Frekvens til spændingsomformerkredsløb

Frekvens til spændingsomformer konverterer frekvenser eller impulser til den proportionale elektriske udgang, såsom spænding eller strøm. Det er et vigtigt værktøj til elektromekaniske målinger, hvor gentagne begivenheder forekommer. Så når vi leverer en frekvens på tværs af et frekvens til spændingsomformerkredsløb, vil det give en proportional DC-udgang. Her bruger vi KA331 IC til at opbygge et frekvens til spændingsomformerkredsløb.

KA331 IC

KA331 er en spænding til frekvensomformer, der bruges til at lave en simpel billig til analog konverter, men den kan også bruges som en frekvens til spændingsomformer. 8-pin DIP IC kan arbejde i en bred vifte af båndbredde fra 1Hz til 100 KHz. Det har også en bred vifte af forsyningsspænding fra 5V til 40V. KA331 svarer til den populære LM331. LM331 kan også bruges dette F-til-V kredsløb.

Nedenfor er pin-diagram og internt kredsløb for KA331 taget fra databladet,

Påkrævet materiale

1. KA331 IC - 1stk
2. .01uF keramisk kondensator - 1 stk
3. 470pF keramisk kondensator - 1pc
4. 1uF elektrolytkondensator med en 16V-klassificering
5. 10k modstand med 1% stabilitet MFR - 2stk
6. 100k modstand med 1% stabilitet MFR - 2stk
7. En 68k modstand med 1% stabilitet MFR - 1pc
8. En 6,8k modstand med 1% stabilitetsvurdering MFR - 1pc
9. Brødbræt
10. 15V strømforsyning
11. Enkeltstrengstråd
12. En frekvensgenerator eller funktionsgenerator til kontrol af det samlede kredsløb.

Skematisk diagram

Arbejde af frekvens til spændingskredsløb

Hovedkomponenten i kredsløbet er KA331. Indgangen på kredsløbet er forbundet over en 470pF kondensator C1, som yderligere er forbundet til tærskelstiften på KA331 (pin 6). Modstand R3 og R4 danner spændingsdelerkredsløbet, der er forbundet til komparator-PIN 7 i KA331. Kondensator C3 og modstand R5 er RC-timeren, der tilvejebringer den krævede svingning over stiften 5. Modstand R2 tilvejebringer referencestrømmen over stiften 2. Kredsløbet forsynes med 15V spænding, der er forbundet over stift 8 på KA331.

For at beregne kredsløbets udgangsspænding er formlen -

Vout = f _input x Reference spænding x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

Hvor f _input er frekvensen, R _L er belastningsmodstanden, R _S er den aktuelle kilde modstand, R _t og C _t er modstand og kondensator af RC oscillator.

Derfor er formlen for vores kredsløb -

Vout = f _indgang x Reference spænding x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Som pr dataarket, den referencespænding KA331 er 1.89V. Så hvis vi leverer 500 Hz indgangssignal over kredsløbet for at få udgangsspændingen -

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 eller 64mV

Så når en 500 Hz frekvens anvendes over kredsløbet, vil kredsløbet give 64 mV output.

Her har vi konstrueret kredsløbet på brødbrættet.

Test af frekvens til spændingskredsløb

For at teste kredsløbet anvendes følgende værktøjer -

1. Videnskabelig PSD3205 bænkstrømforsyning.
2. Metravi FG3000 funktionsgenerator.
3. UNI-T UT33D multimeter.

Kredsløbet er konstrueret ved hjælp af 1% metalfilmmodstande, og kondensatorernes tolerancer tages ikke i betragtning. Rumtemperaturen var 22 grader Celsius under testen.

For at teste kredsløbet er bænkens strømforsyning indstillet til 15V udgang.

Funktionsgeneratoren leverer ca. 500 Hz som en firkantbølgeoutput.

For dem, der ikke har adgang til funktionsgeneratoren, kan et timerkredsløb konstrueres ved hjælp af den klassiske LM555 IC, eller en Arduino kan også bruges til at opbygge funktionsgenerator. Android-appen kan dog også arbejde, hvor signaler genereres gennem hovedtelefonudgangen.

Multi-måleren er tilsluttet på tværs af udgangen, og rækkevidden vælges som milivolt.

Multimeterets output viser den beregnede værdi. Den kredsløb giver 64 mV output, når 500 Hz firkantbølge tilføres på tværs af indgangen.

Den detaljerede arbejdsvideo er vist i slutningen, hvor der gives flere indgange, og udgangsspændingen ændres i forholdet mellem indgangsspændingen.

Forbedringer

Denne frekvens til spændingsomformerkreds kan konstrueres på et printkort for bedre nøjagtighed. Den kritiske del af kredsløbet er RC-oscillatoren. RC-oscillatoren skal placeres tæt på tværs af KA331 IC. På lang afstand kunne kobbersporet svinge svingningen, da det vil tilføje yderligere modstand og også bidrage med afvigende kapacitans. Det korrekte jordplan er også påkrævet.

Ansøgninger

Frekvens til spændingsomformer bruges i målinger og instrumenter som omdrejningstæller bruger frekvens til spændingsomformer til at beregne motorens hastighed. Forskellige slags målere, hastighedsmålere bruger også denne teknik.