Obwód przetwornicy częstotliwości na napięcie

Przetwornica częstotliwości na napięcie przekształca częstotliwości lub impulsy na proporcjonalną moc elektryczną, taką jak napięcie lub prąd. Jest to ważne narzędzie do pomiarów elektromechanicznych, w których występują powtarzające się zdarzenia. Tak więc, gdy podajemy częstotliwość w obwodzie przetwornicy częstotliwości na napięcie, zapewni ona proporcjonalne wyjście DC. Tutaj używamy KA331 IC do budowy obwodu przetwornika częstotliwości na napięcie.

KA331 IC

KA331 to przetwornica napięcia na częstotliwość, która służy do wykonania prostego, taniego przetwornika analogowo-cyfrowego, ale może być również używana jako przetwornica częstotliwości na napięcie. 8-pinowy DIP IC może pracować w szerokim zakresie pasma od 1Hz do 100 KHz. Posiada również szeroki zakres napięć zasilania od 5V do 40V. KA331 to odpowiednik popularnego LM331. LM331 może być również używany w tym obwodzie F-to-V.

Poniżej znajduje się schemat pinów i obwód wewnętrzny KA331 pobrane z arkusza danych,

Wymagany materiał

1. Układ scalony KA331 - 1 szt
2. Kondensator ceramiczny.01uF - 1 szt
3. Kondensator ceramiczny 470pF - 1szt
4. Kondensator elektrolityczny 1uF o wartości 16V
5. Rezystor 10k ze wskaźnikiem stabilności 1% MFR - 2szt
6. Rezystor 100k ze wskaźnikiem stabilności 1% MFR - 2szt
7. Rezystor 68k z 1% współczynnikiem stabilności MFR - 1 szt
8. Rezystor 6,8 k z 1% współczynnikiem stabilności MFR - 1 szt
9. Płytka prototypowa
10. Zasilanie 15V
11. Drut jednożyłowy
12. Generator częstotliwości lub generator funkcyjny do sprawdzania całego obwodu.

Schemat

Działanie obwodu częstotliwości na napięcie

Głównym elementem obwodu jest KA331. Wejście obwodu jest połączone poprzez kondensator C1 470pF, który jest dodatkowo połączony z pinem progowym KA331 (pin 6). Rezystor R3 i R4 tworzą obwód dzielnika napięcia, który jest podłączony do PIN 7 komparatora KA331. Kondensator C3 i rezystor R5 to zegar RC, który zapewnia wymaganą oscylację na pinie 5. Rezystor R2 dostarcza prąd odniesienia przez pin 2. Obwód jest zasilany napięciem 15 V, które jest podłączone przez pin 8 KA331.

Aby obliczyć napięcie wyjściowe obwodu, wzór jest następujący:

Vout = _wejście f x Napięcie odniesienia x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

Gdzie f _wejście jest częstotliwością, R _L jest rezystorem obciążenia, R _S jest rezystorem źródła prądu, R _t i C _t jest rezystorem i kondensatorem oscylatora RC.

Dlatego dla naszego obwodu wzór będzie następujący -

Vout = _wejście f x Napięcie odniesienia x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Jak na arkuszu The napięcia odniesienia KA331 jest 1.89V. Tak więc, jeśli dostarczymy 500 Hz sygnału wejściowego w obwodzie, aby uzyskać napięcie wyjściowe -

Vout = 500 x 1,89 x (100k / 100k) x (6,8kx 0,001uf) Vout = 500 x 1,89 x 1 x (6800k x ^10-8) Vout = 0,064V lub 64mV

Tak więc, gdy w obwodzie przyłożona zostanie częstotliwość 500 Hz, obwód zapewni wyjście 64 mV.

Tutaj zbudowaliśmy obwód na płytce stykowej.

Testowanie częstotliwości do obwodu napięcia

Aby przetestować obwód, używane są następujące narzędzia -

1. Zasilacz laboratoryjny Scientific PSD3205.
2. Generator funkcyjny Metravi FG3000.
3. Multimetr UNI-T UT33D.

Obwód jest zbudowany z 1% rezystorów z metalowej folii, a tolerancje kondensatorów nie są brane pod uwagę. Podczas badania temperatura pokojowa wynosiła 22 stopnie Celsjusza.

Aby przetestować obwód, zasilanie stołu jest ustawione na wyjście 15 V.

Generator funkcji dostarcza około 500 Hz jako wyjście fali prostokątnej.

Dla tych, którzy nie mają dostępu do generatora funkcyjnego, obwód czasowy można zbudować za pomocą klasycznego układu LM555 lub Arduino można również użyć do budowy generatora funkcji. Jednak aplikacja na Androida może również działać tam, gdzie sygnały są generowane przez wyjście słuchawkowe.

Multimetr jest podłączony do wyjścia, a zakres jest wybrany jako mili-wolt.

Wyjście multimetru pokazuje obliczoną wartość. Obwodu daje 64 mV, przy 500 Hz prostokątny jest dostarczany na wejściu.

Szczegółowy video pracę jest podana na końcu, gdzie wiele wejść i są podane napięcie wyjściowe zmienia się w stosunku do napięcia wejściowego.

Improvements

Ten obwód przetwornika częstotliwości na napięcie może być zbudowany na PCB dla lepszej dokładności. Krytyczną częścią obwodu jest oscylator RC. Oscylator RC należy umieścić w niewielkiej odległości w poprzek układu scalonego KA331. Na dużych odległościach ślad miedziany może dryfować oscylacje, ponieważ doda dodatkowy opór, a także przyczyni się do rozproszenia pojemności. Wymagana jest również odpowiednia płaszczyzna uziemienia.

Aplikacje

Przetwornik częstotliwości na napięcie jest używany w pomiarach i oprzyrządowaniu, takim jak tachometr wykorzystuje przetwornik częstotliwości na napięcie do obliczania prędkości silnika. Różnego rodzaju mierniki prędkości, prędkościomierze również używają tej techniki.