S'han explicat 2 circuits simples de voltatge a convertidor de freqüència

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





Un circuit convertidor de tensió a freqüència converteix una tensió d’entrada proporcionalment variable en una freqüència de sortida proporcionalment variable.

El primer disseny utilitza l’IC VFC32, que és un dispositiu avançat de convertidor de tensió a freqüència de BURR-BROWN dissenyat específicament per produir una resposta de freqüència extremadament proporcional a la tensió d’entrada alimentada per a una aplicació determinada de circuit de voltatge a freqüència.



Com funciona el dispositiu

Si la tensió d'entrada varia, la freqüència de sortida segueix aquesta i varia proporcionalment amb un gran grau de precisió.

La sortida de l’IC té la forma d’un transistor de col·lector obert, que simplement necessita una resistència de tracció externa connectada amb una font de 5V per fer compatible la sortida amb tots els dispositius CMOS, TTL i MCU estàndard.



Es podria esperar que la sortida d’aquest CI fos molt immune al soroll i amb una linealitat excel·lent.

El rang a escala completa de conversió de sortida es determina amb la inclusió d’una resistència externa i un condensador, que es poden dimensionar per adquirir un rang de resposta raonablement ampli.

Característiques principals de VFC32

El dispositiu VFC32 també està equipat amb una característica de treballar de la manera contrària, és a dir, es pot configurar per funcionar també com un convertidor de freqüència a tensió, amb una precisió i eficiència similars. En parlarem detalladament al nostre proper article.

El CI es pot adquirir en diferents paquets que s'adaptin a les vostres necessitats d'aplicació.

La primera figura següent mostra una configuració estàndard del circuit del convertidor de tensió a freqüència on s’utilitza R1 per configurar el rang de detecció del voltatge d’entrada.

Habilitació de la detecció a escala completa

Es pot seleccionar una resistència de 40 k per obtenir una detecció d’entrada a escala completa de 0 a 10 V; es podrien aconseguir altres rangs simplement resolent la següent fórmula:

R1 = Vfs / 0,25 mA

Preferiblement, R1 ha de ser un tipus MFR per garantir una millor estabilitat. Ajustant el valor de R1 es pot reduir el rang de tensió d’entrada disponible.

Per aconseguir un rang FSD de sortida ajustable, s’introdueix el valor C1 el valor del qual es pot seleccionar adequadament per assignar qualsevol interval de conversió de freqüència de sortida desitjat, aquí, a la figura, es selecciona per donar una escala de 0 a 10 kHz per a un rang d’entrada de 0 a 10V.

Tot i això, cal tenir en compte que la qualitat de C1 pot afectar o influir directament en la linealitat o precisió de sortida, per la qual cosa es recomana l'ús d'un condensador d'alta qualitat. Un tàntal potser es converteix en un bon candidat per a aquest tipus de camps d'aplicació.

Per a rangs superiors de 200kHz o més, es pot optar per un condensador més gran per C1, mentre que R1 es pot fixar a 20k.

El condensador associat C2 no produeix necessàriament un impacte en el funcionament de C1, però el valor de C2 no ha de superar un límit determinat. El valor de C2, tal com es mostra a la figura següent, no s’ha de reduir, tot i que augmentar el seu valor per sobre d’aquest pot ser correcte

Sortida de freqüència

El pinout de freqüència del CI està configurat internament com un transistor de col·lector obert, el que significa que l’etapa de sortida connectada amb aquest pin experimentarà només una resposta de tensió / corrent d’enfonsament (baixa lògica) per a la conversió de voltatge a freqüència proposada.

Per obtenir una resposta lògica alternativa en lloc de només una resposta de “corrent d’enfonsament” (lògica baixa) d’aquest pinout, hem de connectar una resistència de tracció externa amb una font de 5 V, tal com s’indica al segon diagrama anterior.

Això garanteix una resposta lògica variable alta / baixa en aquest pinout per a l'etapa del circuit extern connectat.

Possibles aplicacions

El circuit del convertidor de tensió a freqüència explicat es pot utilitzar per a moltes aplicacions específiques de l'usuari i es pot personalitzar per a qualsevol requisit rellevant. Una d'aquestes aplicacions podria ser la fabricació d'un comptador de potència digital per registrar el consum d'electricitat per a una càrrega determinada.

La idea és connectar una resistència de detecció de corrent en sèrie amb la càrrega en qüestió i després integrar l’acumulació de corrent en desenvolupament a través d’aquesta resistència amb el circuit convertidor de freqüència i tensió explicat anteriorment.

Atès que l’acumulació de corrent a través de la resistència de detecció seria proporcional al consum de càrrega, aquestes dades es convertirien amb precisió i proporció en freqüència pel circuit explicat.

La conversió de freqüència es podria integrar encara més amb un circuit de comptador de freqüències IC 4033 per obtenir la lectura calibrada digital del consum de càrrega, i es podria emmagatzemar per a futures avaluacions.

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

2) Utilitzant l'IC 4151

El següent circuit de convertidor de freqüència a voltatge d’alt rendiment es basa en uns components i un circuit de commutació basat en IC. Amb els valors de les peces indicats a l’esquema, la relació de conversió s’aconsegueix amb una resposta lineal d’aprox. 1%. Quan s'aplica una tensió d'entrada de 0 V a 10 V, es converteix en una magnitud proporcional de 0 a 10 kHz de tensió de sortida d'ona quadrada.

A través del potenciòmetre P1, es podria modificar el circuit per assegurar que una tensió d'entrada de 0 V genera una freqüència de sortida de 0 Hz. Els components responsables de fixar el rang de freqüència són les resistències R2, R3, R5, P1 juntament amb el condensador C2.

Aplicant les fórmules que es mostren a continuació, la relació entre la tensió i la conversió de freqüència es pot transformar per tal que el circuit funcioni molt bé per a diverses aplicacions úniques.

En determinar el producte de T = 1.1.R3.C2, heu d’assegurar-vos que sempre estigui per sota de la meitat del període de sortida mínim, és a dir, que el pols de sortida positiu hauria de ser invariablement mínim sempre que el pols negatiu.

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

T = 1,1. R3. C2




Anterior: Càlcul d’inductors en convertidors Buck Boost Següent: 3 circuits de convertidors de freqüència a tensió explicats