Kuten nimestä voi päätellä, taajuus jännitemuuntajiksi ovat laitteita, jotka muuttavat vaihtelevan taajuuden tulon vastaavasti vaihteleviksi lähtöjännitetasoiksi.
Tässä tutkitaan kolmea helppoa mutta edistyksellistä mallia käyttäen IC 4151, IC VFC32 ja IC LM2907.
1) IC 4151: n käyttö
Tälle taajuusmuuttajan piirille, joka käyttää IC 4151: tä, on tunnusomaista sen erittäin lineaarinen muuntosuhde. Esitetyillä osa-arvoilla piirin muuntosuhteen voidaan odottaa olevan noin 1 V / kHz.
Kun tasajännitettä käytetään tulossa, jonka taajuus on 0 Hz, lähtö tuottaa vastaavan jännitteen 0 V. Tulon neliöve-taajuuden toimintajakso ei koskaan vaikuta lähdön muuntosuhteeseen.
Mutta jos sisääntulossa käytetään siniaaltotaajuutta, signaali on siinä tilanteessa siirrettävä Schmitt-liipaisimen läpi, ennen kuin se viedään IC 4151 -tuloon.
Jos haluat olla erilainen muuntosuhde, voit laskea sen seuraavalla kaavalla:
V (lähtö) / f (sisään) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [V / Hz]
T1 = 1,1 x R3 x C2
Piiri voidaan jopa kytkeä jännite-taajuusmuuttajan lähtöön ja käyttää tapana lähettää DC-signaaleja laajennetun kaapeliyhteyden kautta ilman, että kaapelin vastus vaimentaa signaalia.
2) VFC32-kokoonpanon käyttäminen
Edellinen viesti selitti yksinkertaisen yhden sirun jännite taajuusmuuttajapiiriin IC VFC32: n avulla opimme täällä, kuinka samaa IC: tä voitaisiin käyttää vastakkaisen taajuuden saavuttamiseksi jännitteenmuunninpiirisovellukselle.
Alla oleva kuva kuvaa toista VFC32-vakiokonfiguraatiota, jonka avulla se voi toimia taajuus-jännitemuuntajapiirinä.
C3: n, R6: n ja R7: n kapasitiivisen verkon muodostama tulovaihe tekee vertailutulosta yhteensopivan kaikkien 5 V: n logiikkalähtöjen kanssa.Vertailija puolestaan vaihtaa liittyvän yhden kuvan vaiheen syötettyjen taajuuksien tulopulssien jokaiselle putoavalle reunalle.
Piirikaavio
Ilmaisinkomparaattorille asetettu kynnysviitetulo on noin –0,7 V. Siinä tapauksessa, että taajuustulot voivat olla pienempiä kuin 5 V, potentiaalijakajaverkko R6 / R7 voidaan säätää sopivasti vertailutason muuttamiseksi ja matalan taajuuden tulojen oikean tunnistamisen mahdollistamiseksi opampin toimesta.
Kuten kaavio edellisessä artikkelissa , C1-arvo voidaan valita taajuuden tuloliipaisimien koko asteikon mukaan.
C2 on vastuussa lähtöjännitteen aaltomuodon suodattamisesta ja tasoittamisesta, suuremmat C2-arvot auttavat saavuttamaan paremman jännitteen aaltoilun hallinnan generoidussa lähdössä, mutta vaste on hidas nopeasti vaihteleville tulotaajuuksille, kun taas pienemmät C2-arvot aiheuttavat huonon suodatuksen, mutta tarjoavat nopea vaste ja säätö nopeasti muuttuvilla tulotaajuuksilla.
R1-arvoa voitaisiin säätää räätälöidyn täyden asteikon taipuman ulostulojännitealueen saavuttamiseksi suhteessa annettuun täyden asteikon tulotaajuusalueeseen.
Kuinka taajuusmuuttajapiiri toimii
Ehdotetun taajuus-jännitemuuntajapiirin perustoiminta perustuu varauksen ja tasapainon teoriaan. Tulosignaalin taajuus lasketaan vastaavan lauseketta V) (in) / R1, ja asianmukainen IC-opamp käsittelee tämän arvon integroimalla C2: n avulla. Tämän integraation tulos aiheuttaa laskevan ramppiintegraation lähtöjännitteen.
Vaikka yllä mainittu tapahtuu, seuraava yhden laukauksen vaihe laukaistaan yhdistämällä 1 mA: n vertailuvirta integraattorituloon yhden laukauksen aikana.
Tämä puolestaan kääntää lähtöramppivasteen ja saa sen nousemaan ylöspäin, tämä jatkuu, kun yhden kuvan on päällä, ja heti kun jakso on kulunut, ramppi on jälleen pakko muuttaa suuntaa ja aiheuttaa paluun laskevaan laskuun kuvio.
Taajuuden laskeminen
Edellä oleva värähtelevä vasteprosessi mahdollistaa varauksen (keskivirran) jatkuvan tasapainon tulosignaalin virralla ja vertailuvirralla, mikä on ratkaistu seuraavalla yhtälöllä:
I (sisään) = IR (ave)
V (sisään) / R1 = fo
(1ma)
Missä fo on lähtötaajuus on yhden laukauksen jakso = 7500 C1 (Frarads)
R1: n ja C1: n arvot valitaan asianmukaisesti, jotta saadaan 25%: n käyttöjakso täydellä ulostulotaajuusalueella. FSD: lle, joka voi olla yli 200 kHz, suositellut arvot tuottavat noin 50%: n käyttöjakson.
Sovellusvihjeet:
Paras mahdollinen edellä mainitun käyttöalue taajuus jännitteenmuunninpiiriin missä vaatimus vaatii taajuusdatan kääntämistä jännitedataksi.
Esimerkiksi tätä virtapiiriä voidaan käyttää kierroslukumittarit ja moottoreiden nopeuksien mittaamiseksi jännitealueilla.
Tätä piiriä voidaan siten käyttää yksinkertaistamiseen nopeusmittarit 2-pyöräisille, polkupyörät jne.
Käsiteltyä IC: tä voidaan käyttää myös yksinkertaisten, halpojen mutta tarkkojen taajuusmittareiden saavuttamiseen kotona, käyttäen jännitemittareita lähtömuunnoksen lukemiseen.
3) IC LM2917: n käyttö
Tämä on toinen erinomainen IC-sarja, jota voidaan käyttää moniin erilaisiin piirisovelluksiin. Pohjimmiltaan se on taajuus jännitteenmuunnin (kierroslukumittari) IC, jolla on monia mielenkiintoisia ominaisuuksia. Opitaan lisää.
Tärkeimmät sähköiset tiedot
IC LM2907 ad LM2917: n pääpiirteet alleviivataan seuraavasti:
- Maadoitettu kierroslukumittarin tappi voidaan tehdä suoraan yhteensopivaksi kaikenlaisten magneettisten poimintojen kanssa, joilla on vaihteleva vastahakoisuus.
- Lähtötappi on kytketty sisäisesti asetettuun yhteiseen kollektoritransistoriin, joka pystyy uppoamaan jopa 50 mA: iin. Tämä voi käyttää jopa relettä tai solenoidia suoraan ilman ulkoisia puskuritransistoreita, LEDit ja lamput voidaan myös integroida lähtöön, mukaan lukien, ja tietysti voidaan hankkia CMOS-tuloihin.
- Siru voi kaksinkertaistaa matalat aaltoilutaajuudet.
- Kierroslukumittarin tuloissa on sisäänrakennettu hystereesi.
- Maadoitettu kierroslukumittarin tulo on täysin suojattu tulotaajuuden vaihteluilta, jotka ylittävät IC: n syöttöjännitteen tai negatiivisen potentiaalin nollan alapuolella.
IC LM2907: n ja LM2917: n eri saatavilla olevien pakkausten pinouts-yksityiskohdat voidaan nähdä alla olevista kuvista:
Tämän IC: n tärkeimmät käyttöalueet ovat:
- Nopeuden tunnistus : Sitä voidaan käyttää pyörimisnopeuden tai liikkuvan elementin nopeuden tunnistamiseen
- Taajuusmuuttajat: Taajuuden muuntamiseksi lineaarisesti vaihtelevaksi potentiaalieroksi
- Tärinäpohjaiset kosketuskytkimet
Autoteollisuus
Sirusta tulee erityisen hyödyllinen autoteollisuudessa, kuten alla on esitetty:
- Nopeusmittarit: Ajoneuvoissa nopeuksien mittaamiseksi
- Katkaisupisteen viipymämittarit: Myös ajoneuvon moottoriin liittyvä mittauslaite.
- Kätevä kierroslukumittari: Sirua voidaan käyttää kädessä pidettävien takometrien valmistamiseen.
- Nopeuden säätimet: Laitetta voidaan käyttää nopeuden tai nopeuden säätölaitteissa
- Muita mielenkiintoisia LM2907 / LM2917 IC -sovelluksen sovelluksia: vakionopeudensäädin, autojen oven lukituksen hallinta, kytkimen hallinta, äänitorven ohjaus.
Absoluuttiset maksimiarvot
(tarkoittaa luokituksia, joita ei saa ylittää, IC)
- Syöttöjännite = 28V
- Syöttövirta = 25mA
- Sisäisen transistorin keräimen jännite = 28 V
- Tasauspyörästön differentiaalitulojännite = 28 V
- Tulojännitealue = +/- 28 V
- Tehohäviö = 1200-1500 mW
Muut sähköiset parametrit
Jännitevahvistus = 200 V / mV
Lähtö uppoamisvirta = 40-50 mA
Tämän IC: n silmiinpistävät ominaisuudet ja edut
- Lähtö ei reagoi nollataajuuksiin ja tuottaa myös nollajännitteen ulostulossa.
- Lähtöhäviö voidaan laskea yksinkertaisesti kaavalla: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
- Yksinkertainen RC-verkko päättää IC: n taajuuden kaksinkertaistamisen.
- Sirulla oleva zener-kiinnitin tuottaa säännellyn ja vakiintuneen taajuuden jännitteeksi tai virraksi (vain LM2917s: ssä)
Tyypillinen piirilevyn LM2907 / LM2917 kytkentäkaavio on esitetty alla:
Jos haluat lisätietoja, voit viitata tähän artikla
Pari: 2 yksinkertaista jännitetaajuusmuuttajapiiriä selitetty Seuraava: Älykäs hätävalaisinpiiri, jolla on maksimaaliset ominaisuudet
