Unidad de Control
Maneja las señales de acuerdo a la operación elegida por el usuario para realizar la medición indicada.
Diagrama en bloques completo
Diagrama completo de un medidor de frecuencia/período
Diagrama básico como medidor de frecuencia
(Gp:)
(Gp:) Compuerta principal
(Gp:) Comando de compuerta
(Gp:) vb
(Gp:) vc
(Gp:) vcp
(Gp:) vcc
(Gp:) vx
(Gp:) TC
(Gp:) TX
(Gp:) vx
(Gp:) vc
(Gp:) vcc
(Gp:) vcp
N = 8
…de la Base de Tiempo
Señal a medir
A la unidad contadora
Ejemplo numérico de medición de frecuencia
A medida que el tiempo de compuerta Tc baja la medición se realiza más rápida pero la presentación digital tiene menos resolución
Menor cantidad de cuentas (N) implicará mayor error de cuantización (±1 cuenta), análogamente al voltímetro digital conviene medir a fondo de escala (mayor N)
K es el valor del exponente del divisor por décadas que se aplica a la base de tiempo
1ms 3 1 2 3 4
1s 6 1 2 3 4 5 6 7
100ms 5 1 2 3 4 5 6
10ms 4 1 2 3 4 5
0 0 0 1 . 2 3 4 MHz
1 2 3 4 . 5 6 7 kHz
0 1 2 3 4 . 5 6 kHz
0 0 1 2 3 4 . 5 kHz
Ejemplo: fx = 1.2345678 MHz , fBT = 1MHz, Display con 7 dígitos
TC
N
Presentación digital
K
Diagrama en bloques en modo frecuencia (Agilent)
Diagrama básico como medidor de período simple
N = 8
…de la Base de Tiempo
Señal a medir
A la unidad contadora
Diagrama básico como medidor de promedio de períodos múltiples
Señal a medir
…de la Base
de Tiempo
A la unidad
contadora
En este caso conviene que K sea cero para tener mayor cantidad de pulsos contados, pero si la señal a medir es muy lenta podría desbordarse el contador de pulsos
Ejemplo numérico de medición de promedio de períodos múltiples
A medida la cantidad de promedios aumenta, se agrega una nueva cifra en la presentación digital, aumentando la resolución
m es el valor del exponente del divisor por décadas que se aplica a la señal de entrada, M finalmente es el número de períodos promediados
Ejemplo: fx = 810 Hz (Tx = 1.2345679 ms) , fBT = 1MHz, Display con 7 dígitos
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7 9
1 . 2 3 4 5 6 7 ms
0 . 0 0 1 2 3 4 s
0 0 1 . 2 3 4 5 ms
0 1 . 2 3 4 5 6 ms
2 3 4 . 5 6 7 9 µs
1
10
100
1000
10000
M
N
Presentación digital
1 MHz 0
m
fc
1 MHz 1
1 MHz 2
1 MHz 3
1 MHz 4
Diagrama en bloques en modo período simple (Agilent)
Diagrama en bloques, en modo de relación de frecuencias (Agilent)
La frecuencia más baja debe manejar la apertura y cierre de la compuerta (para que N > 1 y la medición tenga algún sentido)
El valor indicado de N es el cociente (o relación) entre f H y f L
Diagrama en bloques, en modo de Intervalo de Tiempo (Agilent)
Se utiliza un F.F. tipo S-R (Set – Reset), para iniciar y para el tiempo de compuerta. Cada canal es encargado de uno de los pulsos.
Los pulsos contados provienen de la base de tiempo, siento el período de ésta la que nos fija la resolución (LSD)
Puede utilizarse un promediado siempre y cuando los eventos de apertura y cierre se mantengan con periodicidad. En este caso se contarán M intervalos.
Incertidumbre en la medición de frecuencia
= es la estabilidad de la base de tiempo
= es el incertidumbre de cuantización (±1 cuenta).
= 1 (siempre, porque la señal a medir no es sincrónica con la base de tiempo)
= número de cuentas indicado en el equipo (sin considerar el punto o la coma)
Aplicando luego el diferencial total para obtener la incertidumbre se obtiene…
Incertidumbre en la medición de período y promedio de períodos múltiples
= es la estabilidad de la base de tiempo
= es el incertidumbre cuantización (±1 cuenta), igual descripción que para frecuencia. En períodos múltiples el valor es cada vez menor por el aumento de N
= es el error que se debe al ruido propio del instrumento y al ruido que viene asociado a la señal a medir
Aplicando luego el diferencial total para obtener la incertidumbre se obtiene…
Incertidumbre en la Base de Tiempo
Es la diferencia que existe entre la frecuencia actual y la nominal de la B.T.
Depende absolutamente del equipo, equipos más caros tienen asociadas bases de tiempo más estables.
Esta diferencia se traslada directamente a la medición como incerteza.
Contempla la suma de todos los factores que la afectan
Temperatura
Envejecimiento (paso del tiempo)
Variación de tensión de alimentación
Otros de menor peso: Golpes, Vibraciones, Campos magnéticos, Aceleración
Especificados típicamente como valor relativo en partes por millón (ppm), o en partes por asociado al rango de valores o período de tiempo en cuestión
Ej. De especificación del equipo HP5314
Incertidumbre en la cuantización (±1 cuenta)
Todo contador electrónico tienen asociada la incerteza de ±1 cuenta en el dígito menos significativo (LSD)
Existe siempre por la falta de coherencia o sincronismo entre la señal a medir y la base de tiempo
Disminuye cuando el número de cuentas (N) se incrementa. Por analogía con un voltímetro digital implica medir a fondo de escala, o aprovechar todos los dígitos posibles del equipo
Incertidumbre (simplificado) de disparo en la medición de período
El disparo anticipado por el ruido cauda la apertura anticipada de la compuerta, permitiendo el ingreso de más pulsos que los esperables. De forma similar pasa si la apertura se demora
En el flanco que provoca el cierre de la compuerta nuevamente puede ocurrir este fenómeno, por lo tanto es esperable considerar el doble del valor indicado.
El ruido interno del equipo se considera como parte del ruido de la señal, o en su defecto despreciable. Ambos casos son simplificaciones.
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