3 Razložena vezja pretvornika frekvence v napetost

Kot že ime pove, so pretvorniki frekvence v napetost naprave, ki pretvarjajo različno frekvenčni vhod v ustrezno različne ravni izhodne napetosti.

Tu preučujemo tri enostavne, a napredne zasnove z uporabo IC 4151, IC VFC32 in IC LM2907.

1) Uporaba IC 4151

Za to vezje frekvenčnega pretvornika z uporabo IC 4151 je značilno zelo linearno razmerje pretvorbe. Z navedenimi vrednostmi delov lahko pričakujemo, da bo razmerje pretvorbe vezja približno 1 V / kHz.

Ko se na vhodu s frekvenco 0 Hz uporablja enosmerna napetost, izhod ustvari ustrezno napetost 0 V. Delovni cikel vhodne kvadratne ave frekvence na pretvorbeno razmerje nikoli ne vpliva.

Če pa je na vhodu uporabljena frekvenca sinusnega valovanja, je treba v tem primeru signal predvajati skozi Schmittov sprožilec, preden ga vnesemo na vhod IC 4151.

Če vas zanima drugačno razmerje pretvorbe, ga lahko izračunate po naslednji formuli:

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

T1 = 1,1 x R3 x C2

Vezje je mogoče celo povezati z izhodom pretvornika napetosti v frekvenco in ga uporabiti kot način pošiljanja enosmernih signalov prek podaljšane kabelske povezave, ne da bi kabelski upor oslabil signal.

2) Uporaba konfiguracije VFC32

Prejšnja objava je pojasnila preprost posamezen čip vezje pretvornika napetosti v frekvenco z uporabo IC VFC32 tukaj izvemo, kako bi lahko isti IC uporabili za doseganje aplikacije, ki je v nasprotju s frekvenčnim pretvornikom napetosti.

Spodnja slika prikazuje drugo standardno konfiguracijo VFC32, ki ji omogoča delovanje kot vezje pretvornika frekvence v napetost.

Vhodna stopnja, ki jo tvori kapacitivno omrežje C3, R6 in R7, naredi primerjalni vhod združljiv z vsemi logičnimi sprožilci 5 V. Primerjalnik nato preklopi pripadajočo enokrako stopnjo na vsakem padajočem robu vhodnih frekvenčnih impulzov.

Shema vezja

Vhodni referenčni prag za primerjalnik detektorja je približno –0,7V. V primeru, da so frekvenčni vhodi lahko nižji od 5V, se potencialno delilno omrežje R6 / R7 lahko ustrezno prilagodi za spreminjanje referenčne ravni in za omogočanje pravilnega zaznavanja nizkofrekvenčnih vhodov s strani opampa.

Kot je prikazano v graf v prejšnjem članku , se lahko izbere vrednost C1, odvisno od celotnega obsega obsega frekvenčnih vhodnih sprožilcev.

C2 postane odgovoren za filtriranje in glajenje valovne oblike izhodne napetosti, večje vrednosti C2 pomagajo doseči boljši nadzor nad valovanjem napetosti na ustvarjeni izhodni vrednosti, vendar je odziv počasen na hitro spreminjajoče se vhodne frekvence, medtem ko manjše vrednosti C2 povzročajo slabo filtracijo, vendar ponujajo hiter odziv in prilagoditev s hitro spreminjajočimi se vhodnimi frekvencami.

Vrednost R1 je mogoče prilagoditi za doseganje prilagojenega obsega odklona izhodne napetosti glede na dano obseg vhodne frekvence v celotnem merilnem območju.

Kako deluje vezje pretvornika frekvence v napetost

Osnovno delovanje predlaganega vezja pretvornika frekvence v napetost temelji na teoriji polnjenja in ravnotežja. Frekvenca vhodnega signala je izračunana tako, da ustreza izrazu V) (in) / R1, in to vrednost obdeluje ustrezni IC opamp z integracijo s pomočjo C2. Rezultat te integracije povzroči upadanje izhodne napetosti integracije rampe.

Medtem ko se zgoraj zgodi, se sproži naslednja stopnja z enim strelom, ki med operacijo z enim strelom poveže referenčni tok 1 mA z vhodom integratorja.

To pa preusmeri odziv izhodne rampe in povzroči, da se vzpenja navzgor, kar se nadaljuje, medtem ko je en strel vklopljen, in ko konča obdobje, je rampa spet prisiljena spremeniti svojo smer in povzroči, da se vrne navzdol vzorec.

Izračun frekvence

Zgornji nihajni odzivni postopek omogoča trajno ravnovesje naboja (povprečni tok) med vhodnim signalom in referenčnim tokom, kar se reši z naslednjo enačbo:

I (v) = IR (ave)
V (in) / R1 = fos
(1ma)
Kjer je fo frekvenca na izhodu, je obdobje enega posnetka = 7500 C1 (Frarads)

Vrednosti za R1 in C1 so ustrezno izbrane tako, da dobimo 25-odstotni delovni cikel v obsegu izhodnih frekvenc. Za FSD, ki je lahko nad 200 kHz, bi priporočene vrednosti ustvarile približno 50% delovnega cikla.

Namigi za uporabo:

Najboljše možno področje uporabe za zgoraj pojasnjeno vezje pretvornika frekvence v napetost kjer zahteva zahteva prevod frekvenčnih podatkov v napetostne podatke.

Na primer to vezje lahko uporabimo v tahometri in za merjenje hitrosti motorjev v napetostnih območjih.

To vezje lahko tako uporabimo za poenostavitev merilniki hitrosti za dvokolesa, vključno s kolesi itd.

Obravnavani IC lahko uporabimo tudi za doseganje enostavnih, poceni, a natančnih frekvenčnih merilnikov doma, z uporabo voltmetrov za odčitavanje pretvorbe izhoda.

3) Uporaba IC LM2917

To je še ena odlična serija IC, ki jo lahko uporabimo za številne različne vezje. V bistvu gre za pretvornik frekvence v napetost (tahometer) IC s številnimi zanimivimi lastnostmi. Naučimo se več.

Glavne električne specifikacije

Glavne značilnosti IC LM2907 in LM2917 so podčrtane na naslednji način:

• Vhodni zatič tahometra, ki se sklicuje na zemljo, je mogoče neposredno združiti z vsemi vrstami magnetnih pobiralk z različno odpornostjo.
• Izhodni zatič je povezan z notranje nastavljenim skupnim kolektorskim tranzistorjem, ki lahko potone do 50 mA. To lahko deluje tudi z relejem ali magnetnim ventilom neposredno brez zunanjih medpomnilniških tranzistorjev, LED in svetilke pa je mogoče integrirati tudi z izhodom, seveda pa jih je mogoče dovajati na vhode CMOS.
• Čip lahko podvoji nizke frekvence valovanja.
• Vhodi tahometra imajo vgrajeno histerezo.
• Ozemljeni referenčni vhod tahometra je popolnoma zaščiten pred nihanji vhodne frekvence, ki presegajo napajalno napetost IC ali negativni potencial pod ničlo.

Podrobnosti o izvlečkih različnih razpoložljivih paketov IC LM2907 in LM2917 si lahko ogledate na spodnjih slikah:

Glavna področja uporabe tega IC so:

• Zaznavanje hitrosti : Uporablja se lahko za zaznavanje hitrosti vrtenja ali hitrosti gibljivega elementa
• Frekvenčni pretvorniki: za pretvorbo frekvence v linearno spreminjajočo se potencialno razliko
• Senzorji stikala na dotik na osnovi vibracij

Avtomobilizem

Čip postane še posebej uporaben na avtomobilskem področju, kot je navedeno pod:

• Merilniki hitrosti: V vozilih za merjenje hitrosti
• Merilniki prebivanja v odklopni točki: tudi aplikacija merilnih instrumentov, povezanih z motorjem vozila.
• Priročen tahometer: Čip lahko uporabite za izdelavo ročnih tahometrov.
• Krmilniki hitrosti: Napravo lahko uporabite v instrumentih za nadzor hitrosti ali uravnavanje hitrosti
• Druge zanimive aplikacije LM2907 / LM2917 IC vključujejo: tempomat, nadzor avtomobilske ključavnice, nadzor sklopke, nadzor sirene.

Absolutne najvišje ocene

(kar pomeni, da ocene IC ne smejo preseči)

1. Napajalna napetost = 28V
2. Napajalni tok = 25mA
3. Notranja napetost tranzistorskega kolektorja = 28V
4. Diferencialna vhodna napetost tahometra = 28V
5. Območje vhodne napetosti = +/- 28V
6. Odvajanje moči = 1200 do 1500 mW

Drugi električni parametri

Povečanje napetosti = 200V / mV

Izhodni tok umivalnika = 40 do 50mA

Presenetljive lastnosti in prednosti tega IC

1. Izhod se ne odziva na nič frekvence in tudi na izhodu proizvaja nič napetosti.
2. Izhodno napetost lahko preprosto izračunamo po formuli: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Preprosto RC omrežje določa funkcijo podvajanja frekvence IC.
4. Cenerjeva objemka na čipu proizvaja regulirano in stabilizirano pretvorbo frekvence v napetost ali tok (samo v LM2917s)

Tipičen diagram povezave IC LM2907 / LM2917 je prikazan spodaj:

Za več informacij se lahko obrnete na to Članek