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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Escala digital del generador AF. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Para configurar la frecuencia al medir generadores de señales sinusoidales, se utilizan con mayor frecuencia dispositivos de escala, conectados mecánicamente al elemento de control del dispositivo. Sus desventajas son conocidas: son la complejidad de la fabricación, la necesidad de calibración utilizando un generador estándar o un frecuencímetro y, en algunos casos, la precisión insuficiente del ajuste de frecuencia, que depende no solo del diseño del dispositivo de lectura, sino también de la estabilidad de los parámetros de los elementos radioeléctricos de los circuitos de ajuste de frecuencia. Las denominadas básculas eléctricas prácticamente no presentan estos inconvenientes. En el caso más sencillo, se trata de un frecuencímetro analógico, cuyo funcionamiento se basa en medir la tensión media de una secuencia de pulsos de duración constante formada a partir de una señal generada. Sin embargo, una escala de este tipo también proporciona una precisión de configuración de frecuencia relativamente baja (en el mejor de los casos, 1...3%), y su calibración también requiere un generador de referencia. El uso de métodos digitales para medir la frecuencia le permite deshacerse de todas las desventajas inherentes a las básculas tanto mecánicas como eléctricas. En este caso, la frecuencia se mide directamente en forma digital y con alta precisión, determinada por la estabilidad del llamado intervalo de tiempo de medición. La báscula digital simplifica el diseño y la fabricación del generador, ya que puede ensamblarse como una unidad electrónica separada y funcionalmente completa y colocarse en cualquier ubicación conveniente del dispositivo. El método digital más sencillo para medir la frecuencia es el método de conteo directo, que consiste en contar el número de períodos de la señal generada durante un período de tiempo conocido: el intervalo de tiempo de medición. Para determinar la frecuencia con una precisión de 1 Hz, debe ser igual a 1 s. Si se forma una secuencia de pulsos a partir de una señal sinusoidal, cuyos frentes coinciden con los momentos en que la tensión sinusoidal pasa por el nivel cero, y se cuenta su número, entonces, con la misma precisión, el intervalo de tiempo de medición se puede reducir a la mitad. El uso de una unidad de duplicación en una balanza digital reduce el retraso de tiempo entre el momento en que el elemento de control cambia la frecuencia y el comienzo de la indicación del resultado de la medición, lo cual es de gran importancia al configurar la frecuencia con una precisión de 1 Hz. Sin embargo, el retardo de tiempo de 0,5 s cuando se ajusta aproximadamente el generador sigue siendo grande. Por lo tanto, junto con una escala digital que proporciona un ajuste de frecuencia preciso, a veces se utiliza una escala mecánica adicional para una sintonización aproximada. Puede hacerlo de otra manera: reduzca el retardo de tiempo en otro orden de magnitud, es decir, introduzca un segundo modo de funcionamiento ("Grueso") en la báscula digital, en el que el intervalo de tiempo de medición es de 0,05 s y la precisión de la medición de frecuencia es ±10 Hz. Sin embargo, simplemente reducir el intervalo de tiempo de medición 10 veces conduce al hecho de que el valor de la frecuencia indicada en la escala se desplaza un decimal hacia la derecha, lo que dificulta la lectura de la información. Para eliminar este inconveniente, se debe aplicar una secuencia de pulsos de doble frecuencia de una señal sinusoidal en el modo "Grueso" al segundo contador decimal de la escala digital. En este caso, cada dígito del número que define la frecuencia medida se mostrará siempre en el mismo lugar. El dispositivo proporciona mediciones de frecuencia en el rango de 1 Hz a 1 MHz. La amplitud de la señal de entrada es de hasta 15 V. La precisión de la medición, el tiempo de medición y la indicación de frecuencia, según el modo de funcionamiento, son ±10 Hz, 0,05 y 0,2 s (en el modo "grueso") y 1 Hz, 0,5 y 2 s. s ("Exactamente"). Consumo actual: no más de 50 mA. El dispositivo consta de un modelador de entrada, un duplicador de frecuencia, un sensor para medir intervalos de tiempo, un selector y contador de pulsos y una unidad de conmutación para modos de funcionamiento. El controlador de entrada en el comparador DA1 es un disparador Schmitt. Su circuito de retroalimentación positiva está formado por las resistencias R3 y R6. La secuencia de pulsos generada por él a partir de una señal sinusoidal a través de los inversores DD1.1, DD1.2 llega a un duplicador de frecuencia realizado en los elementos R5, C2 y DD3.1. Los inversores DD1.1 y DD1.2 proporcionan la pendiente necesaria de las subidas y bajadas del pulso, de la que depende la precisión del funcionamiento del duplicador de frecuencia. Desde la salida del elemento DD3.1, se suministra una secuencia de pulsos positivos cortos de doble frecuencia a una de las entradas (pin 9) del selector, cuyas funciones son realizadas por el elemento DD1.3. El sensor de intervalo de tiempo de medición contiene un oscilador maestro, un divisor de frecuencia, una unidad de instalación inicial y un modelador de pulso de puesta a cero. El oscilador de cuarzo maestro, ensamblado sobre los elementos DD2.1, DD2.2, genera pulsos con una frecuencia de repetición de 100 kHz, que pasan a través de los inversores DD2.3 y DD2.4 hasta un divisor de frecuencia en los microcircuitos DD4-DD9. El divisor incluye seis contadores, dos de los cuales (DD6, DD8) dividen la frecuencia entre cinco y el resto entre diez. La unidad de instalación inicial, realizada sobre los elementos VD2, R10, C4, DD1.4, pone los contadores divisores a su estado inicial cuando se enciende el dispositivo. La unidad de conmutación del modo de funcionamiento está ensamblada en el microcircuito DD10, los elementos DD11.1-DD11.3, el transistor VT1 y el interruptor SB1. En el modo "Preciso", los pulsos desde la salida del contador DD5 a través de los elementos DD11.1, DD11.3 llegan a la entrada C del contador DD6, y todo el divisor está involucrado en el funcionamiento del dispositivo. En este caso, en la salida del contador DD9 se forma una secuencia de pulsos con una duración de 0,5 sy una frecuencia de repetición de 0,4 Hz. En el modo "Grueso", el contador DD5 se excluye del divisor, y los pulsos de la salida del anterior (DD4) pasan a través de los elementos DD11.2 y DD11.3 al contador DD6, y una secuencia de pulsos con una duración de 0,05 s y en la salida del divisor se forma una frecuencia de repetición de 4 Hz.
Los pulsos de la salida del contador DD9 se suministran a la segunda entrada (pin 8) del elemento DD1.3 y al generador de pulsos de puesta a cero ensamblado en los elementos DD3.3, DD3.4, DD11.4. Aparecen pulsos cortos en la salida del elemento DD3.4, que periódicamente, antes del inicio de cada ciclo de medición, pone a cero el contador de pulsos en los chips DD12-DD17. El interruptor de transistor VT2 apaga los indicadores de escala mientras mide la frecuencia. Los pulsos de la salida del selector se suministran al contador de pulsos a través del elemento DD3.2, lo que elimina la activación innecesaria del contador en el borde del pulso que establece el intervalo de tiempo de medición. El contador de impulsos incluye seis unidades de conversión similares. En el modo "Exactamente", todos los nodos están conectados en serie a través de los elementos DD10.2, DD10.4 y los pulsos de doble frecuencia de la salida del selector llegan a la entrada del nodo de orden inferior (DD12, HG1). En el modo "Grueso", estos pulsos, a través de los elementos DD10.3, DD10.4, se suministran a la segunda unidad de conversión (DD13, HG2), y el interruptor del transistor VT1 apaga el indicador del decimal menos significativo del escala. El punto indicador HG4 de la báscula digital separa los dígitos que indican la frecuencia en kilohercios y hercios. Si no necesita medir la frecuencia con una precisión de 1 Hz, la escala se puede simplificar eliminando los elementos SB1, DD5, DD10, DD11.1-DD11.3, DD12, HG1, VT1, R11 y conectando la salida de el contador DD4 al pin 4 del chip DD6, y la salida del elemento DD3.2 es con la entrada C del contador DD13. Al reducir la frecuencia operativa superior de 1 MHz a 600 kHz, es posible simplificar aún más el dispositivo y utilizar el microcircuito K176IE3 en lugar del K176IE4 en el orden superior del contador (DD17). En este caso, se excluyen adicionalmente los elementos DD1.1, DD1.2, DD2.3, DD2.4, la salida del elemento DD2.2 está conectada a la entrada C del contador DD4 y el pin 7 del microcircuito DA1 está conectado al pin 2 del elemento DD3.1 y la resistencia R5. El dispositivo utiliza un resonador de cuarzo (ZQ1) del conjunto "Quartz-21". En su lugar, puede utilizar un resonador de cuarzo a una frecuencia de 1 MHz agregando otro contador K176IE4 al divisor de frecuencia y conectándolo entre el elemento DD2.4 y el microcircuito DD4. En lugar de los indicados en el diagrama, el dispositivo puede utilizar tanto indicadores LED simbólicos de otros tipos como catodoluminiscentes. El diagrama de conexión del indicador catodoluminiscente IV3 se muestra en la Fig. 2. En este caso, la resistencia R12 del circuito principal no está conectada al cable común, sino al emisor del transistor VT2. Además, para alimentar los indicadores IV3 se necesitará una fuente de voltaje adicional de 0,7 V.
El diagrama de conexión para los indicadores LED ALS324B o ALS321B se muestra en la Fig. 3. Como interruptores de transistores VT1-VT7, puede utilizar cualquier transistor de silicio con un voltaje colector-emisor y base-emisor aceptable de al menos 10 V y una corriente de colector de al menos 10 mA (KT312B, KT3102B, KT315 con cualquier índice de letras, K1NT251 , etc.). En este caso, el transistor VT2 del dispositivo debe ser compuesto. La base del transistor KT807B adicional está conectada al emisor del transistor VT2, el colector a su colector y el emisor a las unidades de conversión (pin 4). Además, se necesitará una fuente de alimentación más potente, ya que la corriente consumida por la báscula aumentará a 300 mA.
Se pueden suministrar señales con una amplitud de hasta 15 V a la entrada de la balanza digital, ya que el voltaje de entrada permitido del comparador K521CA3 (DA1) no excede los 30 V. Para medir la frecuencia de señales de un nivel superior, la balanza debe complementarse con una unidad de protección contra sobrecargas o un divisor de entrada, que reduce el voltaje en las entradas del comparador a un valor aceptable. Al fabricar el dispositivo, se instala un condensador con una capacidad de 1000 pF entre los pines de alimentación de cada microcircuito. Para reducir el impacto en el generador de ruido de pulso, la parte digital de la báscula se coloca en una pantalla de metal, que está conectada al cable común del generador en un punto. Si la báscula está destinada a funcionar con un generador de audio que genera señales con un nivel bajo y un coeficiente armónico, entonces los cables que conectan los indicadores НG1-HG6 a los medidores están especialmente protegidos, ya que pueden ser fuentes de potente ruido impulsivo, especialmente si se utilizan indicadores ALS324B o ALS321B ALSXNUMXB. El ruido impulsivo se puede eliminar por completo cortando la alimentación de la báscula después de configurar la frecuencia del generador, para lo cual se debe proporcionar un interruptor separado. Si planea utilizar la báscula digital del generador para medir la frecuencia de señales de otras fuentes, es recomendable instalar una toma adicional y un interruptor en su panel frontal que conecte la entrada del dispositivo a la salida del generador o a esta toma. . Al configurar, primero verifique con un osciloscopio la presencia de secuencias de pulsos en la salida del sensor de intervalo de tiempo de medición. Luego se suministra a la entrada del dispositivo una señal sinusoidal con una amplitud de aproximadamente 0,5 V. En este caso, se deben observar pulsos con una amplitud de al menos 3 V en la salida del duplicador de frecuencia (pin 3.1 del elemento DD8. 8,1) Al configurar los valores de frecuencia en el generador en el intervalo de funcionamiento, verifique la exactitud de la indicación en la tensión de alimentación de 9,9 y 5 V. Si hay una discrepancia entre las lecturas de la escala y la frecuencia del generador, es necesario seleccionar un condensador CXNUMX que afecte al divisor de pulso de puesta a cero. Autor: V.Vlasenko
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