Методическая разработка для учащихся по курсу "Электрорадиоизмерения" на тему: "Электронносчетный 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. ._ - 2 - _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. ._ - 3 - _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 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L-------------- L------T------- L------T------- L------T------- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -------+------¬ -------+------¬ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ УСТРОЙСТВО ¦ ¦ ¦ L------------+ +-----+ ИНДИКАТОР ¦ ¦ УПРАВЛЕНИЯ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L------T------- L-------------- ¦ ¦ ¦ --------------¬ -------+------¬ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ДЕЛИТЕЛЬ ¦ ¦АВТОГЕНЕРАТОР+-----+ ¦ ¦ ¦ ¦ ЧАСТОТЫ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L-------------- L-------------- 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 =(
