3 Frekvenser til spenningsomformerkretser forklart

Som navnet antyder, er frekvens til spenningsomformere enheter som konverterer en varierende frekvensinngang til et tilsvarende varierende utgangsspenningsnivå.

Her studerer vi tre enkle, men avanserte design med IC 4151, IC VFC32 og IC LM2907.

1) Bruke IC 4151

Denne frekvensspenningsomformerkretsen ved bruk av IC 4151 er preget av det svært lineære konverteringsforholdet. Med de angitte delverdiene kan konverteringsforholdet til kretsen forventes å være rundt 1 V / kHz.

Når en likestrømsspenning brukes ved inngangen med 0 Hz frekvens, genererer utgangen en tilsvarende spenning på 0 V. Konverteringsforholdet ved utgangen blir aldri påvirket av driftssyklusen til inngangs kvadrat ave frekvens.

Men hvis en sinusbølgefrekvens blir brukt på inngangen, må signalet i den situasjonen føres gjennom en Schmitt-utløser før den introduseres til IC 4151-inngangen.

Hvis du er interessert i å ha et annet konverteringsforhold, kan du beregne det ved hjelp av følgende formel:

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

T1 = 1,1 x R3 x C2

Kretsen kan til og med kobles til utgangen fra en spennings- til frekvensomformer og brukes som en måte å sende likestrømsignaler over utvidet kabelforbindelse uten at kabelmotstanden demper signalet.

2) Bruke VFC32-konfigurasjonen

Det forrige innlegget forklarte en enkel enkeltbrikke spenning til frekvensomformer krets bruker IC VFC32, her lærer vi hvordan den samme IC kan brukes til å oppnå en motsatt frekvens til spenningsomformer-kretsapplikasjon.

Figuren nedenfor viser en annen standard VFC32-konfigurasjon som gjør at den kan fungere som en frekvens til spenningsomformerkrets.

Inngangstrinnet dannet av det kapasitive nettverket av C3, R6 og R7 gjør komparatorinngangen kompatibel med alle 5V-logiske utløsere. Komparatoren veksler i sin tur det tilhørende one-shot-trinnet på hver fallende kant av de matede frekvensinngangspulsene.

Kretsdiagram

Terskelreferanseinngangen som er satt for detektorkomparatoren er rundt –0,7V. I tilfelle hvor frekvensinngangene kan være lavere enn 5V, kan det potensielle delernettverket R6 / R7 justeres riktig for å endre referansenivået og for å muliggjøre riktig deteksjon av lavnivåfrekvensinngangene av opampen.

Som vist i graf i forrige artikkel , kan C1-verdien velges avhengig av hele skalaområdet for frekvensinngangsutløserne.

C2 blir ansvarlig for filtrering og utjevning av utgangsspenningsbølgeformen, større verdier av C2 hjelper til med å oppnå bedre kontroll over spenningsriper over den genererte utgangen, men responsen er treg til raskt varierende inngangsfrekvenser, mens mindre verdier av C2 forårsaker dårlig filtrering, men tilbyr rask respons og justering med de raskt skiftende inngangsfrekvensene.

R1-verdien kan justeres for å oppnå et tilpasset fullskala avbøyningsutgangsspenningsområde med referanse til et gitt fullskala inngangsfrekvensområde.

Hvordan frekvensen til spenningsomformerkretsen fungerer

Den grunnleggende driften av den foreslåtte frekvens til spenningsomformerkretsen er basert på en ladning-og-balanse teori. Inngangssignalfrekvensen er beregnet til å være i samsvar med uttrykket V) (in) / R1, og denne verdien behandles av den aktuelle IC-opampen gjennom integrering ved hjelp av C2. Resultatet av denne integrasjonen gir opphav til en fallende rampeintegrasjonsutgangsspenning.

Mens det ovennevnte foregår, blir det påfølgende ett-skuddstrinnet utløst, og kobler 1mA-referansestrømmen til integratorinngangen i løpet av ett-skuddoperasjonen.

Dette vender på sin side utgangsrampens respons og får den til å klatre oppover, dette fortsetter mens ett-skuddet er PÅ, og så snart perioden går ut, blir rampen igjen tvunget til å endre retning og føre til å gå tilbake til fallende nedover mønster.

Beregning av frekvensen

Ovennevnte oscillerende responsprosess muliggjør en vedvarende ladningsbalanse (gjennomsnittsstrøm) over inngangssignalstrømmen og referansestrømmen, som løses med følgende ligning:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Hvor fo er frekvensen ved utgangen er engangsperioden = 7500 C1 (Frarads)

Verdiene for R1 og C1 er riktig valgt for å gi en 25% driftssyklus på fullskala utgangsfrekvensområde. For FSD som kan være over 200 kHz, vil de anbefalte verdiene generere rundt 50% driftssyklus.

Søknadstips:

Det beste mulige bruksområdet for det ovennevnte frekvens til spenningsomformerkrets er hvor kravet krever oversettelse av frekvensdata til spenningsdata.

For eksempel kan denne kretsen brukes i turteller , og for måling av motorhastigheter i spenningsområder.

Denne kretsen kan således brukes til å gjøre det enkelt hastighetsmålere for 2 hjul inkludert sykler etc.

Den omtalte IC kan også brukes til å oppnå enkle, billige, men likevel nøyaktige frekvensmålere hjemme, ved bruk av voltmetre for å lese utgangskonvertering.

3) Bruke IC LM2917

Dette er en annen utmerket IC-serie som kan brukes til en rekke forskjellige kretsapplikasjoner. I utgangspunktet er det en frekvens til spenningsomformer (turteller) IC med mange interessante funksjoner. La oss lære mer.

Elektriske hovedspesifikasjoner

Hovedtrekkene i IC LM2907-annonsen LM2917 er understreket som følger:

• Inngangs turtellerpinne som det refereres til bakken kan gjøres direkte kompatibel med alle slags magnetiske pickups som har en ulik motvilje.
• Utgangspinnen er koblet til en internt innstilt vanlig kollektortransistor som er i stand til å synke opp til 50mA. Dette kan betjene selv et relé eller en solenoid direkte uten eksterne buffertransistorer, lysdioder og lamper kan også integreres med utgangen inkludert, og kan selvfølgelig hentes til CMOS-innganger.
• Brikken kan doble lave rippelfrekvenser.
• Turtellerinngangene har innebygd hysterese.
• Jordreferert turtellerinngang er fullstendig beskyttet mot inngangsfrekvenssving som overskrider forsyningsspenningen til IC eller negativt potensial under null.

De detaljerte detaljene for de forskjellige tilgjengelige pakkene til IC LM2907 og LM2917 kan sees i nedenstående bilder:

De viktigste bruksområdene til denne IC er:

• Hastighetsregistrering : Den kan brukes til å registrere en rotasjonshastighet eller hastigheten til et bevegelig element
• Frekvensomformere: For å konvertere frekvens til lineært varierende potensialforskjell
• Vibrasjonsbaserte berøringssensorer

Bil

Brikken blir spesielt nyttig innen bilindustrien, som gitt under:

• Hastighetsmålere: I kjøretøy for måling av hastighet
• Breaker Point Dwell Meters: Også en applikasjon for måling av instrument for kjøretøymotor.
• Praktisk turteller: Brikken kan brukes til å lage håndholdte turtellers.
• Hastighetsregulatorer: Enheten kan brukes i hastighetskontroll eller hastighetsstyrende instrumenter
• Andre interessante anvendelser av LM2907 / LM2917 IC innbefatter: cruise control, automotive door lock control, clutch control, horn control.

Absolutte maksimale rangeringer

(som betyr at rangeringene som ikke må overskrides, av IC er)

1. Forsyningsspenning = 28V
2. Forsyningsstrøm = 25mA
3. Intern transistor kollektorspenning = 28V
4. Differensial tachomter inngangsspenning = 28V
5. Inngangsspenningsområde = +/- 28V
6. Kraftspredning = 1200 til 1500 mW

Andre elektriske parametere

Spenningsforsterkning = 200V / mV

Utgangsstrøm = 40 til 50mA

Slående funksjoner og fordeler med denne IC

1. Utgangen reagerer ikke på null frekvenser, og produserer også null spenning på utgangen.
2. Utgangsvolumet kan bare beregnes med formelen: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Et enkelt RC-nettverk bestemmer frekvensdobling av IC.
4. En zener-klemme på brikken produserer en regulert og stabilisert konvertering av frekvens til spenning eller strøm (bare i LM2917s)

Et typisk tilkoblingsskjema for IC LM2907 / LM2917 er vist nedenfor:

For mer info, kan du henvise til dette artikkel