3 Pinge muunduri ahelate selgitus

Nagu nimigi ütleb, on pingemuundurite sagedus seadmed, mis muudavad erineva sageduse sisendi vastavalt erinevaks väljundpinge tasemeks.

Siin uurime kolme lihtsat, kuid edasijõudnut disainilahendust, kasutades IC 4151, IC VFC32 ja IC LM2907.

1) IC 4151 kasutamine

Seda IC 4151 kasutavat sageduspinge muunduri vooluahelat iseloomustab ülimalt lineaarne teisendussuhe. Näidatud osa väärtuste korral võib vooluahela teisendussuhe olla umbes 1 V / kHz.

Kui alalisvoolu pinget kasutatakse 0 Hz sagedusega sisendis, genereerib väljund vastava pinge 0 V. Sisendruutu ave sageduse töötsükkel ei mõjuta väljundi muundamissuhet.

Kuid kui sisendis rakendatakse siinusageduse sagedust, tuleb sellises olukorras signaal enne IC 4151 sisendisse viimist juhtida läbi Schmitti päästiku.

Kui olete huvitatud teisest konversioonisuhtest, võite selle arvutada järgmise valemi abil:

V (välja) / f (sisse) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [V / Hz]

T1 = 1,1 x R3 x C2

Vooluahelat saab isegi ühendada pinge-sagedusmuunduri väljundiga ja seda saab kasutada alalisvoolu signaalide edastamiseks laiendatud kaabliühenduse kaudu, ilma et kaabli takistus vähendaks signaali.

2) VFC32 konfiguratsiooni kasutamine

Eelmises postituses selgitati lihtsat ühte kiipi pinge sagedusmuunduri ahel IC VFC32 abil saame siin teada, kuidas sama IC-d saaks kasutada pingemuunduri ahelale vastupidise sageduse saavutamiseks.

Alloleval joonisel on kujutatud veel ühte standardset VFC32 konfiguratsiooni, mis võimaldab tal töötada sagedus-muundurahelana.

C3, R6 ja R7 mahtuvusliku võrgu poolt moodustatud sisendstaadium muudab võrdlussisendi ühilduvaks kõigi 5V loogiliste päästikutega. Võrdleja lülitab omakorda seotud ühepildilise etapi sisestatud sagedusega sisendimpulsside igal langeval serval.

Vooluringi skeem

Detektorivõrdleja jaoks seatud künnise võrdlussisend on umbes –0,7V. Juhul, kui sagedussisendid võivad olla madalamad kui 5 V, saab potentsiaalset jagurivõrku R6 / R7 sobivalt reguleerida võrdlustaseme muutmiseks ja madala taseme sagedussisendite õigeks tuvastamiseks opampi poolt.

Nagu on näidatud graafik eelmises artiklis , võib C1-väärtuse valida sõltuvalt sagedussisendi päästikute kogu skaala vahemikust.

C2 saab vastutada väljundpinge lainekuju filtreerimise ja silumise eest, suuremad C2 väärtused aitavad saavutada paremat kontrolli pinge lainete üle genereeritud väljundis, kuid reageerimine kiiresti muutuvatele sisendsagedustele on aeglane, samas kui väiksemad C2 väärtused põhjustavad halba filtreerimist, kuid pakuvad kiire reageerimine ja reguleerimine kiiresti muutuvate sisendsagedustega.

R1 väärtust saab kohandada, et saavutada kohandatud täisskaala läbipainde väljundpinge vahemik, viidates etteantud täisskaala sisendsageduse vahemikule.

Kuidas töötab pingemuunduri vooluring

Kavandatud sagedus-pingemuunduri vooluahela põhitoimimine põhineb laengu ja tasakaalu teoorial. Arvutatakse, et sisendsignaali sagedus vastab avaldisele V) (in) / R1 ja seda väärtust töötleb vastav IC-opamp integreerimise teel C2 abil. Selle integreerimise tulemusel langeb rampi integreerimise väljundpinge.

Samal ajal kui ülaltoodu toimub, käivitatakse järgnev ühepildiline etapp, ühendades 1mA võrdlusvoolu integreerija sisendiga ühe lasu operatsiooni käigus.

See omakorda pöörab väljundrampi reaktsiooni ja paneb selle ülespoole ronima, see jätkub, kuni ühe lasu režiim on sisse lülitatud, ja niipea, kui selle periood on möödas, on ramp taas sunnitud oma suunda muutma ja pöördub tagasi langeva languse poole muster.

Sageduse arvutamine

Ülaltoodud võnkuv reageerimisprotsess võimaldab püsivat laengu (keskmise voolu) tasakaalu sisendsignaali voolu ja võrdlusvoolu vahel, mis on lahendatud järgmise võrrandiga:

I (in) = IR (ave)
V (sisse) / R1 = fo
(1ma)
Kui fo on väljundi sagedus, on ühe lasu periood = 7500 C1 (Frarads)

R1 ja C1 väärtused on sobivalt valitud, et saavutada 25-protsendiline töötsükkel täisskaalas väljundsageduse vahemikus. FSD puhul, mis võib olla üle 200 kHz, tekitaksid soovitatud väärtused umbes 50% töötsükli.

Rakenduse näpunäited:

Eespool kirjeldatud parim võimalik rakendusala sagedus muunduri ahelasse on nõue, kus nõutakse sagedusandmete tõlkimist pingeandmeteks.

Näiteks saab seda vooluringi kasutada tahhomeetrid ja mootorite kiiruste mõõtmiseks pingepiirkondades.

Seda vooluringi saab seega kasutada lihtsaks muutmiseks spidomeetrid 2 ratta jaoks, sealhulgas jalgrattad jne

Käsitletud IC-d saab kasutada ka lihtsate, odavate, kuid täpsete sagedusmõõturite saavutamiseks kodus, kasutades väljundi teisendamise voltmeetreid.

3) IC LM2917 kasutamine

See on veel üks suurepärane IC-seeria, mida saab kasutada paljude erinevate vooluringi rakenduste jaoks. Põhimõtteliselt on see sagedus-muundur (tahhomeeter) IC paljude huvitavate funktsioonidega. Õppigem rohkem.

Peamised elektrilised spetsifikatsioonid

IC LM2907 ja LM2917 põhijooned on allajoonitud järgmiselt:

• Maandusega viidatud sisendkiiruse tihvti tihvti saab otseselt ühildada igasuguste erineva vastumeelsusega magnetilistega.
• Väljundnupp on ühendatud sisemiselt määratud ühise kollektortransistoriga, mis on võimeline vajuma kuni 50mA. See võib juhtida isegi relee või solenoidi otse ilma väliste puhvertransistorideta, LED-id ja lambid saab integreerida ka väljundisse, sealhulgas ja loomulikult saab neid hankida CMOS-sisenditesse.
• Kiip võib kahekordistada madalaid pulsatsioonisagedusi.
• Tahhomeetri sisenditel on sisseehitatud hüsterees.
• Maamõõduga tahhomeetri sisend on täielikult kaitstud sisendsageduse kõikumiste eest, mis ületavad mikrolülituse toitepinget või negatiivse potentsiaali alla nulli.

IC-de LM2907 ja LM2917 erinevate saadaolevate pakettide üksikasju saab näha allpool toodud piltidel:

Selle IC-i peamised kasutusvaldkonnad on:

• Kiiruse tuvastamine : Seda saab kasutada pöörlemiskiiruse või liikuva elemendi kiiruse tuvastamiseks
• Sagedusmuundurid: sageduse teisendamiseks lineaarselt muutuvaks potentsiaalide erinevuseks
• Vibratsioonipõhised puutelülitid

Autotööstus

Kiip muutub eriti kasulikuks autotööstuses, nagu on toodud allpool:

• Spidomeetrid: kiiruste mõõtmiseks mõeldud sõidukites
• Katkestuspunkti ootearvesti: ka sõiduki mootoriga seotud mõõtevahendite rakendus.
• Käepärane tahhomeeter: kiipi saab kasutada pihuarvutite valmistamiseks.
• Kiiruseregulaatorid: seadet saab rakendada kiiruse reguleerimisel või kiiruse reguleerimisel
• LM2907 / LM2917 IC muud huvitavad rakendused: püsikiiruse regulaator, auto ukse lukustuse juhtimine, siduri juhtimine, sarve juhtimine.

Absoluutne maksimaalne hinnang

(tähendab IC reitinguid, mida ei tohi ületada)

1. Toitepinge = 28V
2. Toitevool = 25mA
3. Sisemise transistori kollektori pinge = 28V
4. Diferentsiaalse tahhomeetri sisendpinge = 28V
5. Sisendpinge vahemik = +/- 28V
6. Võimsuse hajumine = 1200 kuni 1500 mW

Muud elektrilised parameetrid

Pinge suurenemine = 200V / mV

Väljundi valamu vool = 40 kuni 50 mA

Selle IC silmatorkavad omadused ja eelised

1. Väljund ei reageeri nullsagedustele ja tekitab väljundis ka nullpinge.
2. Väljundvoolu saab lihtsalt arvutada järgmise valemi abil: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Lihtne RC-võrk otsustab IC sageduse kahekordistamise funktsiooni.
4. Kiibil olev zener-klamber tekitab reguleeritud ja stabiliseeritud sageduse pinge või voolu muundamiseks (ainult LM2917s)

Allpool on näidatud IC-i LM2907 / LM2917 tüüpiline ühendusskeem:

Lisateabe saamiseks võite sellele viidata artikkel