Vysvetlené 2 jednoduché obvody prevodníka napätia na frekvenciu

Obvod meniča napätia na frekvenciu prevádza proporcionálne sa meniace vstupné napätie na proporčne sa meniacu výstupnú frekvenciu.

Prvý návrh využíva IC VFC32, čo je zdokonalené zariadenie na prevod napätia na frekvenciu od spoločnosti BURR-BROWN špeciálne navrhnuté na výrobu extrémne proporcionálnej frekvenčnej odozvy na napájané vstupné napätie pre danú aplikáciu obvodu meniča napätia na frekvenciu.

Ako zariadenie funguje

Ak sa vstupné napätie líši, nasleduje výstupná frekvencia a proporcionálne sa líši s veľkou mierou presnosti.

Výstup IC je vo forme tranzistora s otvoreným kolektorom, ktorý jednoducho potrebuje externý pull up odpor spojený so zdrojom 5 V, aby bol výstup kompatibilný so všetkými štandardnými zariadeniami CMOS, TTL a MCU.

Dalo by sa očakávať, že výstup z tohto integrovaného obvodu bude vysoko odolný voči šumu a bude mať vynikajúcu linearitu.

Celý rozsah výstupnej konverzie je určený zahrnutím externého rezistora a kondenzátora, ktoré môžu byť dimenzované tak, aby získali primerane široký rozsah odozvy.

Hlavné vlastnosti VFC32

Zariadenie VFC32 je tiež vybavené funkciou fungovania opačným spôsobom, to znamená, že môže byť nakonfigurované tak, aby fungovalo aj ako prevodník frekvencie na napätie, s podobnou presnosťou a účinnosťou. Budeme o tom diskutovať v našom ďalšom článku podrobne.

IC sa dá zaobstarať v rôznych balíkoch, ktoré vyhovujú potrebám vašej aplikácie.

Prvý obrázok nižšie zobrazuje štandardnú konfiguráciu obvodu meniča napätia na frekvenciu, kde R1 sa používa na nastavenie rozsahu detekcie vstupného napätia.

Povolenie úplnej detekcie

Pre získanie detekcie vstupu v plnom rozsahu 0 až 10 V je možné zvoliť rezistor 40k, ďalšie rozsahy je možné dosiahnuť jednoduchým riešením nasledujúceho vzorca:

R1 = Vfs / 0,25 mA

Výhodne musí byť R1 typ MFR, aby sa zabezpečila zlepšená stabilita. Nastavením hodnoty R1 je možné zredukovať dostupný rozsah vstupného napätia.

Na dosiahnutie nastaviteľného výstupu je zavedený rozsah FSD C1, ktorého hodnota môže byť vhodne zvolená pre priradenie ľubovoľného požadovaného rozsahu prevodu výstupnej frekvencie, tu na obrázku je zvolená stupnica od 0 do 10 kHz pre vstupný rozsah od 0 do 10V.

Je však potrebné poznamenať, že kvalita C1 môže priamo ovplyvniť alebo ovplyvniť výstupnú linearitu alebo presnosť, preto sa odporúča použitie vysoko kvalitného kondenzátora. Tantal sa možno stáva dobrým kandidátom pre tento typ aplikačnej oblasti.

Pre vyššie rozsahy rádovo 200 kHz a vyššie sa môže zvoliť väčší kondenzátor pre C1, zatiaľ čo R1 môže byť fixovaný na 20k.

Príslušný kondenzátor C2 nemusí nevyhnutne mať vplyv na fungovanie C1, avšak hodnota C2 nesmie prekročiť stanovenú hranicu. Hodnota pre C2, ako je znázornené na obrázku nižšie, by sa nemala znižovať, aj keď jej zvýšenie nad túto hodnotu môže byť v poriadku

Frekvenčný výstup

Frekvenčný výstup IC je interne nakonfigurovaný ako tranzistor s otvoreným kolektorom, čo znamená, že na výstupnom stupni spojenom s týmto pinom bude pre navrhovanú konverziu napätia na frekvenciu zaznamenaná iba klesajúca reakcia napätie / prúd (logicky nízka).

Aby sme z tohto zapojenia dostali striedavú logickú odozvu namiesto iba odozvy „klesajúceho prúdu“ (logická nízka), musíme pripojiť externý pull up odpor s napájaním 5 V, ako je uvedené v druhom diagrame vyššie.

To zaisťuje striedavo sa meniacu logickú odozvu pri tomto zapojení pre stupeň pripojeného externého obvodu.

Možné aplikácie

Vysvetlený obvod meniča napätia na frekvenciu môže byť použitý pre mnoho aplikácií špecifických pre používateľa a môže byť prispôsobený pre každú relevantnú požiadavku. Jednou z takýchto aplikácií by mohlo byť vytvorenie digitálneho merača výkonu na zaznamenávanie spotreby elektrickej energie pre danú záťaž.

Cieľom je pripojiť rezistor snímajúci prúd do série s príslušnou záťažou a potom integrovať vytváranie vyvíjaného prúdu cez tento rezistor s vyššie vysvetleným obvodom meniča napätia na frekvenciu.

Pretože prúd nahromadený cez snímací odpor by bol úmerný spotrebe záťaže, vysvetlil by tento údaj presne a proporcionálne prevod na frekvenciu.

Frekvenčná konverzia by mohla byť ďalej integrovaná do obvodu čítača kmitočtov IC 4033 na získanie digitálne kalibrovaného odpočtu spotreby záťaže, čo by sa mohlo uložiť pre ďalšie posúdenie.

Zdvorilosť: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) Pomocou IC 4151

Ďalší vysoko výkonný obvod meniča frekvencie na napätie je zostavený okolo niekoľkých komponentov a spínacieho obvodu založeného na IC. Pri hodnotách dielov uvedených v schéme sa dosiahne pomer prepočtu s lineárnou odozvou cca. 1%. Keď sa použije vstupné napätie od 0 V do 10 V, prevedie sa na proporcionálnu veľkosť výstupného napätia s obdĺžnikovou vlnou od 0 do 10 kHz.

Prostredníctvom potenciometra P1 bolo možné obvod doladiť, aby sa zabezpečilo, že vstupné napätie 0 V generuje výstupnú frekvenciu 0 Hz. Komponenty zodpovedné za stanovenie frekvenčného rozsahu sú rezistory R2, R3, R5, P1 spolu s kondenzátorom C2.

Použitím nižšie uvedených vzorcov je možné transformovať pomer konverzie napätia na frekvenciu tak, aby obvod fungoval mimoriadne dobre pre niekoľko jedinečných aplikácií.

Pri určovaní súčinu T = 1.1.R3.C2 musíte zabezpečiť, aby to bolo vždy pod polovicou minimálnej výstupnej periódy, čo znamená, že kladný výstupný impulz by mal byť vždy minimálny, pokiaľ je záporný impulz.

f0 / Win = [0,486. (R5 + P1) / R2. R3. C2]. [kHz / V]

T = 1,1. R3. C2