejściowych i progów. Na tym etapie wyzwalacz Schmitta służy do kontroli zliczania dodatkowych impulsów powstałych w wyniku szumu na krawędziach. Aby zmniejszyć zliczanie dodatkowych impulsów, można kontrolować poziom wyzwalania i czułość licznika.
Zegar (dokładna podstawa czasu)
Zegar lub dokładna podstawa czasu są niezbędne do wytwarzania różnych sygnałów taktowania w precyzyjnych odstępach czasu. Używa oscylator kwarcowy z wysoką jakością dla kontrolowanych i dokładnych sygnałów czasowych. Zegar jest stosowany do dzielników dekad.
Dzielniki dekad i flip-flop
Impulsy generowane z przychodzącego sygnału i sygnału zegarowego są podawane do dzielników dekad w celu podzielenia sygnału zegarowego, a wyjście jest podawane do przerzutnika w celu wytworzenia impulsu włączającego dla głównego AND brama .
Brama
Dokładny impuls włączający z przerzutnika i ciąg impulsów z sygnału wejściowego jest podawany na bramkę (bramkę AND), aby wytworzyć serię impulsów w precyzyjnych odstępach czasu. Jeśli sygnał wejściowy / sygnał przychodzący ma 1 MHz i dla 1-sekundowej bramki należy otworzyć 1 milion impulsów jako wynikowy sygnał wyjściowy.
Licznik lub zatrzask
Wyjście bramki jest podawane do licznika w celu zliczenia liczby impulsów, które wystąpiły z sygnału wejściowego. Zatrzask służy do zatrzymania sygnału wyjściowego podczas wyświetlania liczb, w międzyczasie licznik zlicza impulsy. Będzie miał 10 stopni do liczenia i utrzymywania impulsów.
Pokaz
Dane wyjściowe licznika i zatrzask są podawane na wyświetlacz, aby zapewnić dane wyjściowe w czytelnym formacie. Wyświetlana jest częstotliwość sygnału wyjściowego. Najczęściej używanymi wyświetlaczami są LCD lub LED. Ponieważ dla każdego licznika dekad będzie jedna cyfra, a powiązane informacje są wyświetlane na wyświetlaczu.
Schemat obwodu licznika częstotliwości
Schemat obwodu można wykonać za pomocą dwóch timerów, liczników, mikrokontrolerów 8051, rezystorów potencjalnych, generator fal prostokątnych , i wyświetlacz LCD . Podstawowy schemat obwodu pokazano poniżej.
Schemat obwodu z wykorzystaniem timerów
Licznik częstotliwości wykorzystuje zegar IC 555 do dostarczania sygnałów zegara w dokładnych odstępach czasu wynoszących jedną sekundę. Arduino UNO jest używany jako generator fal prostokątnych. Na Zegar IC 555 i generator fali prostokątnej można skonfigurować jako astable multiwibrator . Wyświetlacz LCD 16 × 2 służy do wyświetlania częstotliwości sygnału wyjściowego w hercach.
Obwód tego można wykonać za pomocą timera IC 555 i timera / licznika mikrokontrolerów 8051. Do generowania sygnałów oscylacyjnych z cyklem roboczym (99%) z najwyższym okresem czasu sygnału wyjściowego stosuje się zegar IC 555. Próg i rezystory rozładowcze można regulować, aby uzyskać żądaną wartość cyklu pracy. Wzór na cykl pracy to D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2).
Zegar / licznik mikrokontrolerów 8051 służy do generowania częstotliwości impulsu w hercach. Ponieważ 8051 ma dwa timery, które działają jako timer 0 i timer 1 i działają w trybie 0 i trybie 1. Timer 0 jest używany do generowania opóźnienia czasowego. Impulsy wychodzące z generatora fal prostokątnych są zliczane za pomocą timera 1.
Projekt obwodu licznika częstotliwości używającego timera IC 555 pokazano poniżej.
Licznik częstotliwości z wykorzystaniem timera IC 555
Zasada działania obwodu licznika częstotliwości
Impulsy generowane z generatora fali prostokątnej są podawane do licznika / timera 8051. Działa on w dwóch trybach w celu wygenerowania opóźnienia czasowego i zliczania impulsów. Licznik / zegar 8051 zlicza liczbę impulsów z sygnału wejściowego w odstępach czasu. Wyjście z licznika jest podawane na wyświetlacz LCD 16 × 2 w celu wyświetlenia częstotliwości sygnału (liczba cykli / sekundę) w Hz w określonym przedziale czasu. To jest zasada działania licznika częstotliwości.
Praca licznika częstotliwości
Działanie licznika częstotliwości można wyjaśnić na powyższym schemacie obwodu. Impuls generowany z generatora fali prostokątnej ( Arduino UNO ) jest podawany na pin 3.5 (port 3) mikrokontrolerów 8051. Pin 3.5 w 8051 działa jako zegar 1 i jest skonfigurowany jako licznik. Bit TCON TR1 można ustawić na WYSOKI i NISKI, aby zliczać impulsy. Ostateczna liczba jest przechowywana w rejestrach TH1 i TL1 (zegar 1). Częstotliwość impulsu można obliczyć za pomocą wzoru,
F = (TH1 X 256) + TL1
Aby przeliczyć wartości impulsu na herce, wynikową wartość mnoży się przez 10, czyli częstotliwość w cyklach na sekundę. Po kilku obliczeniach wewnątrz licznika częstotliwości częstotliwość impulsu jest wyświetlana na wyświetlaczu LCD 16 × 2.
Rodzaje liczników częstotliwości
Częstotliwość impulsu można mierzyć za pomocą dwóch typów liczników częstotliwości. Oni są,
- Licznik częstotliwości zliczania bezpośredniego
- Wzajemny licznik częstotliwości.
Licznik częstotliwości zliczania bezpośredniego
Jest to jedna z najprostszych metod pomiaru częstotliwości impulsu wejściowego. Po zliczeniu liczby cykli impulsu wejściowego na sekundę można obliczyć częstotliwość za pomocą prostego obwodu licznika. Ta konwencjonalna metoda jest ograniczona do pomiaru rozdzielczości przy niskich częstotliwościach. Aby uzyskać najwyższą rozdzielczość, czas bramki można wydłużyć. Na przykład, aby zmierzyć rozdzielczość przy 1 MHZ, do jednorazowego pomiaru potrzeba 1000 sekund.
Wzajemny licznik częstotliwości
Ta metoda służy do przezwyciężenia wad metody bezpośredniego liczenia. Mierzy okres impulsu wejściowego zamiast obliczać liczbę cykli na sekundę. Częstotliwość impulsu można obliczyć za pomocą F = 1 / T. Ostateczna rozdzielczość częstotliwości zależy od rozdzielczości czasowej i jest niezależna od częstotliwości wejściowej. Może bardzo szybko mierzyć niską częstotliwość przy najwyższej rozdzielczości i redukuje szum poprzez regulację poziomu wyzwalania. Mierzy okres czasu impulsu wejściowego (zawiera kilka cykli) i utrzymuje wystarczającą rozdzielczość czasową. Można to przeprowadzić niewielkim kosztem.
Inne typy liczników częstotliwości to
- Licznik częstotliwości stołowej jest używany do testowania sprzętu elektronicznego
- Licznik częstotliwości PXI wyświetla częstotliwość w formacie PXI i jest używany w systemach testowych i kontrolnych.
- Ręczny licznik częstotliwości
- Licznik częstotliwości za pomocą multimetru cyfrowego
- Miernik panelowy
Zalety
Plik zalety licznika częstotliwości są
- Mierzy częstotliwość impulsu generowanego z generatora fali prostokątnej w precyzyjnych odstępach czasu.
- Są one szeroko stosowane do pomiaru częstotliwości w zakresie RF
- Liczniki te bardzo szybko i łatwo zapewniają dokładne wartości częstotliwości.
- Jest to opłacalne w zależności od zastosowania.
- Zapewnia, że wszystkie częstotliwości są transmitowane w określonych pasmach.
Aplikacje
Plik zastosowania licznika częstotliwości są
- Służy do określenia częstotliwości impulsu uzyskanego z generatora fali prostokątnej.
- Służy do bardzo dokładnego pomiaru częstotliwości impulsu
- Mierzy częstotliwość przychodzącego sygnału przy nadajnik i odbiornik na linii
- Używany w transmisji danych ze względu na impuls zegarowy.
- Można zmierzyć częstotliwość oscylatora
- Używany w zakresie RF
- Wykrywa częstotliwość transmisji danych o dużej mocy
FAQs
1). Jaka jest jednostka częstotliwości?
Częstotliwość sygnału mierzona jest w hercach (Hz)
2). Jakie jest zastosowanie licznika częstotliwości?
Służą one do pomiaru dokładnej częstotliwości sygnału generowanego z generatora fali prostokątnej lub oscylatora.
3). Jakiego rodzaju liczniki są używane do pomiaru wysokich częstotliwości?
Do pomiaru wysokich częstotliwości używane są liczniki synchroniczne i asynchroniczne.
4). Co masz na myśli mówiąc o liczniku modów?
Licznik modów lub licznik modułów jest definiowany jako liczba stanów, które licznik zlicza impulsy po kolei, stosując sygnał zegarowy.
5). Jakie są dwie metody licznika częstotliwości?
Metody to liczenie bezpośrednie i wzajemne
Tak więc chodzi o definicję, schemat blokowy, schemat połączeń, projekt obwodu, zasadę działania, działanie, typy, zalety i zastosowania licznika częstotliwości . Oto pytanie do Ciebie, jakie są wady licznika częstotliwości?
