Napięcie na przetwornicę częstotliwości za pomocą ad654

Konwerter napięcia na częstotliwość (VFC) to oscylator, który generuje falę prostokątną, której częstotliwość jest liniowo proporcjonalna do jego napięcia wejściowego. Wyjściowa fala prostokątna może być bezpośrednio podawana na cyfrowy pin mikrokontrolera w celu dokładnego pomiaru napięcia wejściowego DC, co oznacza, że ​​napięcie wejściowe można zmierzyć za pomocą 8051 lub dowolnego innego mikrokontrolera, który nie ma wbudowanego ADC.

VFC jest często mylone z oscylatorem sterowanym napięciem (VCO), ale VFC ma wiele zalet i ulepszone specyfikacje wydajności, których (VCO) nie ma, takie jak zakres dynamiczny, niski błąd liniowości, stabilność temperatury i napięcia zasilania i wiele innych. Odwrotnie, w przypadku VFC możliwa jest również konwersja częstotliwości na napięcie, co zademonstrowaliśmy już w poprzednim samouczku.

Tutaj układ scalony AD654 jest używany w tym obwodzie do zademonstrowania działania, które jest monolitycznym napięciem do przetwornicy częstotliwości. Oscyloskop służy również do wyświetlania wyjściowej fali prostokątnej.

IC AD654

AD654 to układ scalony przetwornicy napięcia na częstotliwość, dostępny w 8-pinowej obudowie DIP. Składa się ze wzmacniacza wejściowego, bardzo precyzyjnego wbudowanego oscylatora i wysokoprądowego sterownika wyjściowego z otwartym kolektorem, który umożliwia układowi scalonemu obsługę do 12 obciążeń TTL, transoptorów, długich kabli lub podobnych obciążeń i może być obsługiwany między (5-30) woltów. Inną rzeczą, o której należy wspomnieć, jest to, że w przeciwieństwie do innych układów scalonych, układ scalony AD654 generuje falę prostokątną, więc mikrokontroler łatwo mierzy odczyty. Poniżej wymieniono niektóre z najciekawszych funkcji tego układu.

Funkcje:

• Szerokie napięcie wejściowe ± 30 V.
• Częstotliwość pełnej skali do 500 kHz
• Wysoka impedancja wejściowa 125MΩ,
• Niski dryft (4 µV / ° C)
• Prąd spoczynkowy 2,0 mA
• Niskie przesunięcie 1 mV
• Minimalne wymagania dotyczące komponentów zewnętrznych

Wymagane składniki

Sl.No	Części	Rodzaj	Ilość
1	AD654	IC	1
2	LM7805	Regulator napięcia IC	1
3	1000pF	Kondensator	1
4	0,1 uF	Kondensator	1
5	470uF, 25V	Kondensator	1
6	10 tys., 1%	Rezystor	4
7	Potencjometr, 10 K.	Rezystor zmienny	1
8	Zasilacz	12 V, DC	1
9	Przewód o pojedynczym przekroju	Ogólny	6
10	Płytka prototypowa	Ogólny	1

Schemat

Schemat tego obwodu przetwornicy napięcia na częstotliwość pochodzi z arkusza danych, a niektóre elementy zewnętrzne zostały dodane w celu zmodyfikowania obwodu na potrzeby tej demonstracji

Obwód ten jest zbudowany na płytce stykowej bez lutowania z elementami pokazanymi na schemacie, dla celów demonstracyjnych w sekcji wejściowej wzmacniacza dodano potencjometr w celu zmiany napięcia wejściowego i dzięki temu możemy obserwować zmianę na wyjściu.

Uwaga! Wszystkie komponenty są umieszczone jak najbliżej, aby zmniejszyć pasożytniczą indukcyjność i rezystancję pojemności.

Jak działa urządzenie?

Wewnętrzny wzmacniacz operacyjny jest używany jako wejście i służy do konwersji napięcia wejściowego na prąd sterujący dla wtórnika NPN, gdy prąd sterujący 1 mA jest dostarczany do prądu do przetwornicy częstotliwości. Ładuje zewnętrzny kondensator taktowania, a ten schemat pozwala oscylatorowi zapewnić nieliniowość w całym zakresie napięcia od 100 nA do 2mA. To wyjście trafia również do sterownika wyjściowego, który jest po prostu tranzystorem mocy NPN z otwartym kolektorem, z którego możemy uzyskać wyjście

Obliczenia

Aby teoretycznie obliczyć częstotliwość wyjściową obwodu, można zastosować następujący wzór

Fout = Vin / 10 * Rt * Ct

Gdzie,

• Fout to częstotliwość wyjściowa
• Vin to napięcie wejściowe obwodu,
• Rt jest rezystorem dla oscylatora RC
• Ct jest kondensatorem oscylatora Rc

Na przykład,

• Vin będzie wynosić 0,1 V lub 100 mV
• Rt to 10000K lub 10K
• Ct wynosi 0,001 uF lub 1000 pF

Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz

Tak więc, jeśli 0.1V jest podawany na wejście obwodu otrzymamy 1 kHz na wyjściu

Testowanie napięcia do przetwornicy częstotliwości

Aby przetestować obwód, używane są następujące narzędzia

1. Zasilacz impulsowy 12 V (SMPS)
2. Meco 108B + multimetr
3. Oscyloskop komputerowy Hantech 600BE USB

Do budowy obwodu stosuje się rezystory z metalowej folii 1%, a tolerancja kondensatorów nie jest brana pod uwagę. Podczas badania temperatura pokojowa wynosiła 22 stopnie Celsjusza

Konfiguracja testowa

Jak widać, napięcie wejściowe DC wynosi 11,73 V.

A napięcie na pinie wejściowym układu scalonego wynosi 104,8 mV

Tutaj możesz zobaczyć, że wyjście na moim DSO to 1,045 kHz.

Poniżej przedstawiono szczegółowe wideo obwodu roboczego, w którym podano wiele wejść i zmieniono częstotliwość w stosunku do napięcia wejściowego.

Dalsze ulepszenia

Wykonując obwód na płytce drukowanej można poprawić stabilność, a także rezystory i kondensatory z tolerancją 0,5%, aby poprawić dokładność. Najważniejszą częścią tego obwodu jest sekcja oscylatora RC, więc oscylator RC musi być umieszczony jak najbliżej pinów wejściowych, w przeciwnym razie pojemność początkowa i rezystancja ścieżek PCB lub komponent mogą zmniejszyć dokładność obwodu.

Aplikacje

Jest to bardzo przydatny układ scalony i może być używany do wielu aplikacji, niektóre z nich są wymienione poniżej

• AD654 VFC jako ADC
• Podwajacz częstotliwości
• Czujnik temperatury z termoparą
• Tensometr
• Generator funkcyjny
• Precyzyjny zegar samoczynnie poprawiający się

Mam nadzieję, że spodobał Ci się ten artykuł i nauczyłeś się z niego czegoś nowego. Jeśli masz jakiekolwiek wątpliwości, możesz zapytać w komentarzach poniżej lub skorzystać z naszych forów w celu szczegółowej dyskusji.