3 Vysvětlení obvodů převodníku frekvence na napětí

Jak název napovídá, převaděče kmitočtu na napětí jsou zařízení, která převádějí vstup s různou frekvencí na odpovídající úroveň výstupního napětí.

Zde studujeme tři snadné, ale pokročilé návrhy pomocí IC 4151, IC VFC32 a IC LM2907.

1) Použití IC 4151

Tento obvod měniče kmitočtu napětí využívající IC 4151 se vyznačuje svým vysoce lineárním převodním poměrem. U uvedených dílčích hodnot lze očekávat, že převodový poměr obvodu bude kolem 1 V / kHz.

Pokud je na vstupu s kmitočtem 0 Hz použito stejnosměrné napětí, výstup generuje odpovídající napětí 0 V. Převodní poměr na výstupu není nikdy ovlivněn pracovním cyklem vstupní kvadratické frekvence.

Pokud je však na vstupu aplikována sinusová frekvence, v takové situaci musí být signál před zavedením Schmittova spouště před zavedením na vstup IC 4151.

Máte-li zájem o jiný přepočítací poměr, můžete jej vypočítat pomocí následujícího vzorce:

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

T1 = 1,1 x R3 x C2

Obvod může být dokonce spojen s výstupem měniče napětí na frekvenci a použit jako způsob odesílání stejnosměrných signálů přes rozšířené kabelové připojení, aniž by problémy s odporem kabelu tlumily signál.

2) Použití konfigurace VFC32

Předchozí příspěvek vysvětlil jednoduchý jediný čip obvod měniče napětí na frekvenci pomocí IC VFC32 se zde dozvídáme, jak by mohl být stejný IC použit pro dosažení opačné aplikace obvodu s frekvenčním měničem.

Na následujícím obrázku je znázorněna další standardní konfigurace VFC32, která umožňuje pracovat jako obvod měniče frekvence na napětí.

Vstupní stupeň tvořený kapacitní sítí C3, R6 a R7 činí vstup komparátoru kompatibilní se všemi logickými spouštěči 5 V. Komparátor zase přepíná přidružený jednorázový stupeň na každé sestupné hraně vstupních pulzů napájené frekvence.

Kruhový diagram

Nastavený prahový referenční vstup pro komparátor detektoru je kolem –0,7 V. V případě, že kmitočtové vstupy mohou být nižší než 5 V, lze síť děliče potenciálu R6 / R7 vhodně upravit pro změnu referenční úrovně a pro umožnění správné detekce nízkoúrovňových vstupů operačním zesilovačem.

Jak je uvedeno v graf v předchozím článku , hodnotu C1 lze zvolit v závislosti na rozsahu rozsahu spouštěcích kmitočtových vstupů.

C2 je zodpovědný za filtrování a vyhlazení křivky výstupního napětí, vyšší hodnoty C2 pomáhají dosáhnout lepší kontroly nad napěťovými vlnami napříč generovaným výstupem, ale odezva je pomalá na rychle se měnící vstupní frekvence, zatímco menší hodnoty C2 způsobují špatnou filtraci, ale nabízejí rychlá odezva a přizpůsobení s rychle se měnícími vstupními frekvencemi.

Hodnota R1 by mohla být vylepšena pro dosažení přizpůsobeného rozsahu výstupního napětí výchylky v plném rozsahu s odkazem na daný rozsah vstupního kmitočtu v plném rozsahu.

Jak funguje obvod převodníku frekvence na napětí

Základní operace navrhovaného obvodu měniče kmitočtu na napětí je založena na teorii nabíjení a vyvážení. Frekvence vstupního signálu je vypočtena tak, aby odpovídala výrazu V) (in) / R1, a tato hodnota je zpracována příslušným operačním zesilovačem IC prostřednictvím integrace pomocí C2. Výsledek této integrace vede k poklesu výstupního napětí integrace rampy.

Zatímco proběhne výše uvedené, spustí se následný jednorázový stupeň, který v průběhu jednorázového provozu spojí referenční proud 1 mA se vstupem integrátoru.

To zase převrátí odezvu výstupní rampy a způsobí její stoupání nahoru, to pokračuje, když je jednorázový zásah ZAPNUTÝ, a jakmile jeho doba uplyne, je rampa opět nucena změnit směr a způsobí návrat k sestupnému klesání vzor.

Výpočet frekvence

Výše uvedený proces oscilační odezvy umožňuje trvalou rovnováhu náboje (průměrný proud) napříč proudem vstupního signálu a referenčním proudem, což je řešeno následující rovnicí:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Kde fo je frekvence na výstupu t je jednorázová perioda = 7500 C1 (Frarads)

Hodnoty R1 a C1 jsou vhodně zvoleny tak, aby poskytovaly 25% pracovní cyklus v rozsahu výstupního kmitočtu v plném rozsahu. U FSD, které mohou být nad 200 kHz, by doporučené hodnoty generovaly přibližně 50% pracovní cyklus.

Tipy k aplikaci:

Vysvětlena nejlepší možná oblast použití pro výše uvedené obvod měniče frekvence na napětí je tam, kde požadavek vyžaduje překlad údajů o frekvenci do údajů o napětí.

Například tento obvod lze použít v tachometry , a pro měření rychlostí motorů v napěťových rozsazích.

Tento obvod lze tedy použít pro zjednodušení rychloměry pro 2kolky včetně kol atd.

Diskutovaný integrovaný obvod lze také použít k dosažení jednoduchých, levných, ale přesných měřičů kmitočtu doma pomocí voltmetrů ke čtení výstupní konverze.

3) Použití IC LM2917

Toto je další vynikající řada IC, kterou lze použít pro mnoho různých obvodových aplikací. V zásadě je to IC převodník frekvence na napětí (otáčkoměr) s mnoha zajímavými funkcemi. Pojďme se dozvědět více.

Hlavní elektrické specifikace

Hlavní vlastnosti IC LM2907 ad LM2917 jsou zdůrazněny následovně:

• Kolík vstupního otáčkoměru, který je vztažen k zemi, lze přímo přizpůsobit všem druhům magnetických snímačů s různou neochotou.
• Výstupní kolík je spojen s interně nastaveným společným kolektorovým tranzistorem, který je schopen klesnout až na 50 mA. To může fungovat dokonce i relé nebo solenoid přímo bez externích vyrovnávacích tranzistorů, LED a žárovky mohou být také integrovány s výstupem včetně a samozřejmě mohou být napájeny vstupy CMOS.
• Čip může zdvojnásobit nízké frekvence zvlnění.
• Vstupy otáčkoměru mají vestavěnou hysterezi.
• Vstup tachometru vztažený k zemi je plně chráněn proti výkyvům vstupní frekvence překračujícím napájecí napětí IC nebo zápornému potenciálu pod nulou.

Podrobnosti o zapojení různých dostupných balíků IC LM2907 a LM2917 lze vidět na níže uvedených obrázcích:

Hlavní oblasti použití tohoto IC jsou:

• Snímání rychlosti : Může být použit pro snímání rychlosti otáčení nebo rychlosti pohybujícího se prvku
• Frekvenční převodníky: Pro převod frekvence na lineárně se měnící potenciální rozdíl
• Vibrační dotykové senzory

Automobilový průmysl

Čip se stává zvláště užitečným v automobilové oblasti, jak je uvedeno pod:

• Rychloměry: Ve vozidlech pro měření rychlosti
• Měřiče prodlevy bodu zlomu: Také aplikace měřicího přístroje související s motorem vozidla.
• Šikovný otáčkoměr: Čip lze použít k výrobě ručních tachometrů.
• Regulátory rychlosti: Zařízení lze použít v nástrojích pro regulaci rychlosti nebo rychlosti
• Mezi další zajímavé aplikace LM2907 / LM2917 IC patří: tempomat, ovládání zámku dveří automobilu, ovládání spojky, ovládání houkačky.

Absolutní maximální hodnocení

(to znamená hodnocení IC, která nesmí být překročena)

1. Napájecí napětí = 28V
2. Napájecí proud = 25 mA
3. Napětí kolektoru interního tranzistoru = 28V
4. Vstupní napětí diferenciálního tachomotoru = 28V
5. Rozsah vstupního napětí = +/- 28V
6. Ztrátový výkon = 1200 až 1500 mW

Další elektrické parametry

Zisk napětí = 200V / mV

Proud na výstupu = 40 až 50 mA

Pozoruhodné vlastnosti a výhody tohoto IC

1. Výstup nereaguje na nulové frekvence a na výstupu také produkuje nulové napětí.
2. Nestálost výstupu lze jednoduše vypočítat pomocí vzorce: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. O funkci zdvojnásobení frekvence IC rozhoduje jednoduchá RC síť.
4. Zenerova kleště na čipu produkují regulovanou a stabilizovanou konverzi frekvence na napětí nebo proud (pouze u LM2917s)

Typické schéma zapojení IC LM2907 / LM2917 je uvedeno níže:

Další informace najdete v tomto článku článek