في الإلكترونيات الرقمية ، عدادات تُستخدم لحساب عدد النبضات أو الأحداث التي حدثت. تقوم العدادات بتخزين البيانات وتتكون من مجموعة من شباشب بإشارة ساعة مطبقة. العدادات قادرة على قياس التردد والوقت مع عملية العد. يمكن أن تزيد هذه عناوين الذاكرة وفقًا للتطبيق. تنقسم العدادات إلى نوعين هما عدادات متزامنة وعدادات غير متزامنة. يشير 'تعديل' العداد إلى أنه يجب تطبيق عدد الحالات قبل عد النبضات. يتم استخدامها في العديد من التطبيقات الرقمية مثل المحولات التناظرية إلى الرقمية والساعات الرقمية وفواصل التردد ودوائر المؤقت وغيرها الكثير. هذه المقالة هي كل شيء عن عداد التردد.
ما هو عداد التردد؟
تعريف: أدوات الاختبار التي ترتبط بمدى واسع من الترددات الراديوية التردد ووقت الإشارات الرقمية يسمى عدادات التردد. هذه قادرة على قياس تردد ووقت الإشارات الرقمية المتكررة بدقة. تُعرف هذه أيضًا باسم عدادات التردد ، وتستخدم لقياس وتيرة ووقت الموجة المربعة ونبضات الإدخال. تستخدم هذه التطبيقات المختلفة مع نطاق الترددات اللاسلكية. تستخدم هذه العدادات Prescaler لتقليل التردد وتشغيل الدائرة الرقمية. يتم عرض تردد الإشارات الرقمية أو التناظرية على شاشة العرض بالهرتز.
تردد مضادة
عندما يحدث عدد النبضات أو الأحداث في فترة زمنية محددة ، يقوم العداد بحساب النبضات ونقلها إلى عداد التردد لعرض نطاق تردد النبضات ويتم ضبط العداد على الصفر. من السهل جدًا استخدام وقياس التردد ، ويعرض بشكل رقمي. هذه متوفرة بأسعار معقولة وبدقة أكبر.
مخطط كتلة
يحتوي مخطط كتلة عداد التردد على إشارة الإدخال ، وتكييف الإدخال ، والعتبة ، والبوابة ، والعداد أو المزلاج ، وقاعدة زمنية دقيقة أو ساعة ، وفواصل عقد ، وتقليب ، وعرض.
مخطط كتلة عداد التردد
إدخال
عندما يتم تطبيق إشارة الدخل ذات المعاوقة العالية للإدخال ومقاومة الخرج المنخفضة على هذا العداد ، فسيتم تغذيتها إلى مكبر الصوت لتحويل الإشارة إلى موجة مربعة أو موجة مستطيلة للمعالجة داخل الدائرة الرقمية. يتم تخزين إشارة الإدخال وتضخيمها باستخدام شروط الإدخال والحدود. في هذه المرحلة ، يتم استخدام الزناد شميت للتحكم في عد النبضات الإضافية التي حدثت بسبب الضوضاء عند الحواف. لتقليل عد النبضات الإضافية ، يمكن التحكم في مستوى الزناد وحساسية العداد.
الساعة (قاعدة زمنية دقيقة)
الساعة أو القاعدة الزمنية الدقيقة ضرورية لإنتاج إشارات توقيت مختلفة في فترات زمنية محددة. يستخدم مذبذب كرستالى بجودة عالية لإشارات توقيت محكومة ودقيقة. يتم تطبيق الساعة على فواصل العقد.
عقد فواصل و فليب فلوب
يتم تغذية النبضات المتولدة من الإشارة الواردة وإشارة الساعة إلى فواصل العقد لتقسيم إشارة الساعة ويتم إعطاء الإخراج إلى flip-flop لإنتاج نبضة تمكين للتيار الرئيسي والبوابة .
بوابة
يتم تطبيق نبض التمكين الدقيق من flip-flop وقطار النبضات من إشارة الإدخال على البوابة (AND gate) لإنتاج سلسلة من النبضات في فترة زمنية محددة. إذا كانت إشارة الإدخال / الإشارة الواردة عند 1 ميجا هرتز ويجب فتح البوابة التي تبلغ مدتها ثانية واحدة ، فسيتم إنتاج مليون نبضة كإشارة خرج ناتجة.
عداد أو مزلاج
يتم تغذية خرج البوابة إلى العداد لحساب عدد النبضات التي حدثت من إشارة الدخل. يتم استخدام المزلاج للاحتفاظ بإشارة الخرج أثناء عرض الأرقام ، وفي الوقت نفسه ، يقوم العداد بحساب النبضات. سيكون له 10 مراحل لعد النبضات وإمساكها.
عرض
يتم إعطاء إخراج العداد والمزلاج إلى الشاشة لتوفير الإخراج بتنسيق يمكن قراءته. يتم عرض تردد إشارة الخرج. أكثر شاشات العرض شيوعًا هي LCD أو LED. نظرًا لأنه سيكون هناك رقم واحد لكل عداد عقد ويتم عرض المعلومات ذات الصلة على الشاشة.
مخطط حلبة عداد التردد
يمكن عمل مخطط الدائرة لهذا باستخدام مؤقتين ، وعدادات ، و 8051 ميكروكنترولر ، ومقاومات محتملة ، مولد موجة مربعة ، و عرض شاشات الكريستال السائل . يظهر الرسم البياني الأساسي للدائرة أدناه.
مخطط الدائرة باستخدام الموقتات
يستخدم عداد التردد مؤقت IC 555 لتوفير إشارات الساعة في فاصل زمني دقيق من ثانية واحدة. يستخدم Arduino UNO كمولد موجة مربعة. ان مؤقت IC 555 ويمكن تكوين مولد الموجة المربعة كملف multivibrator مستقر . تُستخدم شاشة LCD مقاس 16 × 2 لعرض تردد إشارة الخرج بالهرتز.
يمكن عمل الدائرة باستخدام مؤقت IC 555 ومؤقت / عداد 8051 ميكروكنترولر. لتوليد الإشارات المتذبذبة مع دورة عمل (99٪) مع أعلى فترة زمنية لإشارة الخرج ، يتم استخدام مؤقت IC 555. يمكن ضبط مقاومات العتبة والتفريغ للحصول على القيمة المطلوبة لدورة العمل. صيغة دورة العمل هي D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2).
يستخدم عداد / عداد 8051 ميكروكنترولر لتوليد تردد النبضة في هيرتز. نظرًا لأن 8051 يحتوي على موقتين يعملان كمؤقت 0 وموقت 1 ويعملان في الوضع 0 والوضع 1. يتم استخدام المؤقت 0 لإنتاج تأخير زمني. يتم حساب النبضات الخارجة من مولد الموجة المربعة باستخدام الموقت 1.
فيما يلي تصميم دائرة عداد التردد باستخدام مؤقت IC 555.
عداد التردد باستخدام مؤقت IC 555
مبدأ تشغيل دائرة عداد التردد
يتم تغذية النبضات المتولدة من مولد الموجة المربعة إلى عداد / مؤقت 8051. يتم تشغيله في وضعين لتوليد تأخير زمني وحساب النبضات. يقوم العداد / المؤقت 8051 بحساب عدد النبضات من إشارة الدخل في فترة زمنية. يتم إعطاء الإخراج من العداد إلى شاشة LCD مقاس 16 × 2 لعرض تردد الإشارة (عدد الدورات / الثانية) بالهرتز في فترة زمنية معينة. هذا هو مبدأ تشغيل عداد التردد.
عمل عداد التردد
يمكن تفسير عمل عداد التردد من مخطط الدائرة أعلاه. النبض المتولد من مولد الموجة المربعة ( اردوينو UNO ) للدبوس 3.5 (المنفذ 3) من 8051 ميكروكنترولر. يعمل Pin 3.5 من 8051 كمؤقت 1 ويتم تكوينه كعداد. يمكن ضبط TCON TR1 bit على HIGH و LOW لحساب النبضات. يتم تخزين العدد النهائي في سجلات TH1 و TL1 (جهاز ضبط الوقت 1). يمكن حساب تردد النبض باستخدام الصيغة ،
F = (TH1 X 256) + TL1
لتحويل قيم النبضة بالهرتز ، يتم ضرب القيمة الناتجة في 10 ، أي التردد في دورات في الثانية. بعد إجراء بعض الحسابات داخل عداد التردد ، يتم عرض تردد النبضة على شاشة LCD مقاس 16 × 2.
أنواع عداد التردد
يمكن قياس تردد النبضة باستخدام نوعين من عدادات التردد. هم انهم،
- عداد تردد العد المباشر
- عداد التردد المتبادل.
عداد تردد العد المباشر
هذه واحدة من أبسط الطرق لقياس تردد نبضة الدخل. بعد حساب عدد دورات نبض الدخل في الثانية ، يمكن حساب التردد باستخدام دارة عداد بسيطة. تقتصر هذه الطريقة التقليدية على قياس دقة التردد المنخفض. للحصول على أعلى دقة ، يمكن تمديد وقت البوابة. على سبيل المثال ، لقياس الدقة عند 1 ميجا هرتز ، هناك حاجة إلى فترة زمنية تبلغ 1000 ثانية للقياس في وقت واحد.
عداد التردد المتبادل
تستخدم هذه الطريقة للتغلب على عيوب طريقة العد المباشر. يقيس الفترة الزمنية لنبض الإدخال بدلاً من حساب عدد الدورات في الثانية. يمكن حساب تردد النبضة باستخدام F = 1 / T. تعتمد دقة التردد النهائية على الدقة الزمنية ومستقلة عن تردد الإدخال. يمكنه قياس التردد المنخفض بأعلى دقة بسرعة كبيرة ويقلل الضوضاء عن طريق ضبط مستوى الزناد. يقيس الفترة الزمنية لنبض الإدخال (يحتوي على عدة دورات) ويحافظ على دقة زمنية كافية. يمكن القيام بذلك بتكلفة منخفضة.
الأنواع الأخرى من عدادات التردد هي
- يستخدم عداد تردد المقعد لمعدات اختبار الإلكترونيات
- يعرض عداد تردد PXI التردد بتنسيق PXI ويستخدم لأنظمة الاختبار والتحكم.
- عداد تردد محمول
- عداد التردد باستخدام جهاز رقمي متعدد
- عداد لوحة
مزايا
ال مزايا عداد التردد هي
- يقيس تردد النبضة المتولدة من مولد الموجة المربعة في فترة زمنية محددة.
- تُستخدم على نطاق واسع لقياس التردد داخل نطاق التردد اللاسلكي
- توفر هذه العدادات قيم تردد دقيقة بسرعة وسهولة.
- إنها فعالة من حيث التكلفة حسب التطبيق.
- يضمن إرسال جميع الترددات داخل النطاقات المحددة.
التطبيقات
ال تطبيقات عداد التردد هي
- تستخدم لتحديد تردد النبضة التي تم الحصول عليها من مولد الموجة المربعة.
- يستخدم لقياس تردد النبض بدقة شديدة
- يقيس تردد الإشارة الواردة في المرسل والمتلقي على الخط
- تستخدم في نقل البيانات بسبب نبض الساعة.
- يمكن قياس تردد المذبذب
- تستخدم في نطاق الترددات اللاسلكية
- يكتشف وتيرة عمليات إرسال البيانات عالية الطاقة
أسئلة وأجوبة
1). ما هي وحدة التردد؟
يتم قياس تردد الإشارة بالهرتز (HZ)
2). ما هو استخدام عداد التردد؟
تستخدم هذه لقياس التردد الدقيق للإشارة المتولدة من مولد الموجة المربعة أو المذبذب.
3). ما نوع العدادات المستخدمة لقياس الترددات العالية؟
تستخدم عدادات متزامنة وغير متزامنة لقياس الترددات العالية.
4). ماذا تقصد بعداد وزارة الدفاع؟
يُعرّف عداد Mod أو عداد المعامل بأنه عدد الحالات التي يقوم العداد بحساب النبض بالتسلسل من خلال تطبيق إشارة الساعة.
5). ما هي طريقتان عداد التردد؟
الطرق هي العد المباشر والمتبادل
وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بالتعريف ، ومخطط الكتلة ، ومخطط الدائرة ، وتصميم الدائرة ، ومبدأ التشغيل ، والعمل ، والأنواع ، والمزايا و تطبيقات عداد التردد . إليك سؤال لك ، ما هي عيوب عداد التردد؟
