3 Circuits del convertidor de freqüència a tensió explicats

Com el seu nom indica, els convertidors de freqüència a tensió són dispositius que converteixen una entrada de freqüència variable en nivells de tensió de sortida que corresponen.

Aquí estudiem tres dissenys fàcils però avançats mitjançant IC 4151, IC VFC32 i IC LM2907.

1) Ús de l'IC 4151

Aquest circuit convertidor de voltatge de freqüència que utilitza IC 4151 es caracteritza per la seva relació de conversió altament lineal. Amb els valors de peça indicats, es pot esperar que la relació de conversió del circuit sigui al voltant d’1 V / kHz.

Quan s’utilitza una tensió CC a l’entrada amb una freqüència de 0 Hz, la sortida genera un voltatge corresponent de 0 V. La relació de conversió a la sortida mai no es veu afectada pel cicle de treball de la freqüència quadrada d’entrada.

Però, si s'aplica una freqüència d'ona sinusoïdal a l'entrada, en aquesta situació el senyal s'ha de passar a través d'un activador de Schmitt abans d'introduir-lo a l'entrada IC 4151.

Si esteu interessats en tenir una relació de conversió diferent, podeu calcular-la mitjançant la fórmula següent:

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

T1 = 1,1 x R3 x C2

El circuit fins i tot es pot acoblar a la sortida d’un convertidor de tensió a freqüència i utilitzar-se com a forma d’enviar senyals de CC a través d’una connexió de cable ampliada sense que els problemes de resistència del cable atenueu el senyal.

2) Ús de la configuració de VFC32

L’entrada anterior explicava un simple xip circuit de convertidor de tensió a freqüència mitjançant l'IC VFC32, aquí aprenem com es podria utilitzar el mateix CI per aconseguir una aplicació de circuits de convertidor de tensió oposada a la freqüència.

La figura següent mostra una altra configuració VFC32 estàndard que li permet funcionar com a circuit convertidor de freqüència a tensió.

L’etapa d’entrada formada per la xarxa capacitiva de C3, R6 i R7 fa que l’entrada del comparador sigui compatible amb tots els activadors lògics de 5 V. Al seu torn, el comparador commuta l’etapa associada d’un sol tret a cada vora descendent dels polsos d’entrada de freqüència alimentada.

Esquema de connexions

El llindar de referència establert per al comparador del detector és al voltant de –0,7V. En el cas que les entrades de freqüència puguin ser inferiors a 5 V, la xarxa divisora ​​potencial R6 / R7 es pot ajustar adequadament per canviar el nivell de referència i permetre la detecció adequada de les entrades de freqüència de baix nivell per l’opamp.

Com es mostra a gràfic de l’article anterior , es pot seleccionar el valor C1 en funció de l'interval d'escala dels activadors d'entrada de freqüència.

C2 es converteix en responsable del filtratge i suavització de la forma d’ona del voltatge de sortida; valors més grans de C2 ajuden a aconseguir un millor control sobre les ondulacions de tensió a través de la sortida generada, però la resposta és lenta a les freqüències d’entrada que varien ràpidament, mentre que els valors més petits de C2 causen una filtració deficient, però ofereixen resposta ràpida i ajust amb les freqüències d'entrada que canvien ràpidament.

Es pot modificar el valor R1 per aconseguir un rang de voltatge de sortida de deflexió a escala completa personalitzat en referència a un interval de freqüència d’entrada a escala completa determinat.

Com funciona el circuit del convertidor de freqüència a tensió

El funcionament bàsic del circuit convertidor de freqüència a tensió proposat es basa en una teoria de càrrega i equilibri. La freqüència del senyal d'entrada es calcula que és conforme a l'expressió V) (in) / R1, i aquest valor és processat per l'opamp IC corresponent mitjançant la integració amb l'ajuda de C2. El resultat d’aquesta integració dóna lloc a una caiguda del voltatge de sortida de la integració de la rampa.

Mentre es produeix l’anterior, es desencadena l’etapa següent d’un sol tret, connectant el corrent de referència d’1 mA amb l’entrada de l’integrador en el transcurs de l’operació d’un sol tret.

Al seu torn, dóna la volta a la resposta de la rampa de sortida i fa que pugi cap amunt, això continua mentre el tret únic està activat i, tan aviat com transcorre el període, la rampa torna a veure’s obligada a canviar la seva direcció i fa que tornin a la caiguda descendent. patró.

Càlcul de la freqüència

El procés de resposta oscil·lant anterior permet un equilibri sostingut de càrrega (corrent mitjà) a través del corrent del senyal d’entrada i del corrent de referència, que es resol amb la següent equació:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1 ma)
On fo és la freqüència a la sortida és el període d'un sol tret = 7500 C1 (Frarads)

Els valors de R1 i C1 se seleccionen adequadament per tal de donar lloc a un cicle de treball del 25% en el rang de freqüències de sortida a escala completa. Per a FSD que pot ser superior a 200 kHz, els valors recomanats generarien un 50% de cicle de treball.

Consells d'aplicació:

La millor àrea d'aplicació possible per a l'explicació anterior circuit convertidor de freqüència a tensió és on el requisit exigeix ​​una traducció de dades de freqüència a dades de voltatge.

Per exemple, es pot utilitzar aquest circuit tacòmetres , i per mesurar velocitats de motors en rangs de tensió.

Aquest circuit es pot fer servir per simplificar velocímetres per a 2 rodes incloses bicicletes, etc.

El CI discutit també es pot utilitzar per aconseguir mesuradors de freqüència senzills, econòmics però precisos a casa, mitjançant voltímetres per llegir la conversió de sortida.

3) Ús de IC LM2917

Aquesta és una altra excel·lent sèrie IC que es pot utilitzar per a multitud d’aplicacions de circuits diferents. Bàsicament és un convertidor de freqüència a voltatge (tacòmetre) IC amb moltes funcions interessants. Aprenem més.

Especificacions elèctriques principals

Les característiques principals de l’anunci IC LM2907 LM2917 es subratllen de la següent manera:

• El passador del tacòmetre d’entrada que fa referència a terra es pot fer compatible directament amb tot tipus de captadors magnètics que presenten una reticència variable.
• El pin de sortida està relacionat amb un transistor de col·lector comú intern que és capaç d’enfonsar-se fins a 50 mA. Això pot funcionar fins i tot amb un relé o un solenoide directament sense transistors de memòria intermèdia externs, els LED i les làmpades també es poden integrar amb la sortida inclosa i, per descomptat, es poden obtenir a les entrades CMOS.
• El xip pot duplicar les freqüències de ondulació baixes.
• Les entrades del tacòmetre tenen histèresi integrada.
• L’entrada del tacòmetre a la qual es fa referència a terra està totalment protegida contra oscil·lacions de freqüència d’entrada que superen la tensió d’alimentació del CI o el potencial negatiu sota zero.

Les imatges detallades dels diferents paquets disponibles de l'IC LM2907 i LM2917 es poden veure a les imatges següents:

Les principals àrees d’aplicació d’aquest CI són:

• Sensor de velocitat : Es pot utilitzar per detectar una velocitat de rotació o la velocitat d'un element en moviment
• Convertidors de freqüència: per convertir la freqüència en diferències de potencial linealment variables
• Sensors tàctils basats en vibracions

Automoció

El xip es fa especialment útil en el camp de l’automoció, tal com es mostra a la secció següent:

• Velocímetres: en vehicles per mesurar velocitats
• Mesuradors de punt de ruptura: també una aplicació d'instruments de mesura relacionats amb el motor del vehicle.
• Tacòmetre pràctic: el xip es pot utilitzar per fabricar tacòmetres de mà.
• Controladors de velocitat: el dispositiu es pot aplicar als instruments de control de velocitat o de control de velocitat
• Altres aplicacions interessants de LM2907 / LM2917 IC inclouen: control de velocitat, control de pany de porta d'automoció, control d'embragatge, control de trompa.

Valoracions màximes absolutes

(és a dir, les qualificacions de la CI que no s'han de superar)

1. Tensió d'alimentació = 28V
2. Corrent de subministrament = 25mA
3. Tensió interna del col·lector del transistor = 28V
4. Tensió d’entrada diferencial del tacòmetre = 28V
5. Rang de tensió d'entrada = +/- 28V
6. Dissipació de potència = 1200 a 1500 mW

Altres paràmetres elèctrics

Guany de tensió = 200V / mV

Corrent de pica de sortida = 40 a 50 mA

Funcions i avantatges sorprenents d’aquest CI

1. La sortida no respon a zero freqüències i també produeix voltatge zero a la sortida.
2. El volatge de sortida es pot calcular simplement utilitzant la fórmula: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Una simple xarxa RC decideix la característica de duplicació de freqüència de l’IC.
4. Una pinça zener on-chip produeix una conversió de freqüència o tensió regulada i estabilitzada (només en LM2917s)

A continuació es mostra un diagrama de connexió típic de l’IC LM2907 / LM2917:

Per obtenir més informació, podeu consultar-ho article