Электронно-счетный частотомер
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.
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.
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.
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.
_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:
4н 0 =( А / А)*100%.
Для большинства радиоизмерительных приборов, в отличие от электроизмери-
тельных, деление на классы точности не производится. Допустимые величины относи-
тельных и абсолютных погрешностей устанавливаются ГОСТ или техническими условия-
ми. Эти значения приводятся в технической документации на прибор.