Бытует мнение, что счёт импульсов в системах сбора данных – это тривиальная физическая задача. Но в действительности это далеко не всегда так. Настоящая статься посвящена разбору задачи счёта импульсов от внешнего источника сигнала. Эта задача актуальна не только  при измерении частоты сигнала, но и при дешифрации сигнала от энкодеров и других  импульсных источников сигнала.

В общем случае, импульс от внешнего источника сигнала имеет определённый диапазон  длительности импульса, периода следования импульса, определённую длительность фронта-спада сигнала. Кроме того, всегда имеется определённый уровень наложенного шума (конечное соотношение сигнал/шум), который может быть вызван разными физическими причинами. Все перечисленные факторы характеризуют входной счётный сигнал удалённого источника как аналоговый сигнал, который требует определённой предобработки для выделения из него бинарного (2-х уровнего логического) сигнала, который можно подавать на счётную логику (использовать как цифровой для подачи, например, на цифровой счётный вход микроконтроллера).

Такая предобработка, в общем случае, должна содержать:

• Импульсный ограничитель, подавляющий импульсные помехи, выходящие за диапазон измерения.
• Входной ФНЧ, подавляющий импульсные помехи с длительностью – меньшей ожидаемого времени фронта-спада.
• Масштабирование (усиление/деление) сигнала, если уровень сигнала не соответствует требованиям дальнейшей обработки.   
• Схему селекции по уровню, содержащую компаратор. Для помехоустойчивости компаратора применяют 2-х уровневую схему селекции по уровню с гистерезисом с преобразованием к цифровому сигналу с требуемыми уровнями “нуля” и “единицы”.

В общем случае удалённого источника сигнала, только после такой предобработки, повышающей помехоустойчивость, можно считать, что сигнал подготовлен для подачи на счётный вход микроконтроллера.

Но, как видите, сложность предобработки достаточно велика для реализации, и поэтому нередко применяют АЦП для ввода первичного сигнала и его аналогичной цифровой обработки для выделения счётной информации. Но способ применения АЦП тоже оказывается ресурсоёмок, поскольку нередко приходится применять АЦП с большой частотой дискретизации, создающий высокий трафик передачи данных. Поэтому, в этих условиях целесообразно применять специализированные модули счёта импульсов (частотомеры), например, LTR51, которые всю аналоговую предобработку осуществляют “на борту” и не создают высокого трафика передачи данных в ПК, поскольку бинарный поток имеет значительно меньший информационный объём данных (по сравнению с соответствующими данными от АЦП), и сами бинарные данных эффективно сжимается при передаче.

Остаётся добавить, что задачи измерения частоты и периода по своему смыслу схожи с задачей счёта импульсов. И для этих задач также рекомендуется применять специализированные приборы.

---

Пример применения термина

Термин применяется при описании принципа действия частотомеров, например, модуля LTR51 с субмодулями H-51X измерительной системы LTR производства OOO “Л Кард”.

Число модулей H-51X: от 1 до 8
Число каналов измерений:
от 2 до 16
Частота: максимум 250 кГц на канал
Диапазон входного сигнала: ±10 В или ±1,2 В

Плата-носитель (частотомер)
до 8 субмодулей, 250 кГц

LTR51

Субмодули для LTR51

Субмодули для LTR51

H-51X