3 วงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าอธิบาย

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





ตามชื่อที่แนะนำความถี่เป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าคืออุปกรณ์ที่แปลงอินพุตความถี่ที่แตกต่างกันไปเป็นระดับแรงดันเอาต์พุตที่แตกต่างกัน

ที่นี่เราศึกษาการออกแบบที่เรียบง่าย แต่ล้ำสมัยสามแบบโดยใช้ IC 4151, IC VFC32 และ IC LM2907



1) ใช้ IC 4151

วงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ IC 4151 ที่มีอัตราส่วนการแปลงเชิงเส้นสูง 1V / kHz

วงจรแปลงแรงดันไฟฟ้าความถี่โดยใช้ IC 4151 มีลักษณะเป็นอัตราส่วนการแปลงเชิงเส้นสูง ด้วยค่าชิ้นส่วนที่ระบุอัตราส่วนการแปลงของวงจรคาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 1 V / kHz

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่อินพุตที่มีความถี่ 0 Hz เอาต์พุตจะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันที่ 0 V อัตราส่วนการแปลงที่เอาต์พุตจะไม่ได้รับผลกระทบจากรอบการทำงานของความถี่อินพุตสแควร์เอฟ



แต่ถ้าใช้ความถี่คลื่นไซน์ที่อินพุตในสถานการณ์นั้นสัญญาณจะต้องถูกส่งผ่านทริกเกอร์ Schmitt ก่อนที่จะนำไปใช้กับอินพุต IC 4151

หากคุณสนใจที่จะมีอัตราส่วนการแปลงที่แตกต่างกันคุณสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

V (ออก) / f (ใน) = R3 x R7 x C2 / 0.486 (R4 + P1) x [V / Hz]

T1 = 1.1 x R3 x C2

วงจรนี้สามารถเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นความถี่และใช้เป็นวิธีในการส่งสัญญาณ DC ผ่านการเชื่อมต่อสายเคเบิลแบบขยายโดยไม่มีปัญหาเรื่องความต้านทานของสายเคเบิลที่ลดทอนสัญญาณ

2) การใช้การกำหนดค่า VFC32

โพสต์ก่อนหน้านี้อธิบายเรื่องชิปตัวเดียวง่ายๆ วงจรแปลงแรงดันเป็นความถี่ โดยใช้ IC VFC32 ที่นี่เราจะเรียนรู้วิธีใช้ IC เดียวกันเพื่อให้ได้ความถี่ตรงข้ามกับแอปพลิเคชันวงจรแปลงแรงดันไฟฟ้า

รูปด้านล่างแสดงการกำหนดค่า VFC32 มาตรฐานอื่นซึ่งช่วยให้สามารถทำงานเป็นวงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าได้

ขั้นตอนการป้อนข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยเครือข่าย capacitive ของ C3, R6 และ R7 ทำให้อินพุตเปรียบเทียบเข้ากันได้กับทริกเกอร์ลอจิก 5V ทั้งหมดตัวเปรียบเทียบจะสลับขั้นตอนการถ่ายภาพครั้งเดียวที่เกี่ยวข้องในทุกขอบที่ตกลงมาของพัลส์อินพุตความถี่ป้อน

แผนภูมิวงจรรวม

ชุดอินพุตอ้างอิงเกณฑ์สำหรับเครื่องเปรียบเทียบตัวตรวจจับอยู่ที่ประมาณ –0.7V ในกรณีที่อินพุตความถี่อาจต่ำกว่า 5V เครือข่ายตัวแบ่งที่มีศักยภาพ R6 / R7 สามารถปรับได้อย่างเหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนระดับการอ้างอิงและเพื่อให้สามารถตรวจจับอินพุตความถี่ระดับต่ำได้อย่างเหมาะสมโดย opamp

ดังที่แสดงใน กราฟในบทความก่อนหน้านี้ ค่า C1 อาจถูกเลือกขึ้นอยู่กับช่วงสเกลเต็มของทริกเกอร์อินพุตความถี่

C2 มีหน้าที่ในการกรองและปรับรูปคลื่นแรงดันเอาต์พุตให้เรียบขึ้นค่าที่ใหญ่กว่าของ C2 ช่วยให้สามารถควบคุมระลอกแรงดันไฟฟ้าข้ามเอาต์พุตที่สร้างได้ดีขึ้น แต่การตอบสนองช้าลงต่อความถี่อินพุตที่แตกต่างกันอย่างรวดเร็วในขณะที่ค่าที่น้อยกว่าของ C2 ทำให้การกรองไม่ดี แต่มีข้อเสนอ การตอบสนองและการปรับอย่างรวดเร็วด้วยความถี่อินพุตที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

ค่า R1 สามารถปรับแต่งเพื่อให้ได้ช่วงแรงดันเอาท์พุทการโก่งตัวเต็มสเกลที่กำหนดเองโดยอ้างอิงกับช่วงความถี่อินพุตเต็มสเกลที่กำหนด

วงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าทำงานอย่างไร

การทำงานพื้นฐานของวงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าเป็นไปตามทฤษฎีประจุและสมดุล ความถี่ของสัญญาณอินพุตถูกคำนวณเพื่อให้สอดคล้องกับนิพจน์ V) (ใน) / R1 และค่านี้จะถูกประมวลผลโดย IC opamp ที่เกี่ยวข้องผ่านการรวมเข้ากับตัวช่วยของ C2 ผลของการรวมนี้ก่อให้เกิดแรงดันเอาต์พุตการรวมทางลาดที่ลดลง

ในขณะที่ข้างต้นเกิดขึ้นขั้นตอนการยิงครั้งเดียวที่ตามมาจะถูกทริกเกอร์โดยเชื่อมต่อกระแสอ้างอิง 1mA กับอินพุทอินทิเกรเตอร์ในระหว่างการใช้งานแบบ one-shot

สิ่งนี้จะพลิกการตอบสนองทางลาดขาออกและทำให้มันปีนขึ้นด้านบนสิ่งนี้จะดำเนินต่อไปในขณะที่ One-shot เปิดอยู่และทันทีที่ระยะเวลาผ่านไปทางลาดอีกครั้งจะถูกบังคับให้เปลี่ยนทิศทางและทำให้ต้องย้อนกลับไปสู่การลดลง รูปแบบ

การคำนวณความถี่

กระบวนการตอบสนองการสั่นข้างต้นช่วยให้สามารถปรับสมดุลของประจุไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง (กระแสเฉลี่ย) ระหว่างกระแสสัญญาณอินพุตและกระแสอ้างอิงซึ่งแก้ไขได้ด้วยสมการต่อไปนี้:

ฉัน (ใน) = IR (ave)
V (ใน) / R1 = สำหรับถึง
(1ma)
โดยที่ความถี่ที่เอาท์พุทคือช่วง one-shot = 7500 C1 (Frads)

ค่าสำหรับ R1 และ C1 ถูกเลือกอย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้รอบการทำงาน 25% ในช่วงความถี่เอาต์พุตเต็มสเกล สำหรับ FSD ซึ่งอาจสูงกว่า 200kHz ค่าที่แนะนำจะสร้างรอบการทำงานประมาณ 50%

คำแนะนำการใช้งาน:

พื้นที่การใช้งานที่ดีที่สุดสำหรับคำอธิบายข้างต้น วงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้า เป็นที่ที่ข้อกำหนดต้องการการแปลข้อมูลความถี่เป็นข้อมูลแรงดันไฟฟ้า

ตัวอย่างเช่นวงจรนี้สามารถใช้ได้ เครื่องวัดความเร็วรอบ และสำหรับการวัดความเร็วของมอเตอร์ในช่วงแรงดันไฟฟ้า

วงจรนี้สามารถใช้สำหรับการทำอย่างง่าย เครื่องวัดความเร็ว สำหรับ 2 ล้อรวมทั้งจักรยาน ฯลฯ

IC ที่กล่าวถึงยังสามารถใช้เพื่อให้ได้เครื่องวัดความถี่ที่เรียบง่ายราคาไม่แพง แต่แม่นยำที่บ้านโดยใช้โวลต์มิเตอร์สำหรับอ่านการแปลงเอาต์พุต

3) ใช้ IC LM2917

นี่เป็นซีรีย์ IC ที่ยอดเยี่ยมอีกตัวหนึ่งซึ่งสามารถใช้กับแอพพลิเคชั่นวงจรต่างๆได้มากมาย โดยทั่วไปจะเป็น IC ตัวแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้า (เครื่องวัดวามเร็ว) ที่มีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากมาย มาเรียนรู้เพิ่มเติม

ข้อกำหนดทางไฟฟ้าหลัก

คุณสมบัติหลักของ IC LM2907 ad LM2917 มีการขีดเส้นใต้ดังนี้:

  • ขาเข้าเครื่องวัดวามเร็วที่อ้างอิงกับพื้นสามารถทำให้เข้ากันได้โดยตรงกับปิ๊กอัพแม่เหล็กทุกชนิดที่มีความไม่เต็มใจที่แตกต่างกัน
  • ขาเอาท์พุทเชื่อมโยงกับทรานซิสเตอร์ตัวสะสมทั่วไปที่ตั้งไว้ภายในซึ่งสามารถจมได้ไม่เกิน 50mA สิ่งนี้สามารถทำงานได้แม้กระทั่งรีเลย์หรือโซลินอยด์โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ทรานซิสเตอร์บัฟเฟอร์ภายนอกไฟ LED และหลอดไฟยังสามารถรวมเข้ากับเอาต์พุตรวมถึงและแน่นอนว่าสามารถจัดหาแหล่งอินพุต CMOS ได้
  • ชิปสามารถเพิ่มความถี่ระลอกคลื่นต่ำได้สองเท่า
  • อินพุตเครื่องวัดวามเร็วมีฮิสเทรีซิสในตัว
  • อินพุตมาตรวัดความเร็วที่อ้างอิงภาคพื้นดินได้รับการป้องกันอย่างเต็มที่จากการแกว่งของความถี่อินพุตเกินแรงดันไฟฟ้าของ IC หรือศักย์ลบต่ำกว่าศูนย์

สามารถดูรายละเอียดของแพ็คเกจต่างๆของ IC LM2907 และ LM2917 ได้จากภาพด้านล่าง:

พื้นที่การใช้งานหลักของ IC นี้ ได้แก่ :

  • การตรวจจับความเร็ว : สามารถใช้เพื่อตรวจจับความเร็วในการหมุนหรืออัตราขององค์ประกอบที่เคลื่อนไหว
  • ตัวแปลงความถี่: สำหรับการแปลงความถี่เป็นความต่างศักย์ที่แตกต่างกันเชิงเส้น
  • เซ็นเซอร์สวิตช์สัมผัสตามการสั่นสะเทือน

ยานยนต์

ชิปมีประโยชน์เป็นพิเศษในด้านยานยนต์ตามที่ระบุไว้ใน:

  • Speedometers: ในยานพาหนะสำหรับวัดความเร็ว
  • Breaker Point Dwell Meters: ยังเป็นเครื่องมือวัดที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ของยานพาหนะ
  • Handy Tachometer: ชิปสามารถใช้สำหรับทำเครื่องวัดความเร็วรอบแบบมือถือ
  • ตัวควบคุมความเร็ว: สามารถใช้อุปกรณ์นี้ในการควบคุมความเร็วหรือเครื่องมือควบคุมความเร็ว
  • แอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจอื่น ๆ ของ LM2907 / LM2917 IC incude: ระบบควบคุมความเร็วคงที่, ระบบล็อคประตูรถยนต์, การควบคุมคลัตช์, การควบคุมแตร

คะแนนสูงสุดแน่นอน

(หมายถึงการให้คะแนนที่ต้องไม่เกิน IC คือ)

  1. แรงดันไฟฟ้า = 28V
  2. จ่ายกระแส = 25mA
  3. แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมทรานซิสเตอร์ภายใน = 28V
  4. แรงดันไฟฟ้าอินพุต tachomter ดิฟเฟอเรนเชียล = 28V
  5. ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุต = +/- 28V
  6. การกระจายกำลังไฟฟ้า = 1200 ถึง 1500 mW

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าอื่น ๆ

รับแรงดันไฟฟ้า = 200V / mV

กระแสไฟขาออก = 40 ถึง 50mA

คุณสมบัติที่โดดเด่นและข้อดีของ IC นี้

  1. เอาต์พุตไม่ตอบสนองต่อความถี่ศูนย์และสร้างแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่เอาต์พุตด้วย
  2. สามารถคำนวณความผันผวนของเอาต์พุตได้โดยใช้สูตร: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
  3. เครือข่าย RC อย่างง่ายจะตัดสินคุณสมบัติการเพิ่มความถี่ของ IC เป็นสองเท่า
  4. แคลมป์ซีเนอร์บนชิปสร้างความถี่ที่ควบคุมและเสถียรเป็นแรงดันไฟฟ้าหรือการแปลงกระแส (เฉพาะใน LM2917s)

แผนผังการเชื่อมต่อทั่วไปของ IC LM2907 / LM2917 แสดงไว้ด้านล่าง:

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมคุณสามารถอ้างถึงสิ่งนี้ บทความ




คู่ของ: อธิบายวงจรแปลงแรงดันเป็นความถี่อย่างง่าย 2 แบบ ถัดไป: วงจรหลอดไฟฉุกเฉินอัจฉริยะพร้อมคุณสมบัติสูงสุด