Frequency-to-code converter with direct data transmission

• Autorzy: Warda Piotr

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.3258

Warianty tytułu

PL

Przetwornik częstotliwość-kod z bezpośrednią transmisją danych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Signal frequency is one of the most popular information carriers in measurement technology. A circuit called a frequency-to-code converter is used to convert frequency into numerical values. Frequency-to-code converters usually operate in the mode of a recorder of a certain number of periods of the signal under test. Often it is a microcontroller-based circuit that uses built-in memory to collect measurement data. The size of the memory limits the measurement capabilities of the transmitter. The paper presents the development of a frequency-to-code converter that sends measurement data directly to the host computer without collecting the results in the RAM of the converter. The working algorithm of the transmitter is presented. The results of measurement experiments carried out for sample signals of constant and variable frequency are presented.. The metrological analysis of the results is presented.

PL

Częstotliwość sygnału jest w technice pomiarowej jednym z popularniejszych nośników informacji. Do konwersji częstotliwości w wartości liczbowe używa się układu zwanego przetwornikiem częstotliwość-kod. Przetworniki częstotliwość-kod zwykle pracują w trybie rejestratora określonej liczby okresów badanego sygnału. Często jest to układ oparty o mikrokontroler wykorzystujący wbudowaną pamięć do gromadzenia danych pomiarowych. Rozmiar pamięci ogranicza możliwości pomiarowe przetwornika. W artykule zaprezentowano opracowanie przetwornika częstotliwość-kod przesyłającego bezpośrednio dane pomiarowe do komputera nadrzędnego bez gromadzenia wyników w pamięci RAM przetwornika. Zaprezentowano algorytm pracy przetwornika. Przedstawiono wyniki przeprowadzonych eksperymentów pomiarowych dla przykładowych przebiegów o stałej i zmiennej częstotliwości. Przedstawiono analizę metrologiczną wyników.

Słowa kluczowe

EN

frequency; digital period measurement; frequency-to-code converter; microcontroller

PL

częstotliwość; cyfrowy pomiar okresu; przetwornik częstotliwości na kod; mikrokontroler

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 12, nr 4
• Strony: 74--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Warda Piotr

• Lublin University of Technology, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Department of Automation and Metrology, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7525-4668

Bibliografia

• [1] Barrett S. F., Pack D. J: Atmel avr microcontroller primer: Programming and interfacing. In Synthesis Lectures on Digital Circuits and Systems. Morgan & Claypool Publishers, Williston 2012.
• [2] Francuz T.: Język C dla mikrokontrolerów AVR. Helion, 2011.
• [3] Goswami J. C., Hoefel A. E.: Algorithms for estimating instantaneous frequency. Signal Process. 84, 2004, 1423–1427.
• [4] Kirianaki N. V., Yurish S. Y., Shpak N. O., Deynega V. P.: Data Acquisition and Signal Processing for Smart Sensors. John Wiley & Sons, Chichester 2001.
• [5] Murillo C. A., López B. C., Celma S.: Voltage-to-Frequency Converters: CMOS Design and Implementation. Springer, New York 2013.
• [6] Pawłowski E., Świsulski D.: Problems with microprocessor voltage-to-frequency and frequency-to-voltage converters implementation. Przegląd Elektrotechniczny 91, 2015, 46–49.
• [7] Pereira J. M., Postolache O. A., Girao P. S.: Analog to Digital Conversion Methods for Smart Sensing Systems. In: Sharma M. K. (Ed.): Advances in Measurement Systems. InTech Open, Rijeka 2010.
• [8] Singh H. K., Bezboruah T.: Micro controller-based frequency to digital converter for interfacing frequency output sensors. International Conference on Electronic Design, Computer Networks & Automated Verification, 2015, 34–37.
• [9] Swisulski D., Pawlowski E., Dorozhovets M.: Digital Processing of Frequency–Pulse Signal in Measurement System. Analysis and Simulation of Electrical and Computer Systems. Springer, Cham 2018.
• [10] Warda P.: Adaptive correction of the quantization error in the frequency-to-code converter. 22nd International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), 2017, 226–231.
• [11] Warda P.: Measurement Data Transmission in the Presence of Electromagnetic Field. Proceedings of the International Conference on Electromagnetic Devices and Processes in Environment Protection with Seminar Applications of Superconductors (ELMECO &AoS), 2017.
• [12] Warda P.: Simulation of an Adaptive Method of Improving the Accuracy and Extending the Range of Frequency Signal Processing in a Frequency-to-Code Converter. Applied Sciences 11(21), 2021, 1–19 [http://doi.org/10.3390/app112110341].
• [13] Yurish S. Y.: Sensors and transducers: Frequency output versus voltage output. Sens. Transducers 49, 2004, 302–305.
• [14] Yurish S. Y., Reverter F., Pallàs-Areny R.: Measurement error analysis and uncertainty reduction for period-and time-interval-to-digital converters based on microcontrollers. Meas. Sci. Technol. 16, 2005, 1660.
• [15] Agilent 33220A20 MHz Function /Arbitrary Waveform Generator, User's Guide, 2007 Agilent Technologies, Inc.
• [16] FT232R USB UART IC Datasheet,Version 2.16
• [17] SN54132, SN54LS132, SN54S132, SN74132, SN74LS132, SN74S132 Quadruple 2-input positive-nand Schmitt triggers, 2022, Texas Instruments Incorporated

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).