Un contador de frecuencia es un instrumento electrónico , o componente de uno, que se utiliza para medir la frecuencia . Los contadores de frecuencia suelen medir el número de ciclos de oscilación o pulsos por segundo en una señal electrónica periódica . A un instrumento de este tipo a veces se le llama cimómetro , particularmente uno de fabricación china. [ cita necesaria ]
La mayoría de los contadores de frecuencia funcionan mediante el uso de un contador , que acumula la cantidad de eventos que ocurren dentro de un período de tiempo específico. Después de un período preestablecido conocido como tiempo de puerta (1 segundo, por ejemplo), el valor del contador se transfiere a una pantalla y el contador se pone a cero. Si el evento que se está midiendo se repite con suficiente estabilidad y la frecuencia es considerablemente menor que la del oscilador de reloj que se está utilizando, la resolución de la medición se puede mejorar mucho midiendo el tiempo requerido para un número completo de ciclos, en lugar de contar el número de ciclos completos observados durante una duración preestablecida (a menudo denominada técnica recíproca ). El oscilador interno , que proporciona las señales temporales, se llama base de tiempo y debe calibrarse con mucha precisión.
Si el evento a contar ya está en formato electrónico, todo lo que se requiere es una simple interfaz con el instrumento. Las señales más complejas pueden necesitar algún acondicionamiento para que sean adecuadas para contar. La mayoría de los contadores de frecuencia de uso general incluirán algún tipo de amplificador , filtrado y circuito de configuración en la entrada. La tecnología DSP , el control de sensibilidad y la histéresis son otras técnicas para mejorar el rendimiento. Otros tipos de eventos periódicos que no son inherentemente de naturaleza electrónica deberán convertirse utilizando algún tipo de transductor . Por ejemplo, se podría disponer un evento mecánico para interrumpir un haz de luz y hacer que el contador cuente los pulsos resultantes.
Los contadores de frecuencia diseñados para radiofrecuencias (RF) también son comunes y funcionan según los mismos principios que los contadores de frecuencia inferior. A menudo, tienen más alcance antes de desbordarse. Para frecuencias muy altas ( microondas ), muchos diseños utilizan un preescalador de alta velocidad para reducir la frecuencia de la señal hasta un punto en el que puedan funcionar los circuitos digitales normales. Las pantallas de dichos instrumentos tienen en cuenta esto y siguen mostrando el valor correcto. Actualmente, los contadores de frecuencia de microondas pueden medir frecuencias de hasta casi 56 GHz . Por encima de estas frecuencias, la señal a medir se combina en un mezclador con la señal de un oscilador local , produciendo una señal en la frecuencia diferencial, que es lo suficientemente baja como para medirse directamente.
La precisión de un contador de frecuencia depende en gran medida de la estabilidad de su base de tiempo. Una base de tiempo es muy delicada, como las manecillas de un reloj, y puede cambiarse por movimiento, interferencia o incluso deriva debido a la edad, lo que significa que es posible que no funcione correctamente. Esto puede hacer que una lectura de frecuencia, cuando se hace referencia a la base de tiempo, parezca mayor o menor que el valor real. Se utilizan circuitos de alta precisión para generar bases de tiempo con fines de instrumentación, generalmente utilizando un oscilador de cristal de cuarzo dentro de una cámara sellada con temperatura controlada, conocida como oscilador de cristal controlado por horno u horno de cristal .
Para mediciones de mayor precisión, se puede utilizar una referencia de frecuencia externa vinculada a un oscilador de muy alta estabilidad, como un oscilador de rubidio disciplinado por GPS . Cuando no es necesario conocer la frecuencia con un grado de precisión tan alto, se pueden utilizar osciladores más simples. También es posible medir la frecuencia utilizando las mismas técnicas en software en un sistema integrado . Por ejemplo, se puede disponer una unidad central de procesamiento (CPU) para medir su propia frecuencia de funcionamiento, siempre que tenga alguna base de tiempo de referencia con la que comparar.
La precisión suele estar limitada por la resolución disponible de la medición. La resolución de un conteo único es generalmente proporcional a la frecuencia del oscilador de base de tiempo y al tiempo de la puerta. Se puede obtener una resolución mejorada mediante varias técnicas, como el sobremuestreo /promedio. [1] [2]
Además, la precisión puede verse significativamente degradada por la fluctuación de la señal que se está midiendo. Es posible reducir este error mediante técnicas de sobremuestreo/promediado.
Las interfaces de E/S permiten al usuario enviar información al contador de frecuencia y recibir información del contador de frecuencia. Las interfaces más utilizadas incluyen RS-232 , USB , GPIB y Ethernet . Además de enviar los resultados de las mediciones, un contador puede notificar a los usuarios cuando se exceden los límites de medición definidos por el usuario. Muchos contadores tienen en común los comandos SCPI que se utilizan para controlarlos. Un nuevo desarrollo es el control integrado basado en LAN a través de Ethernet completo con GUI . Esto permite que una computadora controle uno o varios instrumentos y elimina la necesidad de escribir comandos SCPI.
