Was ist ein Frequenzzähler: Schaltplan und seine Funktionsweise

Versuchen Sie Unser Instrument, Um Probleme Zu Beseitigen





In der digitalen Elektronik Zähler werden verwendet, um die Anzahl der aufgetretenen Impulse oder Ereignisse zu zählen. Zähler speichern die Daten und bestehen aus einer Gruppe von Flip-Flops mit einem angelegten Taktsignal. Zähler können Frequenz und Zeit zusammen mit dem Zählvorgang messen. Diese können die Speicheradressen je nach Anwendung erhöhen. Zähler werden in zwei Typen unterteilt: Synchronzähler und Asynchronzähler. Der 'Mod' des Zählers zeigt an, dass die Anzahl der Zustände vor dem Zählen der Impulse angewendet werden sollte. Diese werden in verschiedenen digitalen Anwendungen wie Analog-Digital-Wandlern, Digitaluhren, Frequenzteilern, Zeitgeberschaltungen und vielem mehr verwendet. In diesem Artikel geht es um den Frequenzzähler.

Was ist der Frequenzzähler?

Definition: Die Testinstrumente, die mit einem breiten Spektrum von Funkfrequenzen verbunden sind, die die Frequenz und Zeit von digitalen Signalen werden Frequenzzähler genannt. Diese sind in der Lage, die Frequenz und Zeit wiederholter digitaler Signale genau zu messen. Diese werden auch als Frequenzmesser bezeichnet, mit denen Frequenz und Zeit von Rechteckwellen- und Eingangsimpulsen gemessen werden. Hierbei werden verschiedene Anwendungen mit HF-Reichweite eingesetzt. Diese Zähler verwenden Prescaler, um die Frequenz zu reduzieren und die digitale Schaltung zu betreiben. Die Frequenz der digitalen oder analogen Signale wird auf dem Display in Hz angezeigt.




Frequenzzähler

Frequenzzähler

Wenn die Anzahl der Impulse oder Ereignisse in einem bestimmten Zeitraum aufgetreten ist, zählt der Zähler die Impulse und überträgt sie an den Frequenzzähler, um den Frequenzbereich der Impulse anzuzeigen, und der Zähler wird auf Null gesetzt. Es ist sehr einfach, die Frequenz zu verwenden und zu messen und wird in digitaler Form angezeigt. Diese sind zu erschwinglichen Preisen mit höherer Genauigkeit erhältlich.



Blockdiagramm

Das Frequenzzähler-Blockdiagramm enthält Eingangssignal, Eingangskonditionierung und Schwelle, UND-Gatter, Zähler oder Latch, genaue Zeitbasis oder Takt, Dekadenteiler, Flip-Flop und Anzeige.

Frequenzzähler-Blockdiagramm

Frequenzzähler-Blockdiagramm

Eingang

Wenn das Eingangssignal mit hoher Eingangsimpedanz und niedriger Ausgangsimpedanz an diesen Zähler angelegt wird, wird es dem Verstärker zugeführt, um das Signal zur Verarbeitung innerhalb der digitalen Schaltung in eine Rechteckwelle oder eine Rechteckwelle umzuwandeln. Das Eingangssignal wird unter Verwendung der Eingangsbedingungen und Schwellenwerte gepuffert und verstärkt. In dieser Phase wird der Schmitt-Trigger verwendet, um die Zählung zusätzlicher Impulse zu steuern, die aufgrund von Rauschen an den Kanten auftreten. Um das Zählen zusätzlicher Impulse zu reduzieren, können der Triggerpegel und die Empfindlichkeit des Zählers gesteuert werden.

Uhr (genaue Zeitbasis)

Takt oder genaue Zeitbasis sind erforderlich, um verschiedene Zeitsignale in präzisen Zeitintervallen zu erzeugen. Es verwendet a Kristalloszillator mit hoher Qualität für kontrollierte und genaue Zeitsignale. Die Uhr wird auf Dekadenteiler angewendet.


Dekadenteiler und Flip-Flop

Aus dem eingehenden Signal und dem Taktsignal erzeugte Impulse werden den Dekaden-Teilern zugeführt, um das Taktsignal zu teilen, und der Ausgang wird an das Flip-Flop gegeben, um einen Freigabeimpuls für den Hauptstrom zu erzeugen UND Tor .

Tor

Der genaue Aktivierungsimpuls vom Flip-Flop und die Folge von Impulsen vom Eingangssignal werden an das Gate (UND-Gatter) angelegt, um eine Reihe von Impulsen in einem genauen Zeitintervall zu erzeugen. Wenn das Eingangssignal / Eingangssignal bei 1 MHz liegt und für das 1-Sekunden-Gate geöffnet werden soll, werden 1 Million Impulse als resultierendes Ausgangssignal erzeugt.

Zähler oder Verriegelung

Der Ausgang des Gatters wird dem Zähler zugeführt, um die Anzahl der vom Eingangssignal aufgetretenen Impulse zu zählen. Der Latch wird verwendet, um das Ausgangssignal zu halten, während die Zahlen angezeigt werden, während der Zähler die Impulse zählt. Es hat 10 Stufen, um die Impulse zu zählen und zu halten.

Anzeige

Die Ausgabe des Zählers und des Zwischenspeichers werden an die Anzeige übergeben, um die Ausgabe in einem lesbaren Format bereitzustellen. Die Frequenz des Ausgangssignals wird angezeigt. Die am häufigsten verwendeten Displays sind LCD oder LED. Da es für jeden Dekadenzähler eine Ziffer gibt und die zugehörigen Informationen auf dem Display angezeigt werden.

Schaltplan des Frequenzzählers

Das Schaltbild hierfür kann mit zwei Timern, Zählern, 8051-Mikrocontrollern, Potentialwiderständen, Rechteckwellengenerator , und LCD Bildschirm . Das grundlegende Schaltbild ist unten dargestellt.

Schaltplan mit Timern

Schaltplan mit Timern

Der Frequenzzähler verwendet einen IC 555-Timer, um Taktsignale in einem genauen Zeitintervall von einer Sekunde bereitzustellen. Arduino UNO wird als Rechteckwellengenerator verwendet. Ein IC 555 Timer und Rechteckwellengenerator kann als konfiguriert werden astabiler Multivibrator . Das 16 × 2-LCD-Display dient zur Anzeige der Frequenz des Ausgangssignals in Hertz.

Die Schaltung hierfür kann unter Verwendung eines IC 555-Timers und eines Timers / Zählers von 8051-Mikrocontrollern erfolgen. Um die oszillierenden Signale mit einem Tastverhältnis (99%) mit der höchsten Zeitdauer des Ausgangssignals zu erzeugen, wird der Timer IC 555 verwendet. Die Schwellen- und Entladungswiderstände können eingestellt werden, um einen gewünschten Wert des Arbeitszyklus zu erhalten. Die Formel für das Tastverhältnis lautet D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2).

Der Timer / Zähler von 8051-Mikrocontrollern wird verwendet, um die Frequenz des Impulses in Hertz zu erzeugen. Da 8051 zwei Timer hat, fungiert er als Timer 0 und Timer 1 und wird in Modus 0 und Modus 1 betrieben. Timer 0 wird verwendet, um eine Zeitverzögerung zu erzeugen. Die vom Rechteckwellengenerator ausgegebenen Impulse werden unter Verwendung des Zeitgebers 1 gezählt.

Das Schaltungsdesign des Frequenzzählers unter Verwendung des IC 555-Timers ist unten gezeigt.

Frequenzzähler mit IC 555 Timer

Frequenzzähler mit IC 555 Timer

Funktionsprinzip des Frequenzzählers

Die vom Rechteckwellengenerator erzeugten Impulse werden dem Zähler / Zeitgeber von 8051 zugeführt. Er wird in zwei Modi betrieben, um eine Zeitverzögerung zu erzeugen und die Impulse zu zählen. Der Zähler / Timer von 8051 zählt in einem Zeitintervall die Anzahl der Impulse vom Eingangssignal. Die Ausgabe vom Zähler wird an das 16 × 2-LCD-Display gesendet, um die Frequenz des Signals (Anzahl der Zyklen / Sekunde) in Hz in einem bestimmten Zeitintervall anzuzeigen. Dies ist das Funktionsprinzip des Frequenzzählers.

Frequenzzähler funktioniert

Die Arbeitsweise des Frequenzzählers kann aus dem obigen Schaltplan erklärt werden. Der vom Rechteckgenerator erzeugte Impuls ( Arduino UNO ) wird an Pin 3.5 (Port 3) von 8051-Mikrocontrollern angeschlossen. Pin 3.5 von 8051 fungiert als Timer 1 und ist als Zähler konfiguriert. Das TCON TR1-Bit kann auf HIGH und LOW gesetzt werden, um die Impulse zu zählen. Die endgültige Zählung wird in den Registern TH1 und TL1 (Timer 1) gespeichert. Die Frequenz des Impulses kann unter Verwendung der Formel berechnet werden:

F = (TH1 x 256) + TL1

Um die Werte des Impulses in Hertz umzuwandeln, wird der resultierende Wert mit 10 multipliziert, d. H. Der Frequenz in Zyklen pro Sekunde. Nach einigen Berechnungen im Frequenzzähler wird die Frequenz des Impulses auf einem 16 × 2-LCD angezeigt.

Arten von Frequenzzählern

Die Frequenz des Impulses kann unter Verwendung von zwei Arten von Frequenzzählern gemessen werden. Sie sind,

  • Direkter Zählfrequenzzähler
  • Gegenseitiger Frequenzzähler.

Frequenzzähler mit direkter Zählung

Dies ist eine der einfachsten Methoden zum Messen der Frequenz eines Eingangsimpulses. Nach dem Zählen der Anzahl der Zyklen des Eingangsimpulses pro Sekunde kann die Frequenz unter Verwendung einer einfachen Zählerschaltung berechnet werden. Dieses herkömmliche Verfahren ist auf die Messung der Niederfrequenzauflösung beschränkt. Um die höchste Auflösung zu erhalten, kann die Gate-Zeit erweitert werden. Um beispielsweise die Auflösung bei 1 MHz zu messen, wird eine Zeitspanne von 1000 Sekunden benötigt, um gleichzeitig zu messen.

Gegenseitiger Frequenzzähler

Dieses Verfahren wird verwendet, um die Nachteile des direkten Zählverfahrens zu überwinden. Es misst die Zeitdauer des Eingangsimpulses, anstatt die Anzahl der Zyklen pro Sekunde zu berechnen. Die Frequenz des Impulses kann unter Verwendung von F = 1 / T berechnet werden. Die endgültige Frequenzauflösung hängt von der zeitlichen Auflösung ab und ist unabhängig von der Eingangsfrequenz. Es kann die niedrige Frequenz mit der höchsten Auflösung sehr schnell messen und das Rauschen durch Einstellen des Triggerpegels reduzieren. Es misst die Zeitdauer des Eingangsimpulses (enthält mehrere Zyklen) und behält eine ausreichende Zeitauflösung bei. Dies kann kostengünstig durchgeführt werden.

Die anderen Arten von Frequenzzählern sind

  • Der Tischfrequenzzähler wird für elektronische Prüfgeräte verwendet
  • Der PXI-Frequenzzähler zeigt die Frequenz in einem PXI-Format an und wird für Test- und Steuerungssysteme verwendet.
  • Handfrequenzzähler
  • Frequenzzähler mit einem Digitalmultimeter
  • Panel Meter

Vorteile

Das Vorteile des Frequenzzählers sind

  • Es misst die Frequenz des vom Rechteckgenerator erzeugten Impulses in einem genauen Zeitintervall.
  • Diese werden häufig zur Messung der Frequenz im HF-Bereich verwendet
  • Diese Zähler liefern sehr schnell und einfach genaue Frequenzwerte.
  • Es ist je nach Anwendung kostengünstig.
  • Stellt sicher, dass alle Frequenzen innerhalb der angegebenen Bänder übertragen werden.

Anwendungen

Das Anwendungen des Frequenzzählers sind

  • Wird verwendet, um die Frequenz des vom Rechteckgenerator erhaltenen Impulses zu bestimmen.
  • Wird verwendet, um die Frequenz des Impulses sehr genau zu messen
  • Misst die Frequenz des eingehenden Signals bei der Sender und Empfänger auf einer Leitung
  • Wird bei Datenübertragungen aufgrund des Taktimpulses verwendet.
  • Die Frequenz eines Oszillators kann gemessen werden
  • Wird im HF-Bereich verwendet
  • Erkennt die Frequenz einer Hochleistungsdatenübertragung

FAQs

1). Was ist die Frequenzeinheit?

Die Frequenz des Signals wird in Hertz (HZ) gemessen.

2). Was nützt ein Frequenzzähler?

Diese werden verwendet, um die genaue Frequenz eines von einem Rechteckwellengenerator oder einem Oszillator erzeugten Signals zu messen.

3). Welche Art von Zählern wird zur Messung hoher Frequenzen verwendet?

Synchrone und asynchrone Zähler werden zum Messen hoher Frequenzen verwendet.

4). Was meinst du mit dem Modzähler?

Mod-Zähler oder Modul-Zähler ist definiert als die Anzahl der Zustände, bei denen der Zähler den Impuls nacheinander durch Anlegen eines Taktsignals zählt.

5). Was sind die beiden Methoden des Frequenzzählers?

Die Methoden sind Direktzählung und Gegenseitig

Hier geht es also um Definition, Blockschaltbild, Schaltplan, Schaltungsdesign, Funktionsprinzip, Funktionsweise, Typen, Vorteile und Anwendungen des Frequenzzählers . Hier ist eine Frage für Sie, was sind die Nachteile eines Frequenzzählers?