Een spanning-naar-frequentie-omzettercircuit zet een proportioneel variërende ingangsspanning om in een proportioneel variërende uitgangsfrequentie.

Het eerste ontwerp maakt gebruik van de IC VFC32, een geavanceerd spannings-naar-frequentieomvormerapparaat van BURR-BROWN dat speciaal is ontworpen om een extreem evenredige frequentierespons te produceren op de toegevoerde ingangsspanning voor een gegeven toepassing van een spanning-naar-frequentieomvormer.

Hoe het apparaat werkt

Als de ingangsspanning varieert, volgt de uitgangsfrequentie deze en varieert deze proportioneel met een grote mate van nauwkeurigheid.

De output van de IC heeft de vorm van een open-collectortransistor, die eenvoudigweg een externe pull-up-weerstand nodig heeft die is verbonden met een 5V-bron om de output compatibel te maken met alle standaard CMOS-, TTL- en MCU-apparaten.

De output van dit IC is naar verwachting zeer immuun voor ruis en met een uitstekende lineariteit.

Het volledige bereik van de uitvoerconversie wordt bepaald met de opname van een externe weerstand en condensator, die kunnen worden gedimensioneerd om een redelijk breed bereik van respons te verkrijgen.

Hoofdkenmerken van VFC32

Het apparaat VFC32 is ook uitgerust met een functie om op de tegenovergestelde manier te werken, dat wil zeggen dat het kan worden geconfigureerd om ook te werken als een frequentie-naar-spanningsomvormer, met vergelijkbare nauwkeurigheid en efficiëntie. We zullen hierover in ons volgende artikel uitgebreid ingaan.

“hoe 220v naar 120v te converteren ”

De IC kan in verschillende pakketten worden aangeschaft, afhankelijk van uw toepassingsbehoefte.

De eerste afbeelding hieronder toont een standaard circuitconfiguratie van de spanning naar frequentieomvormer, waarbij R1 wordt gebruikt voor het instellen van het detectiebereik van de ingangsspanning.

Detectie op volledige schaal inschakelen

Een weerstand van 40k kan worden geselecteerd om een ingangsdetectie van 0 tot 10V op volledige schaal te krijgen, andere bereiken kunnen worden bereikt door simpelweg de volgende formule op te lossen:

R1 = Vfs / 0.25mA

R1 moet bij voorkeur een MFR-type zijn om een verbeterde stabiliteit te garanderen. Door de waarde van R1 aan te passen, kan het beschikbare ingangsspanningsbereik worden verkleind.

Voor het bereiken van een instelbaar uitgangs-FSD-bereik wordt C1 geïntroduceerd waarvan de waarde op de juiste manier kan worden geselecteerd voor het toewijzen van elk gewenst conversiebereik van de uitgangsfrequentie, hier in de afbeelding is het geselecteerd om een schaal van 0 tot 10 kHz te geven voor een ingangsbereik van 0 tot 10V.

Er moet echter worden opgemerkt dat de kwaliteit van C1 de outputlineariteit of nauwkeurigheid rechtstreeks kan beïnvloeden of beïnvloeden, daarom wordt het gebruik van een condensator van hoge kwaliteit aanbevolen. Een tantaal wordt misschien een goede kandidaat voor dit soort toepassingsgebied.

Voor hogere bereiken in de orde van 200 kHz en hoger, kan een grotere condensator worden gekozen voor C1, terwijl R1 kan worden vastgesteld op 20k.

De bijbehorende condensator C2 heeft niet noodzakelijkerwijs invloed op de werking van C1, maar de waarde van C2 mag een bepaalde limiet niet overschrijden. De waarde voor C2, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, mag niet worden verlaagd, hoewel het verhogen van de waarde daarboven wellicht oké is

Frequentie-uitgang

De frequentie-pinout van het IC is intern geconfigureerd als een open-collectortransistor, wat betekent dat de eindtrap die met deze pin is verbonden alleen een dalende spanning / stroom (logisch laag) respons zal ondervinden voor de voorgestelde conversie van spanning naar frequentie.

Om een alternerende logische respons te krijgen in plaats van alleen een 'zinkende stroom' (logisch laag) respons van deze pinout, moeten we een externe pull-up weerstand aansluiten met een 5V-voeding zoals aangegeven in het tweede diagram hierboven.

Dit zorgt voor een afwisselend variërende logische hoge / lage respons op deze pinout voor de aangesloten externe circuittrap.

Mogelijke toepassingen

Het beschreven circuit van de spanning-naar-frequentieomvormer kan worden gebruikt voor veel gebruikersspecifieke toepassingen en kan worden aangepast aan elke relevante vereiste. Een dergelijke toepassing zou kunnen zijn om een digitale vermogensmeter te maken voor het registreren van het elektriciteitsverbruik voor een gegeven belasting.

Het idee is om een stroomdetectieweerstand in serie te schakelen met de betreffende belasting en vervolgens de zich ontwikkelende stroomopbouw over deze weerstand te integreren met de hierboven toegelichte spanning-naar-frequentieomvormercircuit.

Aangezien de stroomopbouw over de meetweerstand evenredig zou zijn met het belastingverbruik, zouden deze gegevens nauwkeurig en proportioneel worden omgezet in frequentie door het verklaarde circuit.

De frequentieomzetting zou verder kunnen worden geïntegreerd met een IC 4033 frequentietellerschakeling voor het verkrijgen van de digitaal gekalibreerde uitlezing van het belastingverbruik, en dit zou kunnen worden opgeslagen voor toekomstige beoordeling.

Met dank aan: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) Met behulp van IC 4151

Het volgende hoogwaardige frequentie-naar-spanningsomzettercircuit is opgebouwd rond een paar componenten en een IC-gebaseerd schakelcircuit. Met de onderdeelwaarden die in het schema worden aangegeven, wordt de conversieverhouding bereikt met een lineaire respons van ca. 1%. Wanneer een ingangsspanning van 0 V-10 V wordt toegepast, wordt deze omgezet in een proportionele grootte van 0 tot 10 kHz blokgolfuitgangsspanning.

Via de potentiometer P1 kan het circuit worden getweakt om ervoor te zorgen dat een ingangsspanning van 0 V een uitgangsfrequentie van 0 Hz genereert. De componenten die verantwoordelijk zijn voor het bepalen van het frequentiebereik zijn weerstanden R2, R3, R5, P1 samen met de condensator C2.

Door de onderstaande formules toe te passen, kan de verhouding tussen spanning en frequentieomzetting worden getransformeerd, zodat het circuit buitengewoon goed werkt voor verschillende unieke toepassingen.

Bij het bepalen van het product van T = 1.1.R3.C2 moet u ervoor zorgen dat dit altijd onder de helft van de minimale uitgangsperiode ligt, wat betekent dat de positieve uitgangspuls altijd minimaal moet zijn zo lang als de negatieve puls.