Розробка електронно-рахункового частотомера

Електронносчетний частотомір Введення. Дана методична розробка є теоретичним посібником з електронносчетним частотоміра для учнів спеціальностей "Радіоапаратобудування" і "Електроніка". У ній містяться відомості за загальною методикою побудови ЕСЧ. Необхідністю написання розробки є: 1) широке застосування ЕСЧ при вирішенні різних вимірювальних завдань 2) обмежений час, що відводиться для їх вивчення. Посібник може бути використано учнями при вивченні даної теми в курсі Ері, при підготовці до лабораторних робіт, а так само під час електровимірювальної практики. Основні переваги ЕСЧ. В даний час цифрові вимірювачі частоти та інтервалів часу складають найбільш численну групу серед ЦІП. Вони зручні в експлуатації і відрізняються високою точністю. Сучасні цифрові частотоміри виконуються на напівпровідникових приладах та ІМС, що підвищило їх надійність у порівнянні з першими ламповими зразками, зменшило габарити та споживану потужність. Зазвичай ЕСЧ виконуються як універсальні прилади і дозволяють крім частоти вимірювати період, часовий інтервал, тривалість імпульсу, підрахунок кількості імпульсів. Обгрунтування вибору. У даному приладі для вимірювання частоти використовується метод безпосереднього підрахунку числа імпульсів за певну одиницю часу. Цей метод полразумевает наявність генератора сигналу еталонної частоти, як правило використовується кварцовий генератор. Імпульси з кварцового генератора подаються на декадний дільник частоти. З виходу дільника частоти сигнали подаються в пристрій керування. Функцією пристрої керування є вироблення вимірювального стробирующий імпульсу, який подається на схему збігу в залежності від обраного часу вимірювання. Також, пристрій управління виробляє імпульси обнулення лічильника і сигнали гасіння індикатора в момент перерахування. Принцип дії. На вхід приладу подаються сигнали певної частоти, як синусоїдальної форми, так і імпульсної форми. Для використання їх у пристрої необхідно перетворення форми сигналу в послідовність коротких імпульсів. Цю функцію виконує формуючий пристрій. Таким чином, на виході формуючого пристрою виходить послідовність прямокутних імпульсів з частотою, рівною частоті вихідного сигналу. З виходу формуючого пристрою імпульсна послідовність через перемикач подається на схему збігу. Функцією схеми збігу є пропуск послідовності прямокутних імпульсів за час дії стробирующий імпульсу, який поступає на другий вхід схеми збігу з виходу пристрою управління. Таким чином, на виході схеми збігу з'являється кількість імпульсів, відповідне вимірюваної частоті, і подається на вхід лічильника. У даній конструкції використовується чотирирозрядний декадний лічильник. Вихід кожного розряду лічильника підключається до дешифратора, який управляє роботою семисегментного індикатора. Таким чином, на індикаторах відображається безпосереднє значення вимірюваної частоти. Генератор зразкових імпульсів ЕСЧ зібраний на логічних елементах D1.1 і D1.2. Імпульси з частотою 1 МГц з його виходу подаються на декадний дільник частоти, зібраний на D2-D7. З дільника частоти через перемикач SA1 сигнали подаються з необхідним періодом, відповідним обраному межі вимірювання, на вхід пристрою управління. Воно зібрано на логічних елементах D8.1, D8.2, D9.1, D 9.2, D 10.1 і транзисторі VT4. Лічильні імпульси подаються на вхід формуючого пристрою, зібраного на логічних елементах D1.3 і D1.4. З його виходу сформована імпульсна послідовність подається на вхід схеми збігу, зібраної на D10.1. Каскад на елементах: діод VD 7, резистор R10, конденсатор С6, транзистор VT 4 визначає час підрахунку вимірюваної частоти і час індикації, яке можна змінювати підбором R10. З виходу 6 елемента D 9.2 надходять імпульси гасіння індикатора в момент перерахунку вимірюваної частоти. Таким чином, на індикаторі з'являється миготливе зображення вимірюваної частоти. Причому частота миготіння залежить від обраного межі вимірювання. Перед кожним вимірювальним циклом на лічильник надходить обнуляє імпульс з виведення 5 тригера D 8.1. Лічильні імпульси подаються на вхід лічильника з виведення 12 елемента D 1.4. Лічильник реалізований на мікросхемах D 11-14. Підрахована кількість в двійковому коді з виходу кожного лічильника подається на вхід відповідного дешифратора, який перетворює двійковий код в код для управління семисегментний індикаторами HG 1 - HG 4. Дешифратор зібраний на мікросхемах D15 - D18. Залежно від обраного межі вимірювання у відповідному розряді загоряється точка, що розділяє відповідні десяткові розряди вимірюваної частоти. Похибка вимірювань. За будь-яких вимірах показання вимірювальних приладів відрізняються від дійсних значень шуканих величин через похибки вимірювань. Причини появи похибок можуть бути різними, наприклад недосконалість вимірювального приладу, недосконалість методу вимірювання, вплив умов навколишнього середовища, індивідуальні властивості експериментатора. Похибки діляться на абсолютні та відносні. Абсолютна похибка вимірювання дорівнює різниці між показанням приладу А і дійсним значенням Ад вимірюваної величини: А = А - Пекло Відносна похибка виражається у відсотках і буває двох видів: 1) Дійсна відносна похибка, що дорівнює відношенню абсолютної похибки до дійсного значення вимірюваної величини: АТ = ( А / Ад) * 100%. 2) Номінальна відносна похибка, що дорівнює відношенню абсолютної похибки до виміряного значенням досліджуваної величини, тобто щоб виявити приладу: Aн = (А / Ад) * 100%. Для більшості радіовимірювальних приладів, на відміну від електровимірювальних, поділ на класи точності не проводиться. Допустимі величини відносних і абсолютних похибок встановлюються ГОСТ або технічними умовами. Ці значення наводяться в технічній документації на прилад. Література. 1. Терешин Г. М. Пишкіна Т. Г. "Електрорадіоізмеренія". Видавництво "Енергія", 1975 р. 2. "Електричні вимірювання" під редакцією В. М. Малиновського Енергоіздат, 1982 р. 3. І. Ю. Зайчик "Практикум з Електрорадіоізмеренія". Видавництво "Вища школа", 1979 р.