Convertor de tensiune la frecvență utilizând ad654

Un convertor de tensiune la frecvență (VFC) este un oscilator care emite o undă pătrată, a cărei frecvență este liniar proporțională cu tensiunea sa de intrare. Unda pătrată de ieșire poate fi alimentată direct la un pin digital al unui microcontroler pentru a măsura cu precizie tensiunea de intrare DC, ceea ce înseamnă că tensiunea de intrare poate fi măsurată folosind 8051 sau orice alt microcontroler care nu are ADC încorporat.

VFC este adesea confundat cu oscilatorul controlat de tensiune (VCO), dar VFC-urile au multe avantaje și specificații de performanță îmbunătățite pe care un (VCO) nu le are, cum ar fi intervalul dinamic, eroarea de liniaritate scăzută, stabilitatea cu temperatura și tensiunea de alimentare și multe altele. Viceversa VFC este, de asemenea, posibilă înseamnă conversie de frecvență la tensiune, pe care am demonstrat-o deja în tutorialul anterior.

Aici IC AD654 este utilizat în acest circuit pentru a demonstra funcționarea, care este o tensiune monolitică la un convertor de frecvență. Un osciloscop este, de asemenea, utilizat pentru a arăta unda pătrată de ieșire.

IC AD654

AD654 este un convertor de tensiune la frecvență IC și vine într-un pachet DIP cu 8 pini. Este realizat dintr-un amplificator de intrare, un oscilator încorporat foarte precis și un driver de ieșire colector deschis de mare curent, care permite IC-ului să conducă până la 12 sarcini TTL, optocuploare, cabluri lungi sau sarcini similare și poate fi acționat în între (5-30) Volți. Un alt lucru de menționat este că, spre deosebire de alte CI, AD654 IC produce o undă pătrată, deci este ușor pentru un microcontroler să măsoare citirile. Unele dintre cele mai interesante caracteristici ale acestui cip enumerate mai jos.

Caracteristici:

• Tensiune de intrare largă ± 30 V
• Frecvență la scară completă de până la 500 kHz
• Impedanță de intrare ridicată de 125MΩ,
• Deriva redusă (4 µV / ° C)
• Curent de repaus de 2,0 mA
• Decalaj redus 1 mV
• O cerință minimă pentru componentele externe

Componente necesare

Sl. Nu	Părți	Tip	Cantitate
1	AD654	IC	1
2	LM7805	IC regulator de tensiune	1
3	1000pF	Condensator	1
4	0,1 uF	Condensator	1
5	470uF, 25V	Condensator	1
6	10K, 1%	Rezistor	4
7	Potențiometru, 10K	Rezistor variabil	1
8	Unitate de alimentare	12V, DC	1
9	Sârmă cu ecartament unic	Generic	6
10	Breadboard	Generic	1

Diagramă schematică

Schema pentru acest circuit convertor de tensiune la frecvență este preluată din foaia tehnică și s-au adăugat câteva componente externe pentru a modifica circuitul pentru această demonstrație

Acest circuit este construit pe o placă fără sudură cu componentele prezentate în schemă, în scopuri demonstrative se adaugă un potențiometru în secțiunea de intrare a amplificatorului pentru a varia tensiunea de intrare și, cu aceasta, putem observa schimbarea de ieșire.

Notă! Toate componentele sunt așezate cât mai aproape posibil pentru a reduce inductanța și rezistența capacității parazite.

Cum funcționează dispozitivul?

Amplificatorul operațional intern este utilizat ca intrare și este acolo pentru a converti tensiunea de intrare în curentul de acționare pentru următorul NPN atunci când un curent de acționare de 1 mA este furnizat curentului la un convertor de frecvență. Încarcă condensatorul de sincronizare extern și această schemă permite oscilatorului să ofere neliniaritate în domeniul tensiunii totale de 100 nA la 2mA. Această ieșire merge de asemenea la un driver de ieșire care este doar un tranzistor de putere NPN cu un colector deschis de la care putem obține ieșirea

Calcule

Pentru a calcula frecvența de ieșire a circuitului teoretic, se poate utiliza următoarea formulă

Fout = Vin / 10 * Rt * Ct

Unde,

• Fout este frecvența de ieșire
• Vin este tensiunea de intrare a circuitului,
• Rt este rezistorul pentru oscilatorul RC
• Ct este condensatorul pentru oscilatorul Rc

De exemplu,

• Vin să fie 0,1V sau 100mV
• Rt este 10000K sau 10K
• Ct să fie 0,001 uF sau 1000 pF

Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz

Deci, dacă 0.1V este aplicat la intrarea circuitului vom obține 1kHz în ieșire

Testarea convertorului de tensiune la frecvență

Pentru a testa circuitul, sunt utilizate următoarele instrumente

1. Sursă de alimentare cu comutator 12V (SMPS)
2. Multimetru Meco 108B +
3. Osciloscop USB Hantech 600BE pentru PC

Pentru a construi circuitul, se folosesc rezistențe de film metalic de 1%, iar toleranța condensatorilor nu este luată în considerare. Temperatura camerei a fost de 22 grade Celsius în timpul testării

Configurare test

După cum puteți vedea, tensiunea de intrare DC este de 11,73 V

Și tensiunea la pinul de intrare al IC este de 104,8 mV

Aici puteți vedea ieșirea pe DSO-ul meu este de 1,045 kHz.

Un videoclip detaliat al circuitului de lucru este prezentat mai jos, unde au fost date mai multe intrări și frecvența modificată în raportul tensiunii de intrare.

Îmbunătățire suplimentară

Prin realizarea circuitului pe un PCB, stabilitatea poate fi îmbunătățită, de asemenea, rezistențele și condensatoarele cu toleranțe de 0,5% pot fi utilizate pentru a îmbunătăți precizia. Cea mai importantă parte a acestui circuit este secțiunea oscilatorului RC, astfel încât oscilatorul RC trebuie să fie așezat cât mai aproape posibil de pinii de intrare, în caz contrar, capacitatea de pornire și rezistența urmelor PCB sau componenta pot reduce precizia circuitului.

Aplicații

Acesta este un IC foarte util și poate fi utilizat pentru multe aplicații, unele dintre ele enumerate mai jos

• AD654 VFC ca ADC
• Dublarea frecvenței
• Senzor de temperatură cu termocuplu
• Manometru
• Generator de funcții
• Ceas de precizie auto-înclinat

Sper că ți-a plăcut acest articol și ai învățat ceva nou din el. Dacă aveți vreo îndoială, puteți întreba în comentariile de mai jos sau puteți folosi forumurile noastre pentru discuții detaliate.