Συχνόμετρο 50 MHz

Συχνόμετρο 50 MHz
4.5 5 4 Product


Εδώ σας παρουσιάζουμε ένα εξαιρετικά ακριβές όργανο μέτρησης που διαθέτει υψηλή ευαισθησία. Μπορεί να μετρήσει τη συχνότητα ενός οποιουδήποτε σήματος στην περιοχή 0.1 Hz με 50 MHz. Η μέτρηση απεικονίζεται σε οθόνη υγρού κρυστάλλου 2 γραμμών x 16 χαρακτήρων / γραμμή.

Το συχνόμετρο έχει μέγιστη ακρίβεια 1 Hz και η ευαισθησία του είναι μερικά mV. Διαθέτει λειτουργίες μέτρησης σε πραγματικό χρόνο, συγκράτησης μεγίστου ή ελαχίστου (Min and Max hold), επιλογή μονάδας μέτρησης (ανάμεσα σε Hz, KHz και MHz) και επίσης υπάρχει η δυνατότητα επιλογής της ταχύτητας και της ακρίβειας της μέτρησης.

Η κατασκευή υλοποιήθηκε αρχικά για εκπαιδευτικούς λόγους αλλά σύντομα βελτιστοποιήθηκε και προέκυψε μία πολύ αξιόλογη και χρήσιμη συσκευή.  Το συχνόμετρο βασίζεται σε έναν μικροελεγκτή 8-bit, αλλά η μέτρηση γίνεται με ακρίβεια 24bit. 

Κατασκευαστής: Γ. Αδαμίδης

 

Αρχή λειτουργίας

Η βασική συχνότητα (f) ενός οποιουδήποτε περιοδικού σήματος μπορεί να υπολογιστεί μετρώντας τους κύκλους επανάληψης (Ν) του σήματος στη διάρκεια ενός σαφώς καθορισμένου χρονικού διαστήματος (dt). Η βασική συχνότητα του σήματος, σε Hz, προκύπτει τότε από τη σχέση f=N/dt. Η προαναφερόμενη σχέση είναι στην πραγματικότητα ο ορισμός του φυσικού μεγέθους της συχνότητας που ορίζεται ως ο αριθμός των επαναλήψεων του σήματος ανά δευτερόλεπτο. Η μονάδα μέτρησης της συχνότητας είναι το 1 Hz (Hertz) που εξ' ορισμού αντιστοιχεί σε έναν κύκλο (μία επανάληψη) ανά δευτερόλεπτο.Στην εικόνα 1, παρουσιάζουμε μία προφανή τεχνική μέτρησης της συχνότητας ενός σήματος. Η τεχνική αυτή υλοποιείται από το συχνόμετρό μας.

Τεχνική μέτρησης συχνότητας

Σύμφωνα με την άνω τεχνική, προκειμένου να μετρηθεί η βασική συχνότητα ενός οποιουδήποτε σήματος, το σήμα θα πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε μία ισοδύναμη δισταθή (ψηφιακή) ακολουθία παλμών. Αυτό επιτυγχάνεται με ενίσχυση και ψαλιδισμό από έναν ενισχυτή που λειτουργεί στις περιοχές κόρου - αποκοπής.  Στην πραγματικότητα, ο ενισχυτής λειτουργεί ως συγκριτής γύρω από τη στάθμη μηδέν (zero crossing comparator). Η παραγόμενη ακολουθία παλμών έχει μόνο δύο καταστάσεις (on και off) και διατηρεί την ίδια βασική συχνότητα με αυτή του αρχικού σήματος.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιείται ένας ακμο-πυροδότητος (ενεργοποιείται με τις ακμές των εισερχόμενων παλμών) μετρητής που μετρά τους εισερχόμενους παλμούς για χρονικό διάστημα dt, ξεκινώντας από το μηδέν. Στο τέλος του χρονικού διαστήματος dt, ο μετρητής "παγώνει" και συγκρατεί στην έξοδο του το αποτέλεσμα της μέτρησης N. Στη συνέχεια, χρησιμοποιούμε έναν μικροελεγκτή που "διαβάζει" την τιμή N και υπολογίζει τη συχνότητα (f) του αρχικού σήματος από τη σχέση f=N/dt.

Η ακρίβεια της μέτρησης εξαρτάται από την ακρίβεια με την οποία μπορεί να καθοριστεί το χρονικό διάστημα dt και τη συνολική διάρκεια του. Γι' αυτό, το χρονικό διάστημα μέτρησης dt υπαγορεύεται στο μετρητή (καθορίζεται) από μία κρυσταλλική βάση χρόνου (κρυσταλλικό ρολόι).

Καθόσον ο μετρητής μετράει παλμούς σε ακέραια πολλαπλάσια της μονάδας (ακέραιους αριθμούς), η ακρίβεια της μέτρησης είναι ένας παλμός ανά dt (1/dt) Ηz. Το συχνόμετρο 50MHz υποστηρίζει δύο διαφορετικούς χρόνους μέτρησης dt (επιλεγόμενους από τη χρήστη). Οι χρόνοι αυτοί είναι 1sec και 0.1sec και παρέχουν ακρίβεια μέτρησης 1Hz και 10Hz, αντίστοιχα. Είναι προφανές ότι όσο περισσότερο διαρκεί η μέτρηση (για όσο περισσότερο χρόνο μετράει ο μετρητής) τόσο αυξάνεται η ακρίβεια. 

Ο μετρητής υλοποιείται από τον εσωτερικό μετρητή 16bit και από τον εσωτερικό προδιαιρέτη 8bit (pre-scaler) του μικροελεγκτή. Οι δύο βαθμίδες συνθέτουν έναν μετρητή 16+8=24bit. Ο προδιαρέτης του μικροελεγκτή, δεν είναι άμεσα αναγνώσιμος και γι αυτό χρησιμοποιείται μία ειδική τεχνική για την ανάγνωσή του. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα γι αυτή την τεχνική κάνοντας κλικ εδώ.


Creative Commons License

50 MHz Frequency Counter on CircuitLib.com by G. Adamidis is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License.

 

Συνημμένα

Το ηλεκτρονικό σχηματικό του συχνομέτρου.

Ο κώδικας του μικροελεγκτή (αρχείο τύπου hex)

Τυπωμένο κύκλωμα και (ή) πηγαίος κώδικας σε C (πρόσβαση κατόπιν πληρωμής / εξαιρούνται χρήστες ειδικών κατηγοριών)