Gigih Prasetya - 201110130311042

Digital Frequency Meter

Frekuensi meter adalah meter yang digunakan untuk mengukurbanyaknya pengulangan gerakan periodik perdetik. Gerakan periodik seperti detak jantung, ayunan bandul jam. Ada dua jenis frekuensi meter analog dan digital. Frekuensi meter analog merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran frekuensi dan yang berkaitan dengan frekuensi. Terdapat beberapa jenis frekuensimeter analog diantaranya jenis batang atau lidah getar, alat ukur ratio dan besi putar. Dalam mengukur frekuensi atau waktu perioda secara elektronik dapat dilakukan dengan beberapa cara. 

Bentuk frekuensi meter digital Bentuk frekuensi meter analog. Merupakan rangkaian penghitung frekuensi secara digital. Jika sebuah sinyal pulsa digunakan untuk men-trigger counter pada waktu satu detik, maka hasil perhitungan counter merupakan frekuensi dari sinyal pulsa tersebut

Prinsip kerja

Sinyal yang akan diukur frekuensinya diubah menjadi barisan pulsa, satu pulsa untuk setiap siklus sinyal. Kemudian jumlah pulsa yang terdapat pada interval waktu tertenu dihitung dengan counter elektronik. Karena pulsa ini dari siklus sinyal yang tidak diketahui, jumlah pulsa pada counter merupakan frekuensi sinyal yang diukur. Karena counter elektronik ini sangat cepat, maka sinyal dari frekuensi tinggi dapat diketahui

Amplifier

Berfungsi untuk menguatkan sinyal input

Schmitt Trigger

Pada blok diagram frequency meter, schmitt trigget berfungsi untuk merubah sinyal sinusoida menjadi sinyal pulsa

Sinyal diperkuat sebelum masuk Schmitt Trigger. Dalam Schmitt Trigger sinyal diubah menjadi gelombang kotak (kotak) dengan pulsa, satu pulsa untuk setiap siklus sinyal. Pulsa keluaran Schmitt Trigger masuk ke gerbang start-stop. Bila gerbang terbuka (start), pulsa input melalui gerbang ini dan mulai dihitung oleh counter elektronik. Bila pintu tertutup (stop), pulsa input pada counter berhenti dan counter berhenti menghitung. Counter memperagakan (display) jumlah pulsa yang telah masuk melaluinya antara interval waktu Untuk mengetahui frekuensi. Sinyal input, interval waktu gerbang antara start dan stop harus diketahui dengan teliti. Time base terdiri dari osilator kristal dengan frekuensi tetap, schmit trigger, dan pembagi frekuens. Osilator diketahui sebagai osilator clock harus sangat teliti, supaya ketepatannya baik, kristal ini dimasukkan ke dalam oven bertemperatur konstan. Output dari osilator frekuensi konstan masuk ke Schmitt Trigger start dan stop. Bila interval waktu ini diketahui, kecepatan dan frekuensi pulsa sinyal input dapat diketahui. Misalnya f adalah frekuensi dari sinyal input, N jumlah pulsa yang ditunjukkan counter dan t adalah interval waktu antara start dan stop dari gerbang. fungsinya mengubah gelombang non kotak menjadi gelombang kotak atau pulsa dengann kecepatan yang sama dengan frekuensi osilator clock. Barisan pulsa kemudian masuk melalui rangkaian pembagi frekuensi persepuluhan yang dihubungkan secara cascade. Setiap pembagi persepuluhan terdiri dari penghitung sepuluhan dan pembagi frekuensi dengan 10. hubungan dibuat dari output setiap pembagi persepuluhan secara serie, dan dilengkapi dengan switch selektor untuk pemilihan time base yang tepat.

           

Decade Counter

Decade Counter 2 akan ditrigger oleh Decade counter 1 pada saat kondisi output decade counter 1 berubah dari 1001 ke 0000. Decade Counter 3 akan ditrigger oleh Decade counter 2 pada saat kondisi output decade counter 2 berubah dari 1001 ke 0000

Blok Diagram Timer Untuk Frequency Meter

frekuensi osilator clock adalah 1 MHz atau 106 Hz. Jadi output Schmitt Trigger 106 pulsa per detik. Pada setiap 1x dari switch ada 106 pulsa per detik, dan interval waktu antara dua pulsa yang berturutan 10-6 detik atau 1μdetik. Pada tiap 10-1x, pulsa telah melalui satu pembagi persepuluhan, dan berkurang dengan faktor 10, dan sekarang ada 105 pulsa perdetik. Jadi interval waktu diantaranya adalah 10 μdetik. Dengan cara yang sama, ada 104 pulsa per detik pada tap 10-2 x dan interval waktunya 100 μdetik; 103 pulsa per detik pada tap 10-3x dan interval waktu 1 mdetik; 102 pulsa per detik pada tap 10-4x dan interval waktu 10 mdetik; 10 pulsa perdetik pada tap 10-5 dan interval waktu 100 detik; satu pulsa per detik pada tap 10-6x dan interval waktunya 1 detik. Interval waktu antara pulsa-pulsa ini adalah time base dan dapat dipilih dengan switch selektor (switch pemilih).

Flip-Flop

Flip-flop yang digunakan merupakan J-K Flip-flop dimana kaki J & K sama-sama diberi logika High, sehingga keluarannya akan toggle saat transisi clock.

Pulsa positif dari sumber frekuensi yang tidak diketahui sebagai sinyal yang dihitung masuk pada input A gerbang utama dan pulsa positif selektor time base masuk pada input B ke “gerbang start”. Mulamula flip-flop FF, pada keadaan 1. Tegangan pada output Y dimasukkan pada input A salah satu terminal masukan dari “gerbang stop” berfungsi membuka gerbang. Tegangan 0 dari output Y flip-flop FF1 yang masuk ke input A dari “start gerbang” menutup gerbang ini. Bila “gerbang stop” terbuka, pulsa positif dari time base dapat lewat pada set input terminal S dari flipflop FF2 dan menjadikannya tetap pada Keadaan 1. tegangan 0 dari output Υ masuk pada terminal B dari gerbang utama. Karena itu tidak ada pulsa dari sumber frekuensi yang tidak diketahui, dapat lewat melalui gerbang utama. 

Supaya mulai bekerja, pulsa positif disebut pulsa pembaca (“Read Pulse”) diberikan pada terminal reset R dari FF1, ini menyebabkan FF1 berubah keadaan dari 1 ke 0. Sekarang output Υ tegangan positif dan output Y nol. Sebagai hasilnya, “gerbang stop” menutup dan “gerbang start” terbuka. Pulsa pembaca yang sama diberikan pada dekade counter menyebabkannya menjadi nol dan penghitungan mulai bekerja. Bila pulsa lain dari time base masuk, ini dapat lewat gerbang start ke terminal, reset FF2 merubah dari keadaan 1 ke keadaan 0. 

Tegangan positif yang dihasilkan dari input Y (disebut sinyal gating) dimasukkan pada input B dari gerbang utama, membuka gerbang tersebut. Sekarang pulsa dari sumber frekuensi yang tidak diketahui dapat lewat dan dicatat pada counter. Pulsa yang sama lewat gerbang start masuk pada set input S dari FF1 merubahnya dari keadaan 0 ke 1. Ini menyebabkan gerbang start tertutup dan gerbang stop.terbuka. Tetapi karena gerbang utama tetap terbuka, pulsa dari sumber frekuensi yang tidak diketahui tetap lewat menuju counter. Pulsa selanjutnya dari time base selektor lewat melalui “gerbang stop” yang terbuka ke terminal input set S dari FF2, merubah kembali ke keadaan 1. Input dari terminal Υ menjadi nol, dan karenanya gerbang utama menutup penghitungan berhenti. Jadi counter menghitung jumlah pulsa yang lewat gerbang utama pada interval waktu antara dua pulsa yang berturutan dari selector time base. Sebagai contoh, time base dipilih 1 detik, jumlah pulsa yang ditunjukkan counter merupakan frekuensi sumber yang tidak diketahui dalam satuan Hz. Peralatan terdiri dari dua gerbang AND dan dua flip-flop, disebut gerbang control flip-flop.