4.2.3 Diseño de circuito simple de un medidor de frecuencia digital Un medidor de frecuencia digital es un instrumento que utiliza números para mostrar la frecuencia de la señal medida. La señal medida puede ser una onda sinusoidal, una onda cuadrada u otra que cambie periódicamente. señal. Si está equipado con sensores adecuados, se pueden probar una variedad de cantidades físicas, como la frecuencia de vibración mecánica, la velocidad de rotación, la frecuencia del sonido y el recuento de piezas del producto, etc. Por tanto, el frecuencímetro digital es un instrumento muy utilizado. 1. Propósito del diseño 1. Comprender los principios básicos de la frecuencia de medición del frecuencímetro digital y el período de medición. 2. Ser competente en el diseño y los métodos de depuración de los frecuencímetros digitales y los métodos para reducir los errores de medición. 2. Tareas y requisitos de diseño: Diseñar un medidor de frecuencia digital simple para medir la frecuencia de una señal determinada y mostrarla en dígitos decimales. Los indicadores específicos son: 1. Rango de medición: 1 HZ—9,999 KHZ, tiempo de puerta 1 s; 99,99 KHZ, tiempo de puerta 0,1 s; 100 HZ-999,9 KHZ, tiempo de puerta 10 ms; 1 KHZ-9999 KHZ, tiempo de puerta 1 ms 2. Modo de visualización: número decimal de cuatro dígitos 3. Cuando la frecuencia de la señal medida excede el rango de medición; , se producirá una alarma. Tres, principios básicos y diseño de circuito del frecuencímetro digital. La llamada frecuencia es el número de veces que una señal periódica cambia en una unidad de tiempo (1 s). Si el número de cambios repetidos de esta señal periódica medidos dentro de un cierto intervalo de tiempo T es N, su frecuencia se puede expresar como fx=N/T. Por lo tanto, la señal se puede amplificar y moldear, y luego un contador puede acumular el número de señales por unidad de tiempo, y luego los resultados de la medición se pueden decodificar, mostrar y emitir. Este es el llamado método de medición de frecuencia. Se puede ver que el medidor de frecuencia digital consta principalmente de un circuito de amplificación y conformación, un circuito de puerta, un circuito contador, un pestillo, un circuito de base de tiempo, un circuito de control lógico, un circuito de decodificación y un circuito de visualización. La estructura general se muestra en la Figura 4-2-6: Figura 4-2- 6 Diagrama esquemático del medidor de frecuencia digital Se puede ver en el diagrama esquemático que la señal medida Vx se transforma en la señal de pulso I requerida por el contador a través del circuito de amplificación y conformación, y su frecuencia es la misma que la frecuencia fx de la señal medida. El circuito de base de tiempo proporciona una señal de referencia de tiempo estándar II. La señal de base de tiempo II de onda cuadrada con un ancho fijo T sirve como un extremo de entrada de la puerta para controlar el tiempo de apertura de la puerta. La señal medida I se introduce desde el otro. extremo de la puerta, y la frecuencia de la señal medida es fx, ancho de la puerta T, si el número de pulsos contados por el contador durante el tiempo de la puerta es N, entonces la frecuencia de la señal medida fx = N/THz. Se puede ver que el tiempo de puerta T determina el rango de medición. Se selecciona mediante el interruptor de selección de base de tiempo de puerta. Si T es mayor, la precisión de la medición será mayor. Si T es menor, la precisión de la medición será menor. el tiempo de la puerta de acuerdo con la frecuencia medida para controlar el rango de medición en todo el circuito, el circuito de base de tiempo es la clave. Si el ancho del pulso de la señal de la puerta es preciso determina directamente si el resultado de la medición es preciso. tiene dos funciones: una es generar el pulso de bloqueo IV para estabilizar los números en la pantalla. Genera un pulso V "0" claro, lo que hace que el contador comience a contar desde cero para cada medición. 1. Circuito de amplificación y conformación El circuito de amplificación y conformación puede utilizar los transistores 3DGl00 y 74LS00, de los cuales 3DGl00 forma un amplificador para amplificar señales periódicas con una frecuencia de entrada de fx, como ondas sinusoidales, ondas triangulares, etc. La puerta NAND 74LS00 forma un disparador Schmitt, que transforma la señal de salida del amplificador en un pulso rectangular. 2. Circuito de base de tiempo La función del circuito de base de tiempo es generar una señal de tiempo estándar, que puede ser generada por un oscilador compuesto por 555. Si se requiere que la precisión del tiempo sea alta, se puede usar un oscilador de cristal. El circuito de base de tiempo compuesto por el temporizador 555 incluye dos partes: circuito de generación de impulsos y circuito divisor de frecuencia. (1) El circuito multivibrador 555 genera pulsos de base de tiempo. El circuito de referencia que utiliza 555 para generar pulsos de oscilación de 1000 HZ se muestra en la Figura 4-2-7. Los parámetros de resistencia se pueden obtener a partir de la fórmula de cálculo de la frecuencia de oscilación f=1,43/((R1+2R2)*C). (2) Circuito de división de frecuencia Dado que este diseño requiere cuatro tiempos de puerta de 1 s, 0,1 s, 10 ms y 1 ms, el oscilador 555 genera una señal de pulso de 1000 HZ con un período de 1 ms, y las señales de puerta de los otros tres períodos deben ser dividido por división de frecuencia, se puede obtener dividiendo la frecuencia por 10 a través del primer, segundo y tercer nivel respectivamente usando 74LS90. Figura 4-2-7 Circuito multivibrador 555 3. La transición negativa generada por el circuito de control lógico al final de la señal de base de tiempo II se usa para generar la señal de enclavamiento IV, y la transición negativa de la señal de enclavamiento IV se usa para generar la señal clara "0" V.
Las señales de pulso IV y V pueden generarse mediante dos flip-flops monoestables 74LS123, y sus anchos de pulso están determinados por la constante de tiempo del circuito. Cuando el pulso de disparo ingresa desde el terminal B, bajo la acción de la transición negativa del pulso de disparo, el terminal de salida Q puede obtener un pulso positivo y el no terminal Q puede obtener un pulso negativo. La relación de forma de onda cumple exactamente con la. requisitos de IV y V. Cuando se presiona el interruptor de reinicio manual S, el contador borra "0". El circuito de referencia se muestra en la Figura 4-2-8 Figura 4-2-8 Circuito de control lógico del contador de frecuencia digital 4. Latch La función del latch es bloquear el número contado por el contador al final del tiempo de puerta, de modo que que la pantalla El valor del contador en este momento se puede mostrar de manera estable. Al final del tiempo de puerta, el circuito de control lógico envía la señal de enclavamiento IV y envía el valor del contador en este momento a la pantalla de decodificación. Las funciones anteriores se pueden completar seleccionando el pestillo 8D 74LS273. Cuando llega la transición positiva del pulso de reloj CP, la salida del pestillo es igual a la entrada, es decir, Q=D. Así, el valor de salida del contador se envía al terminal de salida del pestillo. Una vez finalizado el pulso positivo, no importa cuál sea el valor de D, el estado del terminal de salida Q permanece sin cambios como el estado original Qn. Entonces en el período de conteo