3 Обяснени схеми на преобразувателя на честота към напрежение

Както подсказва името, преобразувателите на честота към напрежение са устройства, които преобразуват променлива честота на входа в съответно променящи се нива на изходното напрежение.

Тук изучаваме три лесни, но усъвършенствани дизайна, използващи IC 4151, IC VFC32 и IC LM2907.

1) Използване на IC 4151

Тази схема на преобразувател на честотно напрежение, използваща IC 4151, се характеризира със силно линейно съотношение на преобразуване. С посочените стойности на частта коефициентът на преобразуване на веригата може да се очаква да бъде около 1 V / kHz.

Когато се използва постояннотоково напрежение на входа с честота 0 Hz, изходът генерира съответно напрежение от 0 V. Коефициентът на преобразуване на изхода никога не се влияе от работния цикъл на входната квадратна честота ave.

Но ако на входа е приложена честота на синусоида, в тази ситуация сигналът трябва да бъде предаден през спусъка на Schmitt, преди да го въведе на входа IC 4151.

Ако се интересувате от различно съотношение на преобразуване, можете да го изчислите, като използвате следната формула:

V (out) / f (in) = R3 x R7 x C2 / 0.486 (R4 + P1) x [V / Hz]

T1 = 1,1 x R3 x C2

Веригата може дори да бъде свързана към изхода на преобразувател на напрежение към честота и да се използва като начин за изпращане на постояннотокови сигнали през удължена кабелна връзка, без проблемите на кабелното съпротивление да отслабват сигнала.

2) Използване на конфигурацията VFC32

В предишната публикация беше обяснен прост единичен чип верига на преобразувател на напрежение към честота използвайки IC VFC32, тук научаваме как една и съща интегрална схема може да се използва за постигане на противоположна честотна схема на преобразувател на напрежение.

Фигурата по-долу изобразява друга стандартна конфигурация на VFC32, която му позволява да работи като схема на преобразувател на честота към напрежение.

Входният етап, оформен от капацитивната мрежа на C3, R6 и R7, прави входа на компаратора съвместим с всички логически тригери от 5 V. Компараторът от своя страна превключва свързания етап от един изстрел на всеки падащ ръб на подаваните честотни импулси.

Електрическа схема

Референтният входен праг, зададен за детекторния компаратор, е около –0,7V. В случай, че честотните входове могат да бъдат по-ниски от 5V, потенциалната разделителна мрежа R6 / R7 може да бъде подходящо коригирана за промяна на референтното ниво и за осигуряване на правилно откриване на честотните входове с ниско ниво от OPAMP.

Както е показано в графика в предишната статия , стойността C1 може да бъде избрана в зависимост от пълния диапазон на скалата на честотните входни задействания.

C2 става отговорен за филтрирането и изглаждането на формата на вълната на изходното напрежение, по-големите стойности на C2 помагат за постигане на по-добър контрол върху пулсациите на напрежението в генерирания изход, но реакцията е бавна на бързо променящите се входни честоти, докато по-малките стойности на C2 причиняват лоша филтрация, но предлагат бърза реакция и настройка с бързо променящите се входни честоти.

Стойността R1 може да бъде променена за постигане на персонализиран обхват на отклонение на изходното напрежение в пълна скала по отношение на даден обхват на честотата на входния честотен диапазон.

Как работи веригата на преобразувателя на честота към напрежение

Основната операция на предложената схема на преобразувател на честота към напрежение се основава на теория за заряд и баланс. Честотата на входния сигнал се изчислява, за да съответства на израза V) (in) / R1 и тази стойност се обработва от съответния IC opamp чрез интегриране с помощта на C2. Резултатът от тази интеграция води до падащо изходно напрежение на интеграция на рампа.

Докато горното се извършва, се задейства следващият етап от един изстрел, свързващ референтния ток 1 mA с входа на интегратора по време на операцията с един изстрел.

Това от своя страна обръща реакцията на изходната рампа и я кара да се изкачва нагоре, това продължава, докато еднократният изстрел е ВКЛЮЧЕН и веднага след изтичане на периода, рампата отново е принудена да промени посоката си и причинява да се върне към падащото надолу модел.

Изчисляване на честотата

Горният процес на осцилираща реакция позволява устойчив баланс на заряда (среден ток) през тока на входния сигнал и референтния ток, което се решава със следното уравнение:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fos
(1 ма)
Където fo е честотата на изхода t е периодът на един изстрел = 7500 C1 (Frarads)

Стойностите за R1 и C1 са подходящо подбрани, така че да се получи 25% работен цикъл в обхвата на изходната честотна честота. За FSD, който може да е над 200kHz, препоръчителните стойности биха генерирали около 50% работен цикъл.

Съвети за приложение:

Най-добрата възможна област на приложение за горното обяснение верига на преобразувател на честота към напрежение е мястото, където изискването изисква преобразуване на данни за честотата в данни за напрежението.

Например тази схема може да се използва в оборотомери и за измерване на скоростите на двигателите в диапазони на напрежението.

По този начин тази схема може да се използва за опростяване скоростомери за 2 колела, включително велосипеди и др.

Обсъдената интегрална схема може да се използва и за постигане на прости, евтини, но точни честотомери у дома, като се използват волтметри за отчитане на преобразуването на изхода.

3) Използване на IC LM2917

Това е друга отлична серия IC, която може да се използва за множество различни верижни приложения. По принцип това е преобразувател на честота в напрежение (тахометър) IC с много интересни функции. Нека научим повече.

Основни електрически спецификации

Основните характеристики на IC LM2907 и LM2917 са подчертани, както следва:

• Входният тахометричен щифт, който е препратен към земята, може директно да стане съвместим с всички видове магнитни захващащи устройства с различно нежелание.
• Изходният щифт е свързан с вътрешно зададен общ колекторен транзистор, който може да потъне до 50mA. Това може да управлява дори реле или соленоид директно без външни буферни транзистори, светодиодите и лампите също могат да бъдат интегрирани с изхода, включително и, разбира се, могат да се доставят на CMOS входове.
• Чипът може да удвои ниските честоти на пулсации.
• Входовете на оборотомера имат вградена хистерезис.
• Входящият в земята оборотомер на тахометъра е напълно защитен срещу промени в честотата на входа, надвишаващи захранващото напрежение на IC или отрицателния потенциал под нулата.

Подробностите за пиновете на различните налични пакети на IC LM2907 и LM2917 могат да се видят на дадените по-долу изображения:

Основните области на приложение на този IC са:

• Сензор за скорост : Може да се използва за засичане на скорост на въртене или скорост на движещ се елемент
• Честотни преобразуватели: За преобразуване на честотата в линейно променяща се потенциална разлика
• Вибрирани сензорни сензорни превключватели

Автомобилна

Чипът става особено полезен в автомобилната сфера, както е дадено под:

• Спидометри: В превозни средства за измерване на скорости
• Измервателни уреди за точката на прекъсване: Също така приложение на измервателни уреди, свързани с двигателя на автомобила.
• Удобен тахометър: Чипът може да се използва за изработка на ръчни тахометри.
• Контролери за скорост: Устройството може да се прилага в инструменти за контрол на скоростта или за управление на скоростта
• Други интересни приложения на LM2907 / LM2917 IC инкудират: круиз контрол, контрол на автомобилната ключалка, контрол на съединителя, контрол на клаксона.

Абсолютен максимален рейтинг

(което означава, че рейтингите, които не трябва да надвишават, на IC са)

1. Захранващо напрежение = 28V
2. Захранващ ток = 25mA
3. Напрежение на вътрешния транзисторен колектор = 28V
4. Диференциално входно напрежение на тахометъра = 28V
5. Диапазон на входното напрежение = +/- 28V
6. Разсейване на мощността = 1200 до 1500 mW

Други електрически параметри

Коефициент на напрежение = 200V / mV

Изходен ток на мивката = 40 до 50mA

Поразителни характеристики и предимства на този IC

1. Изходът не реагира на нулеви честоти и също произвежда нулево напрежение на изхода.
2. Изходният волат може просто да бъде изчислен чрез формулата: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Една проста RC мрежа решава функцията за удвояване на честотата на IC.
4. Вградената ценерова скоба произвежда регулирано и стабилизирано преобразуване на честота в напрежение или ток (само в LM2917s)

Типична схема на свързване на IC LM2907 / LM2917 е показана по-долу:

За повече информация можете да се обърнете към това статия