Frekvens till spänningsomvandlare

Frekvens till spänningsomvandlare omvandlar frekvenser eller pulser till den proportionella elektriska utgången som spänning eller ström. Det är ett viktigt verktyg för elektromekaniska mätningar där upprepade händelser inträffar. Så när vi tillhandahåller en frekvens över en frekvens till spänningsomvandlare, kommer den att ge en proportionell likströmsutgång. Här använder vi KA331 IC för att bygga en frekvens till spänningsomvandlare.

KA331 IC

KA331 är en spännings-till-frekvensomvandlare som används för att göra en enkel billig till analog-digital-omvandlare, men den kan också användas som en frekvens-till-spänningsomvandlare. DIP IC med 8 stift kan fungera i ett brett spektrum av bandbredd från 1Hz till 100 KHz. Den har också ett brett utbud av matningsspänning från 5V till 40V. KA331 motsvarar populära LM331. LM331 kan också användas i denna F-till-V-krets.

Nedan visas stiftdiagram och intern krets för KA331 från databladet,

Nödvändigt material

1. KA331 IC - 1st
2. .01uF keramisk kondensator - 1 st
3. 470pF keramisk kondensator - 1 st
4. 1uF elektrolytkondensator med en 16V-klassning
5. 10k-motstånd med 1% stabilitetsgrad MFR - 2st
6. 100k motstånd med 1% stabilitetsgrad MFR - 2st
7. Ett 68k-motstånd med 1% stabilitetsgrad MFR - 1pc
8. Ett 6,8 k motstånd med 1% stabilitetsgrad MFR - 1 st
9. Bakbord
10. 15V strömförsörjning
11. Enkel tråd
12. En frekvensgenerator eller funktionsgenerator för att kontrollera den totala kretsen.

Schematisk bild

Arbeta med frekvens till spänningskrets

Huvudkomponenten i kretsen är KA331. Kretsens ingång är ansluten över en 470pF kondensator Cl, som vidare är ansluten till tröskelstiftet på KA331 (stift 6). Motstånd R3 och R4 bildar spänningsdelarkretsen som är ansluten till komparator-PIN 7 i KA331. Kondensator C3 och motstånd R5 är RC-timern som tillhandahåller den nödvändiga svängningen över stiftet 5. Motståndet R2 tillhandahåller referensströmmen över stiftet 2. Kretsen försörjs med 15V spänning som är ansluten över stiftet 8 på KA331.

För att beräkna kretsens utspänning är formeln -

Vout = f _ingång x Referensspänning x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

Där f _ingång är frekvensen, R _L är belastningsmotståndet, R _S är den aktuella källan motstånd, R _t och C _t är motståndet och kondensatorn i RC-oscillator.

Därför är formeln för vår krets -

Vout = f _ingång x Referensspänning x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Enligt databladet är referensspänningen för KA331 1,89V. Så om vi tillhandahåller 500 Hz insignal över kretsen för att få utspänningen -

Vout = 500 x 1,89 x (100k / 100k) x (6.8kx 0.001uf) Vut = 500 x 1,89 x 1 x (6800k x 10 ^-8) Vut = 0.064V eller 64mV

Så när en 500 Hz-frekvens appliceras över kretsen kommer kretsen att ge 64 mV-utgång.

Här har vi konstruerat kretsen på panelen.

Test av frekvens till spänningskrets

För att testa kretsen används följande verktyg -

1. Vetenskaplig PSD3205 strömförsörjning för bänkar.
2. Metravi FG3000 funktionsgenerator.
3. UNI-T UT33D multimeter.

Kretsen är konstruerad med 1% metallfilmresistorer och kondensatorernas toleranser beaktas inte. Rumstemperaturen var 22 grader Celsius under testningen.

För att testa kretsen är bänkens strömförsörjning inställd på 15V utgång.

Funktionsgeneratorn tillhandahåller cirka 500 Hz som kvadratvågsutgång.

För dem som inte har tillgång till funktionsgeneratorn kan en tidkrets konstrueras med den klassiska LM555 IC eller en Arduino kan också användas för att bygga funktionsgenerator. Android-appen kan dock också fungera där signaler genereras genom hörlursutgången.

Multimätaren är ansluten över utgången och intervallet väljs som milivolt.

Multimeterns utgång visar det beräknade värdet. Den krets ger 64 mV utsignal när 500 Hz fyrkantvåg matas över ingången.

Den detaljerade arbetsvideon ges i slutet, där flera ingångar ges och utspänningen ändras i förhållandet mellan ingångsspänningen.

Förbättringar

Denna frekvens till spänningsomvandlare kan konstrueras på ett kretskort för bättre noggrannhet. Den kritiska delen av kretsen är RC-oscillatorn. RC-oscillatorn måste placeras på nära håll över KA331 IC. På långa avstånd kan kopparspåret driva svängningen eftersom det kommer att lägga till ytterligare motstånd och också bidra med avvikande kapacitans. Rätt markplan krävs också.

Applikationer

Frekvens till spänningsomvandlare används i mätningar och instrumenteringar som varvräknare använder frekvens till spänningsomvandlare för att beräkna motorns hastighet. Olika slags mätare, hastighetsmätare använder också denna teknik.