3 Objašnjeni krugovi pretvarača frekvencije u napon

3 Objašnjeni krugovi pretvarača frekvencije u napon

Kao što naziv sugerira pretvarači frekvencije u napon su uređaji koji pretvaraju ulaz različite frekvencije u odgovarajuće različite razine izlaznog napona.



Ovdje proučavamo tri jednostavna, ali napredna dizajna pomoću IC 4151, IC VFC32 i IC LM2907.

1) Upotrebom IC 4151

krug pretvarača frekvencije u napon pomoću IC 4151 s visokim omjerom linearne pretvorbe od 1V / kHz

Ovaj krug pretvarača frekvencijskog napona koji koristi IC 4151 karakterizira njegov izrazito linearni omjer pretvorbe. S naznačenim vrijednostima dijelova može se očekivati ​​da će omjer pretvorbe sklopa biti oko 1 V / kHz.





Kada se na ulazu koristi frekvencija 0 Hz istosmjerni napon, izlaz generira odgovarajući napon od 0 V. Na omjer pretvorbe na izlazu nikada ne utječe radni ciklus ulazne kvadratne ave frekvencije.

Ali, ako se na ulaz primijeni frekvencija sinusnog vala, u toj se situaciji signal mora provući kroz Schmittov okidač prije nego što se uvede na ulaz IC 4151.



Ako vas zanima drugačiji omjer pretvorbe, možete ga izračunati pomoću sljedeće formule:

V (izlaz) / f (ulaz) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [V / Hz]

T1 = 1,1 x R3 x C2

Sklop se može povezati s izlazom pretvarača napona u frekvenciju i koristiti kao način slanja istosmjernih signala preko produžene kabelske veze bez problema otpora kabela koji prigušuje signal.

2) Korištenje VFC32 konfiguracije

Prethodni post objasnio je jednostavan čip krug pretvarača napona u frekvenciju pomoću IC VFC32 ovdje saznajemo kako bi se isti IC mogao koristiti za postizanje primjene kruga pretvarača napona suprotnog od frekvencije.

Donja slika prikazuje drugu standardnu ​​VFC32 konfiguraciju koja joj omogućuje rad kao krug pretvarača frekvencije u napon.

Ulazni stupanj formiran od kapacitivne mreže C3, R6 i R7 čini ulaz komparatora kompatibilnim sa svim logičkim okidačima od 5 V. Komparator zauzvrat prebacuje pripadajuću fazu od jednog hica na svaki padajući rub dovedenih frekvencijskih impulsa.

Kružni dijagram

Postavljeni referentni ulazni prag za usporedbu detektora je oko –0,7V. U slučaju da frekvencijski ulazi mogu biti niži od 5V, potencijalna razdjelna mreža R6 / R7 može se na odgovarajući način prilagoditi za promjenu referentne razine i za omogućavanje pravilnog otkrivanja optičkih ulaza niske razine.

Kao što je prikazano u graf u prethodnom članku , vrijednost C1 može se odabrati ovisno o opsegu pune skale okidača ulaznih frekvencija.

C2 postaje odgovoran za filtriranje i izravnavanje valnog oblika izlaznog napona, veće vrijednosti C2 pomažu u postizanju bolje kontrole nad valovima napona na generiranom izlazu, ali odziv je trom na brzo varirajuće ulazne frekvencije, dok manje vrijednosti C2 uzrokuju lošu filtraciju, ali nude brzi odziv i podešavanje uz brzu promjenu ulaznih frekvencija.

Vrijednost R1 mogla bi se podesiti za postizanje prilagođenog raspona izlaznog napona skretanja u punoj skali s obzirom na zadani raspon ulazne frekvencije pune skale.

Kako radi krug pretvarača frekvencije u napon

Osnovni rad predloženog kruga pretvarača frekvencije u napon temelji se na teoriji naboja i ravnoteže. Računa se da je frekvencija ulaznog signala u skladu s izrazom V) (in) / R1, a tu vrijednost obrađuje relevantni IC opamp integriranjem uz pomoć C2. Rezultat ove integracije dovodi do pada izlaznog napona integracije rampe.

Dok se gore navedeno događa, aktivira se sljedeći stupanj s jednim pucanjem, povezujući referentnu struju od 1 mA s ulazom integratora tijekom postupka s jednim pucanjem.

To zauzvrat preokreće izlazni odziv rampe i uzrokuje njegovo penjanje prema gore, to se nastavlja dok je jedan hitac UKLJUČEN, a čim njegovo razdoblje istekne, rampa je opet prisiljena promijeniti svoj smjer i uzrokuje povratak prema dolje padajućem uzorak.

Izračunavanje frekvencije

Gornji postupak oscilirajućeg odziva omogućuje trajnu ravnotežu naboja (prosječne struje) preko struje ulaznog signala i referentne struje, što se rješava sljedećom jednadžbom:

I (u) = IR (ave)
V (u) / R1 = za tos
(1ma)
Gdje je fo frekvencija na izlazu, t je jednokratno razdoblje = 7500 C1 (Frarads)

Vrijednosti za R1 i C1 prikladno su odabrane tako da rezultiraju 25% radnim ciklusom u opsegu izlaznih frekvencija pune skale. Za FSD koji može biti iznad 200 kHz, preporučene vrijednosti generirale bi oko 50% radnog ciklusa.

Savjeti za prijavu:

Objašnjeno najbolje moguće područje primjene za gore navedeno krug pretvarača frekvencije u napon gdje zahtjev zahtijeva prijevod frekvencijskih podataka u naponske podatke.

Na primjer, ovaj se krug može koristiti u tahometri i za mjerenje brzina motora u rasponima napona.

Ovaj se krug tako može koristiti za pojednostavljivanje brzinomjeri za 2 kotača uključujući bicikle itd.

IC o kojem se raspravlja može se koristiti i za postizanje jednostavnih, jeftinih, ali preciznih mjerača frekvencije kod kuće, koristeći voltmetre za očitavanje izlazne pretvorbe.

3) Korištenje IC LM2917

Ovo je još jedna izvrsna IC serija koja se može koristiti za mnoštvo različitih sklopovskih aplikacija. U osnovi to je IC pretvarača frekvencije u napon (tahometar) s mnogim zanimljivim značajkama. Naučimo više.

Glavne električne specifikacije

Glavne značajke IC LM2907 i LM2917 podcrtane su kako slijedi:

  • Ulazni tahometar koji se odnosi na zemlju može se izravno učiniti kompatibilnim sa svim vrstama magnetskih podizača koji imaju različitu odbojnost.
  • Izlazni pin povezan je s interno postavljenim zajedničkim tranzitorskim kolektorom koji može potonuti do 50mA. To može upravljati čak i relejem ili solenoidom izravno bez vanjskih međuspremnika, tranzisteri, LED i lampe također se mogu integrirati s izlazom, uključujući i, naravno, mogu se dobiti na CMOS ulaze.
  • Čip može udvostručiti niske frekvencije mreškanja.
  • Ulazi tahometra imaju ugrađenu histerezu.
  • Ulazni tahometar s referencom na zemlju u potpunosti je zaštićen od njihanja ulazne frekvencije koje prelaze opskrbni napon IC ili negativnog potencijala ispod nule.

Pojedinosti pinouta različitih dostupnih paketa IC LM2907 i LM2917 mogu se vidjeti na donjim slikama:

Glavna područja primjene ovog IC-a su:

  • Osjetnik brzine : Može se koristiti za otkrivanje brzine vrtnje ili brzine pokretnog elementa
  • Pretvarači frekvencije: za pretvaranje frekvencije u linearno promjenjivu razliku potencijala
  • Senzori prekidača na dodir koji se temelje na vibracijama

Automobilski

Čip postaje posebno koristan u automobilskoj industriji, kako je navedeno pod:

  • Brzinomjeri: U vozilima za mjerenje brzine
  • Mjerači zadržavanja točkova razbijača: Također aplikacija mjernih instrumenata povezanih s motorom vozila.
  • Praktični tahometar: Čip se može koristiti za izradu ručnih tahometra.
  • Regulatori brzine: Uređaj se može primijeniti u instrumentima za kontrolu brzine ili za upravljanje brzinom
  • Ostale zanimljive primjene LM2907 / LM2917 IC uključuju: tempomat, automobilska kontrola brave, kontrola kvačila, kontrola sirene.

Apsolutne maksimalne ocjene

(što znači ocjene koje ne smiju premašiti IC)

  1. Napon napajanja = 28V
  2. Struja napajanja = 25mA
  3. Napon unutarnjeg tranzistorskog kolektora = 28V
  4. Diferencijalni ulazni napon tahometra = 28V
  5. Raspon ulaznog napona = +/- 28V
  6. Rasipanje snage = 1200 do 1500 mW

Ostali električni parametri

Pojačanje napona = 200V / mV

Izlazna struja sudopera = 40 do 50mA

Upečatljive značajke i prednosti ovog IC-a

  1. Izlaz ne reagira na nultu frekvenciju i također proizvodi nulti napon na izlazu.
  2. Izlazna volatura može se jednostavno izračunati pomoću formule: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
  3. Jednostavna RC mreža odlučuje o značajci udvostručavanja frekvencije IC-a.
  4. Zener stezaljka na čipu daje reguliranu i stabiliziranu pretvorbu frekvencije u napon ili struju (samo u LM2917s)

Tipični dijagram povezivanja IC LM2907 / LM2917 prikazan je u nastavku:

Za više informacija možete se pozvati na ovo članak




Prethodno: Objašnjena 2 jednostavna kruga pretvarača napona u frekvenciju Dalje: Pametni krug lampe za nuždu s maksimalnim značajkama