Претварач напона у фреквенцију помоћу ад654

Претварач напона у фреквенцију (ВФЦ) је осцилатор који даје квадратни талас чија је фреквенција линеарно пропорционална улазном напону. Излазни квадратни талас може се директно напајати на дигитални пин микроконтролера за прецизно мерење улазног напона једносмерне струје, што значи да се улазни напон може мерити помоћу 8051 или било ког другог микроконтролера који нема уграђени АДЦ.

ВФЦ се често греши са осцилатором са контролисаним напоном (ВЦО), али ВФЦ имају бројне предности и побољшане спецификације перформанси које (ВЦО) нема, попут динамичког опсега, ниске линеарне грешке, стабилности температуре и напона напајања и многих других. Обрнуто од ВФЦ-а је такође могуће претварање фреквенције у напон, што смо већ показали у претходном водичу.

Овде се ИЦ АД654 користи у овом колу за демонстрацију рада, који представља монолитни напон претварачу фреквенције. Осцилоскоп се такође користи за приказ излазног квадратног таласа.

ИЦ АД654

АД654 је ИЦ претварач напона у фреквенцију и долази у 8-пинском ДИП пакету. Направљен је од улазног појачала, врло прецизног уграђеног осцилатора и излазног покретачког програма са отвореним колектором велике струје који омогућава ИЦ-у да покреће до 12 ТТЛ оптерећења, оптичких спрежника, дугих каблова или сличних оптерећења и може се радити у између (5-30) волти. Треба напоменути и то да, за разлику од осталих ИЦ, АД654 ИЦ даје квадратни талас, па је микроконтролеру лако да мери очитавања. Неке од најзанимљивијих карактеристика овог чипа наведене у наставку.

Карактеристике:

• Широки улазни напон ± 30 В
• Фреквенција пуне скале до 500 кХз
• Висока улазна импеданса од 125МΩ,
• Мали нанос (4 µВ / ° Ц)
• Струја мировања од 2,0 мА
• Мали помак 1 мВ
• Минимални захтев за спољне компоненте

Компоненте потребне

Сл.бр.	Делови	Тип	Количина
1	АД654	ИЦ	1
2	ЛМ7805	ИЦ регулатор напона	1
3	1000пФ	Кондензатор	1
4	0.1уФ	Кондензатор	1
5	470уФ, 25В	Кондензатор	1
6	10К, 1%	Отпорник	4
7	Потенциометар, 10К	Променљива отпорник	1
8	Јединица за напајање	12В, једносмерна струја	1
9	Жица са једним мерачем	Општи	6
10	Бреадбоард	Општи	1

Шематски приказ

Шема за овај напон на Фреквенција конвертер споја је преузет из фиш и додати су неки спољни делови за модификацију коло за демонстрацију

Ово коло је конструисано на плочи за безлемљење са компонентама приказаним у шеми, у демонстрацијске сврхе у улазни одељак појачала додаје се потенциометар за варирање улазног напона и уз то можемо да посматрамо промену на излазу.

Белешка! Све компоненте су постављене што је могуће ближе како би се смањила индуктивност и отпор паразитског капацитета.

Како уређај функционише?

Интерно оперативно појачало се користи као улаз и ту је за претварање улазног напона у погонску струју за НПН следбеник када се 1мА погонска струја даје струји у претварач фреквенције. Пуни екстерни временски кондензатор и ова шема омогућава осцилатору да пружа нелинеарност у укупном опсегу напона од 100 нА до 2 мА. Овај излаз такође иде на излазни покретачки програм који је само НПН транзистор снаге са отвореним колектором одакле можемо добити излаз

Калкулације

Да би се теоретски израчунала излазна фреквенција кола, може се користити следећа формула

Фоут = Вин / 10 * Рт * Цт

Где,

• Фоут је излазна фреквенција
• Вин је улазни напон кола,
• Рт је отпорник за РЦ осцилатор
• Цт је кондензатор за Рц осцилатор

На пример,

• Вин је 0,1В или 100мВ
• Рт је 10000К или 10К
• Цт је 0,001уФ или 1000пФ

Фоут = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Фоут = 1 КХз

Дакле, ако 0.1В се примењује на улаз у круг ћемо добити 1кХз на излазу

Испитивање претварача напона у фреквенцију

За тестирање кола користе се следећи алати

1. Напајање 12В у режиму прекидача (СМПС)
2. Мецо 108Б + Мултиметар
3. Хантецх 600БЕ УСБ ПЦ осцилоскоп

За конструкцију кола користе се 1% метални отпорници и толеранција кондензатора се не узима у обзир. Током испитивања собна температура је била 22 степена Целзијуса

Поставка теста

Као што видите, улазни напон једносмерне струје је 11,73 В

А напон на улазном пину ИЦ-а је 104,8 мВ

Овде можете видети да је излаз на мом ДСО 1,045 кХз.

Детаљан видео радног кола је дат у наставку, где су добили више улаза и фреквенција променила у односу на улазног напона.

Даље побољшање

Израдом кола на ПЦБ-у стабилност се може побољшати, а такође се могу користити отпорници и кондензатори са толеранцијама од 0,5% за побољшање тачности. Најважнији део овог кола је одељак РЦ осцилатора, тако да РЦ осцилатор мора бити постављен што је могуће ближе улазним пиновима, у супротном стартни капацитет и отпор трагова ПЦБ-а или компонента може смањити тачност кола.

Апликације

Ово је врло корисна ИЦ и може се користити за многе апликације, од којих су неке наведене у наставку

• АД654 ВФЦ као АДЦ
• Фреквенцијски удвостручивач
• Сензор температуре са термопаром
• Мерач напрезања
• Генератор функција
• Прецизни сат са самопоуздањем

Надам се да вам се свидео овај чланак и да сте из њега научили нешто ново. Ако сумњате, можете питати у коментарима испод или можете користити наше форуме за детаљну дискусију.