Qué es el contador de frecuencias: esquema del circuito y funcionamiento

En la electrónica digital, los contadores se utilizan para contar el número de impulsos o eventos que se han producido. Los contadores almacenan datos y están formados por un grupo de flip-flops con una señal de reloj aplicada. Los contadores son capaces de medir la frecuencia y el tiempo durante el proceso de recuento. Pueden incrementar las direcciones de memoria según la aplicación. Los contadores se dividen en dos tipos: contadores síncronos y contadores asíncronos. El «mod» del contador indica el número de estados que hay que aplicar antes de contar los impulsos. Estos contadores se utilizan en diversas aplicaciones digitales, como los convertidores analógico-digitales, los relojes digitales, los divisores de frecuencia, los circuitos de temporizadores y mucho más. Este artículo está dedicado al contador de frecuencia.


¿Qué es el contador de frecuencia?

Definición: Los instrumentos de prueba que se asocian con una amplia gama de radiofrecuencias que con la frecuencia y el tiempo de las señales digitales se llaman contadores de frecuencia. Son capaces de medir con precisión la frecuencia y el tiempo de señales digitales repetidas. También se conocen como contadores de frecuencia, y se utilizan para medir la frecuencia y el tiempo de las ondas cuadradas y los impulsos entrantes. Se utilizan en diversas aplicaciones con un alcance de RF. Estos contadores utilizan un preescalador para reducir la frecuencia y hacer funcionar el circuito digital. La frecuencia de las señales digitales o analógicas se muestra en la pantalla en HZ.

Contador de frecuencias

Cuando se produce el número de impulsos o eventos en un determinado periodo de tiempo, el contador cuenta los impulsos y los transfiere al contador de frecuencia para mostrar el rango de frecuencia de los impulsos y el contador se pone a cero. Es muy fácil de utilizar y medir la frecuencia y se muestra digitalmente. Están disponibles a precios asequibles y con mayor precisión.

Diagrama de bloques

El diagrama de bloques del contador de frecuencia contiene la señal de entrada, el acondicionamiento de la entrada y el umbral, el puerto AND, el contador o latch, la base de tiempo o reloj preciso, los divisores de décadas, el flip-flop y la pantalla.

Diagrama de bloques del contador de frecuencia
Diagrama de bloques del contador de frecuencia

Entrada

Cuando la señal de entrada con una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida baja se aplica a este contador, se envía al amplificador para convertir la señal en una onda cuadrada o rectangular que se procesará en el circuito digital. La señal de entrada se amortigua y amplifica según las condiciones y umbrales de entrada. En esta etapa, el disparador Schmitt se utiliza para controlar el recuento de impulsos adicionales debido al ruido de los bordes. Para reducir el recuento adicional de impulsos, se puede controlar el nivel de disparo y la sensibilidad del contador.

Reloj (base de tiempo precisa)

El reloj o la base de tiempos precisa es necesaria para producir varias señales de sincronización a intervalos de tiempo precisos. Utiliza un oscilador de cristal de alta calidad para producir señales de sincronización controladas y precisas. El reloj se aplica a los divisores de décadas.

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Divisores de décadas y flip-flops

Los impulsos generados por la señal de entrada y de reloj se envían a los divisores de décadas para dividir la señal de reloj y la salida se da al flip-flop para producir el impulso de habilitación para la puerta AND principal.

Puerta

El pulso preciso de habilitación del flip-flop y el tren de pulsos de la señal de entrada se aplican a la puerta (puerta AND) para producir una serie de pulsos en un intervalo de tiempo preciso. Si la señal de entrada está a 1 MHZ y la puerta debe abrirse durante 1 segundo, la señal de salida resultante es de 1 millón de pulsos.

Contador o pestillo

La salida de la puerta se envía al contador para que cuente el número de impulsos generados por la señal de entrada. El latch se utiliza para mantener la señal de salida mientras el contador cuenta los pulsos. Tendrá 10 etapas para contar y mantener los pulsos.

Mostrar

La salida del contador y del latch se envía a la pantalla para proporcionar una salida en un formato legible. Se muestra la frecuencia de la señal de salida. Las pantallas más utilizadas son las de LCD o LED. Como habrá un dígito para cada década del contador y la información correspondiente se muestra en la pantalla.

Esquema del circuito del contador de frecuencia

El esquema del circuito se puede realizar con dos temporizadores, contadores, microcontroladores 8051, resistencias de potencial, generador de ondas cuadradas y pantalla LCD. El esquema básico del circuito se muestra a continuación.

Esquema del circuito con temporizador
Esquema del circuito con temporizadores

El contador de frecuencia utiliza el temporizador IC 555 para proporcionar señales de reloj a un intervalo preciso de un segundo. El Arduino UNO se utiliza como generador de ondas cuadradas. Un temporizador IC 555 y un generador de ondas cuadradas pueden configurarse como un multivibrador astable. La pantalla LCD de 16×2 se utiliza para mostrar la frecuencia de la señal de salida en hercios.

El circuito se puede realizar utilizando el temporizador IC 555 y el temporizador/contador del microcontrolador 8051. El temporizador IC 555 se utiliza para generar las señales oscilantes con un ciclo de trabajo (99%) con el periodo de tiempo máximo de la señal de salida. Las resistencias de umbral y de descarga pueden ajustarse para obtener el valor de ciclo de trabajo deseado. La fórmula del ciclo de trabajo es D= (R1+R2)/(R1+2R2).

El temporizador/contador del microcontrolador 8051 se utiliza para generar la frecuencia de los pulsos en hercios. El 8051 tiene dos temporizadores, el Temporizador 0 y el Temporizador 1, que funcionan en modo 0 y en modo 1. El temporizador 0 se utiliza para producir un retardo. Los impulsos emitidos por el generador de ondas cuadradas se cuentan con el temporizador 1.

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A continuación se muestra el diseño del circuito contador de frecuencias utilizando el CI temporizador 555.

Contador de frecuencias utilizando el temporizador IC 555
Contador de frecuencia con IC 555 Timer

Principio de funcionamiento del circuito contador de frecuencias

Los impulsos generados por el generador de ondas cuadradas se envían al contador/temporizador del 8051. El circuito funciona en dos modos: generando un retardo de tiempo y contando los pulsos. El contador/temporizador del 8051 cuenta el número de impulsos de la señal de entrada en un intervalo de tiempo. La salida del contador se envía a la pantalla LCD de 16×2 para mostrar la frecuencia de la señal (número de ciclos/segundo) en Hz en un intervalo de tiempo determinado. Este es el principio de funcionamiento del contador de frecuencia.

Funcionamiento del contador de frecuencia

El funcionamiento del contador de frecuencias puede explicarse mediante el esquema del circuito anterior. El impulso generado por el generador de ondas cuadradas (Arduino UNO) se envía al pin 3.5 (puerto 3) del microcontrolador 8051. El pin 3.5 del 8051 actúa como temporizador 1 y está configurado como contador. El bit TCON TR1 puede ponerse en ALTO y BAJO para contar los pulsos. El recuento final se almacena en los registros TH1 y TL1 (temporizador 1). La frecuencia de los impulsos se puede calcular mediante la fórmula,

F = ( TH1 X 256 ) + TL1

Para convertir los valores de los pulsos en hercios, el valor resultante se multiplica por 10, que es la frecuencia en ciclos por segundo. Tras realizar algunos cálculos en el contador de frecuencia, la frecuencia de los impulsos se muestra en una pantalla LCD de 16×2.

Tipos de contadores de frecuencia

La frecuencia de los impulsos puede medirse con dos tipos de contadores de frecuencia. Estos son,

  • Contador de frecuencia de conteo directo
  • Contador de frecuencias recíprocas.

Contador de frecuencia de conteo directo

Este es uno de los métodos más sencillos para medir la frecuencia de un pulso entrante. Tras contar el número de ciclos del impulso de entrada por segundo, se puede calcular la frecuencia mediante un sencillo circuito contador. Este método convencional está limitado a la resolución de frecuencias bajas. Para obtener la máxima resolución, se puede ampliar el tiempo de la puerta. Por ejemplo, para medir la resolución a 1MHZ, se necesita un periodo de tiempo de 1000 segundos.

Contador de frecuencias recíprocas

Este método se utiliza para superar los inconvenientes del método de recuento directo. Mide el periodo de tiempo del impulso de entrada en lugar de calcular el número de ciclos por segundo. La frecuencia del impulso puede calcularse mediante F = 1/T. La resolución final de la frecuencia depende de la resolución temporal y es independiente de la frecuencia de entrada. Puede medir la baja frecuencia con la máxima resolución muy rápidamente y reduce el ruido ajustando el nivel de disparo. Mide el periodo de tiempo del impulso de entrada (contiene varios ciclos) y mantiene una resolución temporal suficiente. Se puede realizar a bajo coste.

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Otros tipos de contadores de frecuencia son

  • El contador de frecuencias de sobremesa se utiliza para los equipos de pruebas electrónicas
  • El contador de frecuencia PXI muestra la frecuencia en formato PXI y se utiliza para sistemas de prueba y control.
  • Contador de frecuencia portátil
  • Contador de frecuencia con multímetro digital
  • Medidor de panel

Ventajas

El ventajas del contador de frecuencia son

  • Mide la frecuencia del impulso generado por el generador de ondas cuadradas en un intervalo de tiempo determinado.
  • Se utilizan ampliamente para medir la frecuencia en el rango de RF
  • Estos medidores proporcionan valores de frecuencia precisos de forma rápida y sencilla.
  • Son rentables según la aplicación.
  • Garantiza que todas las frecuencias se transmitan dentro de las bandas especificadas.

Aplicaciones

El aplicaciones del contador de frecuencia son

  • Sirve para determinar la frecuencia del impulso obtenido por el generador de ondas cuadradas.
  • Se utiliza para medir la frecuencia de los impulsos con gran precisión
  • Mide la frecuencia de la señal de entrada al transmisor y al receptor en una línea
  • Se utiliza en las transmisiones de datos debido al impulso de reloj.
  • La frecuencia de un oscilador puede medirse
  • Utilizado en la gama de RF
  • Detecta la frecuencia de una transmisión de datos de alta potencia

FAQ

1). ¿Cuál es la unidad de medida de la frecuencia?

La frecuencia de la señal se mide en Hertz (HZ)

2). ¿Para qué sirve un contador de frecuencia?

Se utilizan para medir la frecuencia precisa de una señal generada por un generador de ondas cuadradas u oscilador.

3). ¿Qué tipo de medidores se utilizan para medir las altas frecuencias?

Los contadores síncronos y asíncronos se utilizan para medir altas frecuencias.

4). ¿Qué quieres decir con contador de mods?

El contador mod o contador modular se define como el número de estados en los que el contador cuenta pulsos en secuencia aplicando una señal de reloj.

5). ¿Cuáles son los dos métodos de recuento de frecuencias?

Los métodos son el recuento directo y el recuento recíproco

He aquí la definición, el diagrama de bloques, el diagrama del circuito, el diseño del circuito, el principio de funcionamiento, la operación, los tipos, las ventajas y las características del circuito aplicaciones del contador de frecuencia. Aquí tienes una pregunta: ¿cuáles son las desventajas de un contador de frecuencia?

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