Схема перетворювача частоти в напругу

Перетворювач частоти в напругу перетворює частоти або імпульси на пропорційний електричний вихід, такий як напруга або струм. Це важливий інструмент для електромеханічних вимірювань, коли відбуваються повторювані події. Отже, коли ми надаємо частоту в ланцюзі перетворювача частоти в напругу, це забезпечить пропорційний вихід постійного струму. Тут ми використовуємо KA331 IC для побудови схеми перетворювача частоти в напругу.

KA331 IC

KA331 - це перетворювач напруги в частоту, який використовується для виготовлення простого недорогого аналого-цифрового перетворювача, але його також можна використовувати як перетворювач частоти в напругу. 8-контактний DIP-мікросхем може працювати в широкому діапазоні смуг пропускання від 1 Гц до 100 КГц. Він також має широкий діапазон напруги живлення від 5 В до 40 В. KA331 є еквівалентом популярного LM331. LM331 також може використовуватися в цьому ланцюзі F-to-V.

Нижче наведена контактна схема та внутрішня схема KA331, взята з таблиці,

Необхідний матеріал

1. KA331 IC - 1шт
2. .01uF керамічний конденсатор - 1шт
3. Керамічний конденсатор 470pF - 1шт
4. Електролітичний конденсатор 1 мкФ з напругою 16 В
5. 10k резистор з 1% рейтингом стабільності MFR - 2шт
6. 100k резистор з 1% рейтингом стабільності MFR - 2шт
7. Резистор 68k з 1% рейтингом стабільності MFR - 1шт
8. Резистор 6.8k з 1% рейтингом стабільності MFR - 1шт
9. Макет
10. Блок живлення 15 В
11. Дріт одножильний
12. Генератор частоти або генератор функцій для перевірки загальної схеми.

Принципова схема

Робота схеми частоти до напруги

Основним компонентом схеми є KA331. Вхід схеми підключений через конденсатор C1 470pF, який додатково підключений до порогового виводу KA331 (висновок 6). Резистори R3 і R4 утворюють схему дільника напруги, яка підключена до компаратора PIN 7 KA331. Конденсатор C3 і резистор R5 - це RC-таймер, який забезпечує необхідне коливання на штифті 5. Резистор R2 забезпечує опорний струм на штифті 2. Схема живиться напругою 15 В, яка підключена через штифт 8 KA331.

Для розрахунку вихідної напруги ланцюга формула -

Vout = _вхід f x Опорна напруга x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

Де _вхід f - частота, R _L - резистор навантаження, R _S - резистор джерела струму, R _t і C _t - резистор і конденсатор RC-генератора.

Тому для нашої схеми формула матиме вигляд:

Vout = _вхід f x Опорна напруга x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Згідно зі специфікацією, то опорна напруга KA331 є 1.89V. Отже, якщо ми надаємо 500 Гц вхідного сигналу по колу для отримання вихідної напруги -

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 або 64mV

Отже, коли частота 500 Гц, застосована по колу, ланцюг забезпечує вихідну напругу 64 мВ.

Тут ми побудували схему на макеті.

Випробування схеми частоти і напруги

Для перевірки схеми використовуються такі інструменти -

1. Науковий блок живлення PSD3205.
2. Генератор функцій Metravi FG3000.
3. Мультиметр UNI-T UT33D.

Схема побудована з використанням 1% металевих плівкових резисторів, і допуски конденсаторів не враховуються. Під час тестування температура в приміщенні становила 22 градуси Цельсія.

Для тестування ланцюга джерело живлення встановлюється на вихід 15 В.

Генератор функцій забезпечує приблизно 500 Гц як вихід прямокутної хвилі.

Для тих, хто не має доступу до генератора функцій, схема таймера може бути побудована за допомогою класичної мікросхеми LM555 або Arduino також може бути використана для побудови генератора функцій. Однак програма Android також може працювати там, де сигнали генеруються через вихід для навушників.

Мультиметр підключений через вихід, і діапазон вибраний як мілівольт.

На виході мультиметра відображається розраховане значення. Схема дає 64 мВ вихід при 500 Гц прямокутної хвилі подається через вхід.

Детально працює відео наведено в кінці, де кілька входів приведені і вихідна напруга змінюється в співвідношенні від вхідної напруги.

Покращення

Цю схему перетворювача частоти в напругу можна побудувати на друкованій платі для кращої точності. Критичною ділянкою ланцюга є RC-генератор. Осцилятор RC потрібно розміщувати на близькій відстані через мікросхему KA331. На великій відстані мідний слід може змістити коливання, оскільки це додасть додатковий опір, а також сприятиме втраті ємності. Також потрібна відповідна площина землі.

Програми

Перетворювач частоти в напругу використовується для вимірювань та приладів, як тахометр використовує перетворювач частоти в напругу для обчислення швидкості двигуна. Різні види лічильників, спідометри також використовують цю техніку.