Circuit convertidor de freqüència a tensió

El convertidor de freqüència a tensió converteix les freqüències o els impulsos a la sortida elèctrica proporcional, com ara la tensió o el corrent. És una eina important per a mesures electromecàniques en què es produeixen successos repetits. Per tant, quan proporcionem una freqüència a través d’un circuit convertidor de freqüència a tensió, proporcionarà una sortida de CC proporcional. Aquí estem fent servir KA331 IC per construir un circuit convertidor de freqüència a tensió.

KA331 IC

KA331 és un convertidor de tensió a freqüència que s’utilitza per fabricar un convertidor analògic a digital de baix cost, però també es pot utilitzar com a convertidor de freqüència a tensió. El CI DIP de 8 pins pot funcionar en una àmplia gamma d'ample de banda des d'1Hz fins a 100 KHz. També té una àmplia gamma de tensió d’alimentació de 5V a 40V. KA331 és l'equivalent al popular LM331. LM331 també es pot utilitzar en aquest circuit de F a V.

A continuació es mostra el diagrama de pins i el circuit intern del KA331 extret del full de dades,

Material requerit

1. KA331 IC - 1 unid
2. Condensador ceràmic.01uF - 1 unid
3. Condensador ceràmic de 470pF - 1 unid
4. Condensador electrolític 1uF amb una potència nominal de 16V
5. Resistència de 10 k amb un índex d'estabilitat de l'1% MFR - 2 unitats
6. Resistència de 100 k amb un índex d’estabilitat de l’1% MFR - 2 unitats
7. Una resistència de 68k amb un índex d’estabilitat de l’1% MFR - 1pc
8. Una resistència de 6,8 k amb un índex d’estabilitat de l’1% MFR - 1 peça
9. Taula de pa
10. Alimentació de 15V
11. Filferro monocatenari
12. Un generador de freqüència o generador de funcions per comprovar el circuit general.

Diagrama esquemàtic

Funcionament del circuit de freqüència a tensió

El component principal del circuit és KA331. L'entrada del circuit es connecta a través d'un condensador C1 de 470pF, que es connecta al pin llindar de KA331 (pin 6). La resistència R3 i R4 formen el circuit divisor de tensió que està connectat al comparador PIN 7 de KA331. El condensador C3 i la resistència R5 són el temporitzador RC que proporciona l’oscil·lació necessària a través del pin 5. El resistor R2 proporciona el corrent de referència a través del pin 2. El circuit es subministra amb tensió de 15 V que es connecta a través del pin 8 de KA331.

Per calcular la tensió de sortida del circuit, la fórmula és -

Vout = f _entrada x Voltatge de referència x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

On l’ _entrada f és la freqüència, R _L és la resistència de càrrega, R _S és la resistència de la font de corrent, R _t i C _t és la resistència i el condensador de l’oscil·lador RC.

Per tant, per al nostre circuit, la fórmula serà -

Vout = f _entrada x Voltatge de referència x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Segons el full de dades, el voltatge de referència de KA331 és 1,89V. Per tant, si proporcionem 500 Hz de senyal d’entrada a través del circuit per obtenir la tensió de sortida -

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 o 64mV

Per tant, quan s’aplica una freqüència de 500 Hz a través del circuit, el circuit proporcionarà una sortida de 64 mV.

Aquí hem construït el circuit a la pissarra.

Prova del circuit de freqüència a tensió

Per provar el circuit, s’utilitzen les eines següents:

1. Alimentació de banc científica PSD3205.
2. Generador de funcions Metravi FG3000.
3. Multímetre UNI-T UT33D.

El circuit es construeix amb un 1% de resistències de pel·lícula metàl·lica i no es tenen en compte les toleràncies dels condensadors. La temperatura ambient va ser de 22 graus centígrads durant la prova.

Per provar el circuit, la font d'alimentació del banc es configura a la sortida de 15 V.

El generador de funcions proporciona aproximadament 500 Hz com a sortida d’ona quadrada.

Per a aquells que no tinguin accés al generador de funcions, es pot construir un circuit temporitzador mitjançant el clàssic IC LM555 o també es pot utilitzar un Arduino per construir un generador de funcions. Tot i això, l'aplicació per a Android també pot funcionar quan es generen senyals a través de la sortida dels auriculars.

El multímetre està connectat a la sortida i el rang es selecciona com a mili-volt.

La sortida del multímetre mostra el valor calculat. El circuit dóna una sortida de 64 mV quan es subministra una ona quadrada de 500 Hz a tota l’entrada.

El vídeo de treball detallat es dóna al final, on es donen diverses entrades i es modifica la tensió de sortida en la proporció de la tensió d’entrada.

Millores

Aquest circuit del convertidor de freqüència a tensió es pot construir sobre un PCB per obtenir una precisió millor. La secció crítica del circuit és l’oscil·lador RC. Cal situar l’oscil·lador RC a una distància propera a través del KA331 IC. A llarga distància, el rastre de coure podria derivar l'oscil·lació, ja que afegirà una resistència addicional i també contribuirà a perdre capacitat. També es requereix el pla de terra adequat.

Aplicacions

El convertidor de freqüència a tensió s’utilitza en mesures i instrumentació com el tacòmetre utilitza el convertidor de freqüència a tensió per calcular la velocitat d’un motor. Els velocímetres també utilitzen aquesta tècnica per a diferents tipus de mesuradors.