Честотна верига на преобразувател на напрежение

Преобразувателят на честота към напрежение преобразува честотите или импулсите в пропорционалната електрическа мощност, като напрежение или ток. Това е важен инструмент за електромеханични измервания, където се случват повтарящи се събития. Така че, когато осигуряваме честота във веригата на преобразувател на честота към напрежение, тя ще осигури пропорционален DC изход. Тук използваме KA331 IC за изграждане на верига на преобразувател на честота към напрежение.

KA331 IC

KA331 е преобразувател на напрежение в честота, който се използва за направата на прост евтин аналогово-цифров преобразувател, но може да се използва и като преобразувател на честота в напрежение. 8-пиновият DIP IC може да работи в широк диапазон на честотна лента от 1 Hz до 100 KHz. Също така има широк диапазон на захранващото напрежение от 5V до 40V. KA331 е еквивалент на популярния LM331. LM331 може да се използва и от тази F-to-V верига.

По-долу е показана щифтовата схема и вътрешната схема на KA331, взета от листа с данни,

Необходим материал

1. KA331 IC - 1бр
2. .01uF керамичен кондензатор - 1бр
3. 470pF керамичен кондензатор - 1бр
4. 1uF електролитен кондензатор с 16V номинал
5. 10k резистор с 1% рейтинг на стабилност MFR - 2бр
6. 100k резистор с 1% рейтинг на стабилност MFR - 2бр
7. 68k резистор с 1% степен на стабилност MFR - 1бр
8. 6.8k резистор с 1% степен на стабилност MFR - 1бр
9. Макет
10. 15V захранване
11. Едножилна жица
12. Честотен генератор или генератор на функции за проверка на цялостната верига.

Схематична диаграма

Работа на верига честота към напрежение

Основният компонент на веригата е KA331. Входът на веригата е свързан през кондензатор 470pF C1, който е допълнително свързан към праговия щифт на KA331 (щифт 6). Резисторът R3 и R4 образуват веригата на делителя на напрежението, която е свързана към сравнителния PIN 7 на KA331. Кондензатор C3 и резистор R5 е RC таймерът, който осигурява необходимото трептене през извода 5. Резисторът R2 осигурява референтния ток през извода 2. Схемата се захранва с 15v напрежение, което е свързано през извода 8 на KA331.

За да се изчисли изходното напрежение на веригата, формулата е -

Vout = f _вход x Референтно напрежение x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

Където f _входът е честотата, R _L е резисторът на товара, R _S е резисторът на източника на ток, R _t и C _t е резисторът и кондензаторът на RC осцилатора.

Следователно за нашата схема формулата ще бъде -

Vout = f _вход x Референтно напрежение x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Според листа с данни, еталонното напрежение на KA331 е 1,89V. Така че, ако осигурим 500 Hz входен сигнал през веригата, за да получим изходното напрежение -

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 или 64mV

И така, когато честота 500 Hz, приложена през веригата, веригата ще осигури изход от 64 mV.

Тук сме конструирали схемата на макета.

Изпитване на верига честота към напрежение

За тестване на веригата се използват следните инструменти -

1. Научно PSD3205 настолно захранване.
2. Функционален генератор Metravi FG3000.
3. UNI-T UT33D мултицет.

Веригата е конструирана с помощта на 1% метални филмови резистори и толерансите на кондензаторите не се вземат предвид. По време на тестването стайната температура беше 22 градуса по Целзий.

За да се тества веригата, захранването на стенда е настроено на изхода 15V.

Генераторът на функции осигурява приблизително 500 Hz като изход с квадратна вълна.

За тези, които нямат достъп до функционалния генератор, може да се изгради верига с таймер, използвайки класическия IC LM555 или Arduino също може да се използва за изграждане на генератор на функции. Приложението за Android обаче може да работи и там, където сигналите се генерират през изхода за слушалки.

Мултиметърът е свързан през изхода и обхватът е избран като миливолт.

Изходът на мултиметъра показва изчислената стойност. В схема дава 64 тУ продукция при 500 Hz квадратна вълна се доставя през входа.

Най- подробно работи видеото е дадена в края, където много входове са дадени и изходното напрежение се променя в отношението на входното напрежение.

Подобрения

Тази схема за преобразуване на честота в напрежение може да бъде конструирана на печатни платки за по-добра точност. Критичният участък на веригата е RC осцилатор. RC осцилаторът трябва да бъде разположен на близко разстояние през KA331 IC. На дълги разстояния медната следа може да отклони трептенето, тъй като ще добави допълнително съпротивление и ще допринесе за разсейващия се капацитет. Правилната равнина на земята също се изисква.

Приложения

Преобразувателят на честота в напрежение се използва при измервания и уреди като Tachometer използва преобразувател на честота в напрежение за изчисляване на скоростта на двигателя. Различни видове габарити, скоростомери също използват тази техника.