3 Circuite ale convertorului de frecvență la tensiune explicate

După cum sugerează și numele, convertoarele de frecvență la tensiune sunt dispozitive care convertesc o intrare de frecvență variabilă într-un nivel de tensiune de ieșire care variază corespunzător.

Aici studiem trei modele ușoare, dar avansate, folosind IC 4151, IC VFC32 și IC LM2907.

1) Utilizarea IC 4151

Acest circuit de convertizor de tensiune de frecvență care utilizează IC 4151 se caracterizează prin raportul său de conversie foarte liniar. Cu valorile pieselor indicate, raportul de conversie al circuitului poate fi de aproximativ 1 V / kHz.

Atunci când se utilizează o tensiune continuă la intrarea cu o frecvență de 0 Hz, ieșirea generează o tensiune corespunzătoare de 0 V. Raportul de conversie la ieșire nu este niciodată afectat de ciclul de funcționare al frecvenței pătrate ave de intrare.

Dar, dacă la intrare se aplică o frecvență de undă sinusoidală, în acea situație semnalul trebuie trecut printr-un declanșator Schmitt înainte de al introduce la intrarea IC 4151.

Dacă sunteți interesat să aveți un raport de conversie diferit, îl puteți calcula folosind următoarea formulă:

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

T1 = 1,1 x R3 x C2

Circuitul poate fi chiar cuplat la ieșirea unui convertor de tensiune la frecvență și utilizat ca o modalitate de a trimite semnale DC prin conexiunea extinsă a cablului fără ca problemele de rezistență a cablului să atenueze semnalul.

2) Utilizarea configurației VFC32

Postarea anterioară explica un singur cip simplu circuitul convertorului de tensiune la frecvență folosind IC VFC32, aici aflăm cum același IC ar putea fi utilizat pentru a obține o frecvență opusă aplicației circuitului convertorului de tensiune.

Figura de mai jos prezintă o altă configurație standard VFC32 care îi permite să funcționeze ca un circuit convertor de frecvență la tensiune.

Etapa de intrare formată din rețeaua capacitivă C3, R6 și R7 face ca intrarea comparatorului să fie compatibilă cu toate declanșatoarele logice de 5 V. Comparatorul, la rândul său, comută stadiul asociat cu o singură lovitură la fiecare margine de cădere a impulsurilor de intrare a frecvenței alimentate.

Diagrama circuitului

Pragul de referință setat pentru comparatorul detectorului este în jur de –0,7V. În cazul în care intrările de frecvență pot fi mai mici de 5V, rețeaua de divizare potențială R6 / R7 poate fi reglată corespunzător pentru schimbarea nivelului de referință și pentru a permite detectarea corectă a intrărilor de frecvență de nivel scăzut de către opamp.

După cum se arată în grafic în articolul anterior , valoarea C1 poate fi selectată în funcție de gama completă a scalei de declanșare a frecvenței de intrare.

C2 devine responsabil pentru filtrarea și netezirea formei de undă a tensiunii de ieșire, valori mai mari ale C2 ajută la obținerea unui control mai bun asupra valurilor de tensiune pe ieșirea generată, dar răspunsul este lent la frecvențele de intrare care variază rapid, în timp ce valorile mai mici ale C2 cauzează o filtrare slabă, dar oferă răspuns rapid și reglare cu frecvențele de intrare care se schimbă rapid.

Valoarea R1 ar putea fi modificată pentru obținerea unui domeniu de tensiune de ieșire la deflecție la scară completă personalizat, cu referire la un interval de frecvență de intrare la scară completă dat.

Cum funcționează circuitul convertorului de frecvență la tensiune

Funcționarea de bază a circuitului convertizorului de frecvență la tensiune propus se bazează pe o teorie a încărcării și echilibrului. Frecvența semnalului de intrare este calculată a fi conformă cu expresia V) (in) / R1, iar această valoare este procesată de opampul IC relevant prin integrare cu ajutorul lui C2. Rezultatul acestei integrări dă naștere la o scădere a tensiunii de ieșire a integrării rampei.

În timp ce cele de mai sus au loc, se declanșează etapa ulterioară cu o singură lovitură, conectând curentul de referință de 1 mA cu intrarea integratorului în cursul operației cu o singură lovitură.

La rândul său, acesta întoarce răspunsul rampei de ieșire și îl determină să urce în sus, acesta continuă în timp ce one-shot-ul este PORNIT și imediat ce perioada i se scurge, rampa este obligată din nou să-și schimbe direcția și face să revină la căderea descendentă model.

Calculul frecvenței

Procesul de răspuns oscilant de mai sus permite un echilibru susținut al sarcinii (curent mediu) între curentul semnalului de intrare și curentul de referință, care se rezolvă cu următoarea ecuație:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Unde fo este frecvența la ieșire este perioada one-shot = 7500 C1 (Frarads)

Valorile pentru R1 și C1 sunt selectate în mod corespunzător, astfel încât să rezulte un ciclu de funcționare de 25% pe gama de frecvențe de ieșire pe scară largă. Pentru FSD care poate fi peste 200kHz, valorile recomandate ar genera aproximativ 50% ciclu de funcționare.

Sugestii de aplicare:

Cea mai bună zonă de aplicare posibilă pentru cele de mai sus explicate circuitul convertorului de frecvență la tensiune este în cazul în care cerința necesită o traducere a datelor de frecvență în date de tensiune.

De exemplu, acest circuit poate fi utilizat în tahometre , și pentru măsurarea turațiilor motoarelor în domenii de tensiune.

Acest circuit poate fi astfel utilizat pentru simplificarea vitezometre pentru 2 roti inclusiv biciclete etc.

IC-ul discutat poate fi, de asemenea, utilizat pentru realizarea unor contoare de frecvență simple, ieftine, dar precise, folosind voltmetre pentru citirea conversiei de ieșire.

3) Utilizarea IC LM2917

Aceasta este o altă serie excelentă de IC care poate fi utilizată pentru o multitudine de aplicații de circuite diferite. Practic este un convertor de frecvență la tensiune (tahometru) IC cu multe caracteristici interesante. Să învățăm mai multe.

Specificații electrice principale

Principalele caracteristici ale IC LM2907 și LM2917 sunt subliniate după cum urmează:

• Pinul pentru tahometru de intrare, care este menționat la sol, poate fi compatibilizat direct cu toate tipurile de pick-uri magnetice cu o reticență variabilă.
• Pinul de ieșire este legat de un tranzistor de colector comun setat intern, care poate scufunda până la 50mA. Acest lucru poate opera chiar și un releu sau un solenoid direct fără tranzistoare tampon externe, LED-urile și lămpile pot fi, de asemenea, integrate cu ieșirea, inclusiv și, desigur, pot fi furnizate la intrările CMOS.
• Cipul poate dubla frecvențele reduse de ondulare.
• Intrările pentru tahometru au istereză încorporată.
• Intrarea de tahometru cu referință la sol este complet protejată împotriva oscilațiilor de frecvență de intrare care depășesc tensiunea de alimentare a CI sau potențialul negativ sub zero.

Detaliile pinouts ale diferitelor pachete disponibile ale IC LM2907 și LM2917 pot fi observate în imaginile de mai jos:

Principalele domenii de aplicare ale acestui CI sunt:

• Detectarea vitezei : Poate fi folosit pentru a detecta o viteză de rotație sau rata unui element în mișcare
• Convertoare de frecvență: pentru conversia frecvenței în diferențe de potențial care variază liniar
• Senzori tactili pe bază de vibrații

Automobile

Cipul devine deosebit de util în domeniul auto, după cum se arată la:

• Vitezometre: la vehicule pentru măsurarea vitezei
• Contoare de întrerupere a punctului de întrerupere: De asemenea, o aplicație de instrument de măsurare legată de motorul vehiculului.
• Tahometru la îndemână: cipul poate fi utilizat pentru realizarea tahometrelor manuale.
• Controlere de viteză: Dispozitivul poate fi aplicat în instrumentele de control al vitezei sau de reglare a vitezei
• Alte aplicații interesante ale LM2907 / LM2917 IC includ: controlul vitezei de croazieră, controlul blocării ușii auto, controlul ambreiajului, controlul claxonului.

Evaluări maxime absolute

(adică ratingurile care nu trebuie depășite ale IC sunt)

1. Tensiunea de alimentare = 28V
2. Curent de alimentare = 25mA
3. Tensiunea colectorului tranzistorului intern = 28V
4. Tensiunea de intrare a tahomerului diferențial = 28V
5. Gama de tensiune de intrare = +/- 28V
6. Disiparea puterii = 1200 până la 1500 mW

Alți parametri electrici

Câștig de tensiune = 200V / mV

Ieșire Curent chiuvetă = 40 până la 50mA

Caracteristici și avantaje izbitoare ale acestui IC

1. Ieșirea nu răspunde la frecvențe zero și produce tensiune zero și la ieșire.
2. Volumul de ieșire poate fi calculat simplu folosind formula: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. O rețea RC simplă decide caracteristica de dublare a frecvenței IC.
4. O clemă zener on-chip produce o conversie de tensiune sau curent reglată și stabilizată (numai în LM2917s)

O diagramă tipică de conectare a IC LM2907 / LM2917 este prezentată mai jos:

Pentru mai multe informații, puteți consulta acest lucru articol