Voltaj dönüştürücü devresine frekans

Frekans-voltaj dönüştürücü, frekansları veya darbeleri, voltaj veya akım gibi orantılı elektrik çıkışına dönüştürür. Tekrarlanan olayların meydana geldiği elektromekanik ölçümler için önemli bir araçtır. Dolayısıyla, bir frekanstan voltaj dönüştürücü devresine bir frekans verdiğimizde, orantılı bir DC çıkışı sağlayacaktır. Burada KA331 IC'yi bir frekans-voltaj dönüştürücü devresi oluşturmak için kullanıyoruz.

KA331 IC

KA331, basit bir düşük maliyetli analogdan dijitale dönüştürücü yapmak için kullanılan bir voltaj-frekans dönüştürücüdür, ancak aynı zamanda bir frekans-voltaj dönüştürücü olarak da kullanılabilir. 8 pinli DIP IC, 1Hz'den 100 KHz'e kadar geniş bir bant genişliğinde çalışabilir. Aynı zamanda 5V ile 40V arasında geniş bir besleme voltajı aralığına sahiptir. KA331, popüler LM331'e eşdeğerdir. LM331, bu F-V devresinde de kullanılabilir.

Aşağıda KA331'in veri sayfasından alınan pin şeması ve iç devresi,

Gerekli Malzeme

KA331 IC - 1 adet
.01 uF seramik kondansatör - 1 adet
470pF seramik kondansatör - 1 adet
16V dereceli 1 uF Elektrolitik kondansatör
% 1 stabilite dereceli MFR ile 10k direnç - 2 adet
% 1 stabilite dereceli MFR ile 100k direnç - 2 adet
% 1 kararlılık derecesi MFR ile 68k direnç - 1 adet
% 1 kararlılık derecesi MFR ile 6.8k direnç - 1 adet
Breadboard
15V güç kaynağı
Tek telli tel
Genel devreyi kontrol etmek için bir frekans üreteci veya fonksiyon üreteci.

Şematik diyagram

Frekansın Gerilim Devresine Çalışması

Devrenin ana bileşeni KA331'dir. Devrenin girişi, ayrıca KA331'in eşik pimine (pin 6) bağlı olan 470pF kapasitör C1'e bağlanır. Direnç R3 ve R4, KA331'in Karşılaştırıcı PIN 7'sine bağlı Gerilim Bölücü Devresini oluşturur. Kondansatör C3 ve Direnç R5, pim 5 boyunca gerekli salınımı sağlayan RC zamanlayıcıdır. Direnç R2, pim 2 boyunca referans akımı sağlar. Devre, KA331'in pimi 8'e bağlanan 15v voltajla sağlanır.

Devrenin çıkış voltajını hesaplamak için formül -

Vout = f _giriş x Referans voltaj x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

F _girişi frekans olduğunda, R _L yük direncidir, R _S akım kaynak direncidir, R _t ve C _t RC osilatörünün direnci ve kapasitördür.

Bu nedenle, devremiz için formül şöyle olacaktır -

Vout = f _giriş x Referans voltaj x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Veri sayfasına göre KA331'in referans voltajı 1.89V'dur. Öyleyse, çıkış voltajını elde etmek için devre boyunca 500 Hz giriş sinyali sağlarsak -

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 veya 64mV

Dolayısıyla, devre boyunca 500 Hz frekans uygulandığında, devre 64 mV çıkış sağlayacaktır.

Burada devre tahtasında devreyi kurduk.

Gerilim Devresine Frekans Testi

Devreyi test etmek için aşağıdaki araçlar kullanılır -

Scientific PSD3205 tezgah güç kaynağı.
Metravi FG3000 fonksiyon üreteci.
UNI-T UT33D multimetre.

Devre,% 1 Metal Film Dirençler kullanılarak yapılmıştır ve kapasitör toleransları hesaba katılmamıştır. Test sırasında oda sıcaklığı 22 santigrat derece idi.

Devreyi test etmek için, tezgah güç kaynağı 15V çıkışa ayarlanmıştır.

Fonksiyon üreteci kare dalga çıkışı olarak yaklaşık 500 Hz sağlar.

Fonksiyon jeneratörüne erişimi olmayanlar için klasik LM555 IC kullanılarak bir zamanlayıcı devresi inşa edilebilir veya fonksiyon üreteci oluşturmak için bir Arduino da kullanılabilir. Ancak Android uygulaması, kulaklık çıkışı aracılığıyla sinyallerin üretildiği yerlerde de çalışabilir.

Multi-metre çıkışa bağlanır ve aralık mili-volt olarak seçilir.

Multimetrenin çıkışı hesaplanan değeri gösteriyor. 500 Hz kare dalga girişi boyunca beslendiği zaman devresi 64 mV çıkış veren.

Detaylı çalışma Video çoklu girdi verilir ve çıkış gerilimi giriş geriliminden oranında değiştirilir sonunda verilmiştir.

İyileştirmeler

Bu Frekans Dönüştürücü Devresi, daha iyi doğruluk için bir PCB üzerine inşa edilebilir. Devrenin kritik bölümü RC osilatörüdür. RC osilatörünün KA331 IC'ye yakın bir mesafeye yerleştirilmesi gerekir. Uzun mesafede, bakır izi salınımı sürükleyebilir çünkü ek direnç ekleyecektir ve ayrıca başıboş kapasitansa katkıda bulunacaktır. Uygun Zemin düzlemi de gereklidir.

Başvurular

Takometre, bir motorun hızını hesaplamak için Frekans-voltaj dönüştürücüsünü kullandığı gibi, ölçümlerde ve enstrümantasyonda frekans dönüştürücü kullanılır. Farklı türden ölçü ölçerler, hız ölçerler de bu tekniği kullanır.