Som navnet antyder, er frekvens til spændingskonvertere enheder, der konverterer en varierende frekvensindgang til et tilsvarende varierende udgangsspændingsniveau.
Her studerer vi tre lette, men avancerede designs ved hjælp af IC 4151, IC VFC32 og IC LM2907.
1) Brug af IC 4151
Dette frekvensspændingsomformerkredsløb ved hjælp af IC 4151 er kendetegnet ved dets meget lineære konverteringsforhold. Med de angivne delværdier kan kredsløbets konverteringsforhold forventes at være omkring 1 V / kHz.
Når der anvendes en jævnstrømsspænding ved indgangen med 0 Hz frekvens, genererer udgangen en tilsvarende spænding på 0 V. Konverteringsforholdet ved udgangen påvirkes aldrig af driftscyklussen for indgangsfirkantet ave-frekvens.
Men hvis der anvendes en sinusbølgefrekvens på indgangen, skal signalet i den situation føres gennem en Schmitt-udløser, før det introduceres til IC 4151-indgangen.
Hvis du er interesseret i at have et andet konverteringsforhold, kan du beregne det ved hjælp af følgende formel:
V (ud) / f (ind) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [V / Hz]
T1 = 1,1 x R3 x C2
Kredsløbet kan endda kobles til udgangen fra en spænding til frekvensomformer og bruges som en måde at sende jævnstrømssignaler på tværs af udvidet kabelforbindelse uden problemer med kabelmodstand, der dæmper signalet.
2) Brug af VFC32-konfigurationen
Det forrige indlæg forklarede en simpel enkelt chip spænding til frekvensomformer kredsløb ved hjælp af IC VFC32, lærer vi her, hvordan den samme IC kunne bruges til at opnå en modsat frekvens til spændingsomformer kredsløbsapplikation.
Figuren nedenfor viser en anden standard VFC32-konfiguration, der gør det muligt at arbejde som et frekvens til spændingsomformerkredsløb.
Indgangstrinnet dannet af det kapacitive netværk af C3, R6 og R7 gør komparatorindgangen kompatibel med alle 5V-logiske udløsere. Komparatoren skifter igen det tilknyttede one-shot-trin på hver faldende kant af de tilførte frekvensindgangspulser.
Kredsløbsdiagram
Tærskelreferenceindgangen, der er indstillet til detektorkomparatoren, er omkring –0,7V. I det tilfælde, hvor frekvensindgangene kan være lavere end 5V, kan det potentielle opdelingsnetværk R6 / R7 justeres passende til ændring af referenceniveauet og for at muliggøre korrekt detektering af opampens lave niveau frekvensindgange.
Som vist i graf i den forrige artikel , kan C1-værdien vælges afhængigt af frekvensindgangsudløsernes fulde skalaområde.
C2 bliver ansvarlig for filtrering og udjævning af udgangsspændingsbølgeformen, større værdier af C2 hjælper med at opnå bedre kontrol over spændingsriper over det genererede output, men svaret er trægt til hurtigt varierende indgangsfrekvenser, mens mindre værdier af C2 forårsager dårlig filtrering, men tilbyder hurtig respons og justering med de hurtigt skiftende indgangsfrekvenser.
R1-værdien kan justeres til opnåelse af et tilpasset fuldskala-afbøjningsudgangsspændingsområde med reference til et givet fuldskala-inputfrekvensområde.
Sådan fungerer frekvensen til spændingsomformerkredsen
Den grundlæggende funktion af det foreslåede frekvens til spændingsomformerkredsløb er baseret på en opladnings- og balance-teori. Indgangssignalfrekvensen beregnes til at være i overensstemmelse med udtrykket V) (in) / R1, og denne værdi behandles af den relevante IC opamp gennem integration ved hjælp af C2. Resultatet af denne integration giver anledning til en faldende rampeintegrationsudgangsspænding.
Mens ovenstående finder sted, udløses det efterfølgende one-shot-trin, der forbinder 1mA-referencestrømmen med integratorindgangen i løbet af one-shot-operationen.
Dette vender på sin side udgangsrampens respons og får den til at klatre opad, dette fortsætter, mens one-shot er ON, og så snart dets periode går, er rampen endnu engang tvunget til at ændre retning og får tilbage til det nedadgående fald mønster.
Beregning af frekvensen
Ovenstående oscillerende reaktionsproces muliggør en vedvarende opladningsbalance (gennemsnitlig strøm) på tværs af indgangssignalstrømmen og referencestrømmen, som løses med følgende ligning:
I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Hvor fo er frekvensen ved udgangen er one-shot perioden = 7500 C1 (Frarads)
Værdierne for R1 og C1 er passende valgt for at resultere i en 25% driftscyklus på fuldskala outputfrekvensområde. For FSD, som kan være over 200 kHz, vil de anbefalede værdier generere ca. 50% driftscyklus.
Tip til applikationer:
Det bedst mulige anvendelsesområde til ovenstående forklaret frekvens til spændingsomformer kredsløb er hvor kravet kræver en oversættelse af frekvensdata til spændingsdata.
For eksempel kan dette kredsløb bruges i omdrejningstællere og til måling af motorhastigheder i spændingsområder.
Dette kredsløb kan således bruges til at gøre det simpelt hastighedsmålere til 2 hjul, inklusive cykler osv.
Den diskuterede IC kan også bruges til at opnå enkle, billige men nøjagtige frekvensmålere derhjemme ved hjælp af voltmetre til aflæsning af outputkonvertering.
3) Brug af IC LM2917
Dette er en anden fremragende IC-serie, som kan bruges til en lang række forskellige kredsløbsapplikationer. Dybest set er det en frekvens til spændingsomformer (omdrejningstæller) IC med mange interessante funktioner. Lad os lære mere.
Vigtigste elektriske specifikationer
Hovedfunktionerne i IC LM2907-annoncen LM2917 understreges som følger:
- Input-omdrejningstællerstift, som der henvises til jorden, kan gøres direkte kompatibel med alle slags magnetiske pickups, der har varierende modvilje.
- Udgangsstiften er forbundet med en internt indstillet fælles solfangertransistor, som er i stand til at synke op til 50 mA. Dette kan betjene selv et relæ eller en solenoid direkte uden eksterne buffertransistorer, LED'er og lamper kan også integreres med udgangen inklusive, og kan naturligvis hentes til CMOS-indgange.
- Chippen kan fordoble lave krusningsfrekvenser.
- Omdrejningstalsindgangene har indbygget hysterese.
- Jordrefereret omdrejningstalsindgang er fuldt beskyttet mod indgangsfrekvenssvingninger, der overstiger forsyningsspændingen for IC eller negativt potentiale under nul.
De detaljerede oplysninger om de forskellige tilgængelige pakker til IC LM2907 og LM2917 kan ses i nedenstående billeder:
De vigtigste anvendelsesområder for denne IC er:
- Hastighedsregistrering : Det kan bruges til at registrere en rotationshastighed eller hastigheden af et bevægeligt element
- Frekvensomformere: Til konvertering af frekvens til lineært varierende potentialforskel
- Vibrationsbaserede touch-switch sensorer
Automotive
Chippen bliver specielt anvendelig inden for bilindustrien som angivet under:
- Hastighedsmålere: I køretøjer til måling af hastigheder
- Breaker Point Dwell Meters: Også et køretøjsmotorrelateret måleinstrumentapplikation.
- Praktisk omdrejningstæller: Chippen kan bruges til at fremstille håndholdte omdrejningstællere.
- Hastighedsregulatorer: Enheden kan anvendes i hastighedsregulering eller hastighedsregulerende instrumenter
- Andre interessante anvendelser af LM2907 / LM2917 IC indbefatter: fartpilot, dørlås til bilindustrien, koblingskontrol, hornkontrol.
Absolutte maksimale ratings
(hvilket betyder de klassifikationer, som ikke må overskrides, af IC er)
- Forsyningsspænding = 28V
- Forsyningsstrøm = 25mA
- Intern transistor kollektorspænding = 28V
- Differential omdrejningstalsindgangsspænding = 28V
- Indgangsspændingsområde = +/- 28V
- Effektafledning = 1200 til 1500 mW
Andre elektriske parametre
Spændingsforstærkning = 200V / mV
Udgangsstrøm = 40 til 50mA
Slående funktioner og fordele ved denne IC
- Outputtet reagerer ikke på nul frekvenser og producerer også nul spænding ved udgangen.
- Outputvolatgen kan simpelthen beregnes ved hjælp af formlen: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
- Et simpelt RC-netværk bestemmer IC-frekvensfordoblingsfunktionen.
- En on-chip zener-klemme producerer en reguleret og stabiliseret frekvens til spænding eller strømkonvertering (kun i LM2917s)
Et typisk forbindelsesdiagram for IC LM2907 / LM2917 er vist nedenfor:
For mere info kan du henvise til dette artikel
Forrige: 2 enkle spænding til frekvensomformerkredsløb forklaret Næste: Smart nødlampekredsløb med maksimale funktioner
