Электронноcчетный частотомер

                               Содержание:

                                                     Стр.

     1. Введение.                                     1

     2. Основные достоинства ЭСЧ.                     2

     3. Структурная схема.                            4

     4. Принципиальная схема.                         7

     5. Погрешности измерения.                        8

     6. Литература.

                                     _Введение.

     Данная методическая разработка является теоритическим пособием  по  элект-

ронносчетным частотомерам для  учащихся  специальностей "Радиоаппаратостроение"

и "Электроника".

В ней содержатся сведения по общей методике построения ЭСЧ.

     Необходимостью написания разработки является:

     1) широкое применение ЭСЧ при решении различных измерительных задач

     2) ограниченное время, отводимое для их изучения.

     Пособие может быть использовано учащимися при изучении данной темы в  курсе

ЭРИ, при подготовке к лабораторным работам, а так же во время электроизмеритель-

ной практики.

                           _Основные достоинства ЭСЧ.

     В настоящее время цифровые измерители частоты и интервалов времени  состав-

ляют наиболее многочисленную группу среди ЦИП. Они удобны в эксплуатации и отли-

чаются высокой точностью. Современные цифровые частотомеры выполняются на полуп-

роводниковых приборах  и ИМС,  что повысило их надежность по сравнению с первыми

ламповыми образцами, уменьшило габариты и потребляемую мощность.

     Обычно ЭСЧ выполняются как универсальные приборы и позволяют помимо частоты

измерять период,  временной интервал,  длительность импульса, подсчет количества

импульсов.

.

                                     - 4 -

                               _Структурная схема.

                              Обоснование выбора.

     В данном приборе для измерения частоты используется метод непосредственного

подсчета числа импульсов за определенную единицу времени.  Этот метод полразуме-

вает наличие генератора сигнала  эталонной  частоты,  как  правило  используется

кварцевый генератор. Импульсы с кварцевого генератора подаются на декадный дели-

тель частоты.  С выхода делителя частоты сигналы подаются в устройство  управле-

ния. Функцией устройства управления является выработка измерительного стробирую-

щего импульса,  который подается на схему совпадения в зависимости от выбранного

времени измерения.  Также, устройство управления вырабатывает импульсы обнуления

счетчика и сигналы гашения индикатора в момент пересчета.

.

                                     - 5 -

                               Принцип действия.

     На вход прибора подаются сигналы определенной частоты,  как  синусоидальной

формы, так и импульсной формы. Для использования их в устройстве необходимо пре-

образование формы сигнала в последовательность коротких импульсов.  Эту  функцию

выполняет формирующее устройство. Таким образом, на выходе формирующего устройс-

тва получается последовательность прямоугольных  импульсов  с  частотой,  равной

частоте выходного сигнала.  С выхода формирующего устройства импульсная последо-

вательность через переключатель подается на  схему  совпадения.  Функцией  схемы

совпадения является  пропуск последовательности прямоугольных импульсов за время

действия стробирующего импульса, который поступает на второй вход схемы совпаде-

ния с выхода устройства управления.

     Таким образом,  на выходе схемы совпадения появляется количество импульсов,

соответствующее измеряемой частоте, и подается на вход счетчика.

     В данной конструкции используется четырехразрядный декадный счетчик.  Выход

каждого разряда  счетчика подключается к дешифратору,  который управляет работой

семисегментного индикатора.  Таким образом,  на индикаторах отображается  непос-

редственное значение измеряемой частоты.

.

                                     - 6 -

 ш0,9

      ┌─────────────┐     ┌─────────────┐     ┌─────────────┐     ┌─────────────┐

      │             │     │             │     │             │     │             │

f 4x 0    │ ФОРМИРУЮЩЕЕ │     │    СХЕМА    │     │             │     │             │

  ────┤             ├─────┤             ├─────┤   СЧЕТЧИК   ├─────┤  ДЕШИФРАТОР │

      │ УСТРОЙСТВО  │     │  СОВПАДЕНИЯ │     │             │     │             │

      │             │     │             │     │             │     │             │

      └─────────────┘     └──────┬──────┘     └──────┬──────┘     └──────┬──────┘

                                 │                   │                   │

                                 │                   │                   │

                                 │                   │                   │

                                 │            ┌──────┴──────┐     ┌──────┴──────┐

                                 │            │             │     │             │

                                 │            │  УСТРОЙСТВО │     │             │

                                 └────────────┤             ├─────┤  ИНДИКАТОР  │

                                              │  УПРАВЛЕНИЯ │     │             │

                                              │             │     │             │

                                              └──────┬──────┘     └─────────────┘

                                                     │

                                                     │

                                                     │

                          ┌─────────────┐     ┌──────┴──────┐

                          │             │     │             │

                          │             │     │   ДЕЛИТЕЛЬ  │

                          │АВТОГЕНЕРАТОР├─────┤             │

                          │             │     │   ЧАСТОТЫ   │

                          │             │     │             │

                          └─────────────┘     └─────────────┘

 ш0

.

                                     - 7 -

                             _Принципиальная схема.

     Генератор образцовых импульсов ЭСЧ собран на логических элементах D 1.1 и D

1.2. Импульсы с частотой 1 МГц с его выхода подаются на декадный делитель часто-

ты, собранный на D2-D7. С делителя частоты через переключатель SA1 сигналы пода-

ются с  необходимым периодом,  соответствующим выбранному пределу измерения,  на

вход устройства управления.  Оно собрано на логических элементах D 8.1, D 8.2, D

9.1, D 9.2,  D 10.1 и транзисторе VT 4. Счетные импульсы подаются на вход форми-

рующего устройства,  собранного на логических элементах D 1.3 и D 1.4. С его вы-

хода сформированная  импульсная последовательность подается на вход схемы совпа-

дения, собранной на D 10.1.  Каскад на элементах:  диод VD 7, резистор R10, кон-

денсатор С6, транзистор VT 4 определяет время подсчета измеряемой частоты и вре-

мя индикации, которое можно изменять подбором R10.

     С выхода  6  элемента  D 9.2 поступают импульсы гашения индикатора в момент

пересчета измеряемой частоты.  Таким образом,  на индикаторе появляется мигающее

изображение измеряемой  частоты.  Причем  частота  мигания зависит от выбранного

предела измерения.  Перед каждым измерительным циклом на счетчик поступает обну-

ляющий импульс  с  вывода  5  триггера D 8.1.  Счетные импульсы подаются на вход

счетчика с вывода 12 элемента D 1.4.

     Счетчик реализован  на  микросхемах D 11-14.  Подсчитанное число в двоичном

коде с выхода каждого счетчика подается на  вход  соответствующего  дешифратора,

который преобразует  двоичный код в код для управления семисегментными индикато-

рами HG 1 - HG 4.

     Дешифратор собран  на  микросхемах  D15 - D18.  В зависимости от выбранного

предела измерения в соответсвующем разряде загорается точка,  разделяющая  соот-

ветствующие десятичные разряды измеряемой частоты.

.

                                     - 8 -

                          _Погрешность измерений.

     При любых измерениях показания измерительных приборов отличаются  от  дейс-

твительных значений искомых величин из-за погрешностей измерений.

     Причины появления погрешностей могут быть различными, например несовершенс-

тво измерительного прибора, несовершенство метода измерения, влияние условий ок-

ружающей среды, индивидуальные свойства экспериментатора.

     Погрешности делятся на абсолютные и относительные.

      1Абсолютная погрешность 0 измерения равна разности между показанием прибора  А

и действительным значением А 4д 0 измеряемой величины:

                                А = А - А 4д

      1Относительная погрешность 0 выражается в процентах и бывает двух видов:

     1) Действительная  относительная  погрешность,  равная отношению абсолютной

погрешности к действительному значению измеряемой величины:

                              4д 0 =( А / А 4д 0)*100%.

     2) Номинальная относительная погрешность,  равная отношению абсолютной пог-

решности к измеренному значению исследуемой величины, т. е. к показанию прибора:

1	2