10.4. Измерение частоты методом заряда и разряда конденсатора
Использование метода заряда и разряда конденсатора позволяет создавать простые в эксплуатации и недорогие частотомеры, работающие в диапазоне 0,02…1МГц , но имеющие сравнительно невысокую точность Их относительная приведенная погрешность может достигать 5 %. Принцип действия конденсаторного частотомера может быть пояснен с помощью схемы на рис 10.5,а. Входной периодический сигнал любой формы неизвестной частоты U(fx) преобразуется с помощью преобразователя в импульсный управляющий cигнал Uупр типа меандр, имеющий ту же частоту.
На рис 10.6,б показан простейший принцип преобразования входного синусоидального колебания в колебание типа меандр Uупр и сопутствующие сигналы. Сигнал Uупр управляет ключом К: при положительной полярности ключ замкнут,при отрицательной – разомкнут.
При замкнутом положении ключа емкость С заряжается от источника напряжения E током iз , протекающим через сопротивление R1 и диод d1 . При разомкнутом ключе данная емкость разряжается током iр , протекающим через диод d2, измерительный прибор тА и сопротивление R. Чтобы заряд конденсатора происходил медленнее,чем разряд, требуется ,чтобы R1> R .
Рис 10.6.Конденсаторный частотомер:
а — структурная схема; б — временные диаграммы к схеме
Непременным условием работы подобного частотомера является требование того, чтобы емкость в течение зарядного времени успела полностью зарядиться до некоторого постоянного значения Е, а при разряде — напряжение на емкости практически становилось нулевым. Тогда максимальное значение разрядного тока iр будет оставаться неизменным и равно Imax ,время разряда
τ=RC постоянным. При этом среднее значение тока, протекающего через измерительный прибор, определится формулой:
(10.2)
Итак, показания измерительного прибора пропорциональны частоте fx=1/Tx:
Iср = fx Imax τ.