Электрические схемы, принципиальные схемы электронных устройств - Схемки.ру

Принципиальные схемы электронных устройств

Главная · Электрические схемы · Поиск22 Ноябрь 2017

Цифровой измеритель частоты пульса - схемы, описания...


Самый распространенный способ измерения частоты пульса (ЧП) - путем подсчета количества ударов за определенный промежуток времени. Однако этот способ не подходит в условиях, когда необходим оперативный контроль ЧП, например, при занятиях спортом.

В литературе приведена схема неплохого измерителя ЧП, однако его недостатки - слишком простой входной каскад, применение редких и дорогостоящих ЦАПов, аналоговый вид индикации. Я сомневаюсь, чтобы кто-нибудь решился, например, во время кросса, таскать с собой большой микроамперметр (маленький нельзя - низкая точность и стрелка дрожит) и кучу батареек (для двухполярного питания). В то же время автор замечает, что "цифровой способ индикации требует усложнения схемы", но, если вспомнить, что существуют микросхемы ПЗУ. в которые можно попросту "записать" всю таблицу соответствия "число импульсов - частота пульса", то окажется, что цифровой способ требует упрощения схемы.

Схема такого измерителя ЧП приведена на рис.1. Входной каскад выполнен на компараторе DA1, поэтому он имеет довольно высокую чувствительность. Схема рассчитана на работу совместно с электродинамическим или пьезоэлектрическим датчиками (в последнем случае параллельно датчику следует подключить резистор на 10...100 Ом). С выхода компаратора сигнал поступает на одновибратор, выполненный на элементах DD5.1 и DD5.2. Применение одновибратора необходимо из-за особенностей функционирования сердца. На рис.2 приведен фрагмент из самой настоящей электрокардиограммы вполне здорового человека. Видно, что в промежутке между ударами пульса (Тп - сокращение желудочков) находится еще один импульс (сокращение предсердий) с меньшей амплитудой, однако достаточной для срабатывания компаратора. Если же применить одновибратор, то схема попросту "пропустит" этот импульс (а без него - будет измерять или Тимп1 или Тимп2). Так как при увеличении ЧП уменьшается Тп, то для нормальной работы устройства следует также уменьшать длительность импульса одновибратора (уменьшая сопротивление резистора R10).

Схема


Схема


Кварцевый генератор и делитель частоты собран на микросхеме DD1. С вывода 4 счетчика OD1.2 частота 1024 Гц поступает на вход DD2, а с его выходов - на вход регистра памяти DD3. По сигналам одновибратора сначала записывается информация в регистр, и только потом - стирается в счетчике. К выходу регистра подключено ПЗУ DD4, которое управляет индикаторами. Для упрощения схемы применена динамическая индикация (на выв.1 DD1.1 - частота 64 Гц), но из-за этого в два раза снизилась точность измерения.

Микросхема DD4 подключена к питанию несколько необычно: только через вход программирования (выв.22). В таком режиме работоспособность большинства микросхем полностью сохраняется, при этом несколько уменьшается потребляемый ток (62 мА против 93 мА). При питании от батарей (4,5 В) экономия 30 мА - это немало.

Из-за ограниченного числа разрядов индикатора пришлось пойти на небольшую хитрость. Так, если на индикаторе число "57", то это значит, что ЧП равна 56,75...57,25, а если "57" - 57,25...57,75.

Карта программирования ПЗУ приведена в таблице. Так как в исходном состоянии в микросхеме КР556РТ5 записаны "единицы", то информация в таблице - в инверсном виде. Так, при записи кода "47" лог. "0" нужно записать по выводам 9, 10, 11, 16 микросхемы. Сигнал на выводе 17 ПЗУ высвечивает или единицу в старшем, или запятую в младшем разрядах.

Схема


Налаживание.

Для уменьшения чувствительности компаратора следует припаять резистор между выводами 4 и 9 DA1. Если счетчик DD2 не будет "обнуляться" в старших разрядах на выводах 1, 2, 3, следует уменьшить сопротивление R7, а если не будет записываться информация в регистр (на индикаторе "1—1" при исправной DD2), следует увеличить емкость С4 и, если и это не поможет, увеличить емкость С3 или сопротивление R7. Если на индикаторе число "1—", значит, ЧП выше 199 или ниже 30 ударов в минуту. Если измеритель врет в два или более раз, следует подобрать R10. Вместо него желательно впаять 2-3 резистора разных номиналов (для разных значений ЧП -свой резистор) и переключать их с помощью переключателя. Подобрать их можно с помощью секундомера и НЧ-генератора, имитирующего работу сердца (рис.3). Генератор можно собрать на микросхеме DD1 навесным монтажом. К выходу DA1 подключается светодиод HL1, а к выходу DD5.1 - HL2 (на схеме не показаны). Подключив генератор к схеме и установив частоту около 30 морганий светодиода HL1 в минуту, следует подобрать резистор R10 так, чтобы продолжительность горения HL2 было несколько больше, чем HL1. Частоту генератора следует увеличивать до того момента, пока продолжительность горения HL2 не сравняется с периодом горения HL1. В этот момент следует отключить R10 и вместо него подключить следующий. Вместо постоянных резисторов желательно применить переменный, но в этом случае светодиоды следует "навсегда" припаять к плате.



Микросхему DD3 желательно заменить на КР1533ИР37 (цоколевка та же); при этом можно будет вообще убрать R7, R8, С2-С4. а между выходом одновибратора и объединенными входами счетчика и регистра подключить конденсатор емкостью 100...200 пф: эта микросхема "запоминает" информацию по фронту импульса; быстродействие ТТЛ-схем на порядок (в 10 раз) выше быстродействия МОП-схемы, поэтому информация сотрется в счетчике. При применении ПЗУ с большей емкостью памяти (для повышения точности при ЧП > 90 ударов/мин) счетчик К561ИЕ16 следует заменить на ИЕ20, а вместо КР1533ИР33(37) поставить две КР1533ТМ9.

Источник: А.Колдунов, журнал "Радиолюбитель". Схемы и статьи публикуются с разрешения редакции журнала.

Опубликовал Shemka 28 Декабрь 2009 0 Комментариев · 9030 Прочтений · Для печати

Разработчики электроники, присылайте для размещения на сайте Shemki.ru свои проекты любых электронных устройств. Электрические принципиальные схемы различных устройств, систем, промышленного оборудования и бытовой техники, «Цифровой измеритель частоты пульса»... Схемы управления, включения и сопряжения для различных радиоэлектронных устройств – берите паяльник, скачивайте электрические схемы и собирайте электронные устройства - «Цифровой измеритель частоты пульса»... Razrabotka.PRO - разработка электроники на заказ, производство электронных устройств, систем, приборов и оборудования, проектирование схем и печатных плат. Купить хлопковый выключатель «CLAPS», включающий свет на хлопки. Описания сборки и настройки электрических схем различных устройств… Бесплатные электросхемы устройств и приборов, блок схемы, подробные описания разработки, монтажа и функционирования электронных схем, «Цифровой измеритель частоты пульса»... Электронные схемы - скачать принципиальные схемы металлоискателей, генераторов, блоков питания, телевизоров, зарядных устройств... Принципиальные схемы электронных устройств для начинающих электронщиков, для студентов вузов, для радиолюбителей и конструкторов электронной аппаратуры - «Цифровой измеритель частоты пульса», подробное описание...