3 Circuits de convertisseur de fréquence en tension expliqués

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Comme son nom l'indique, les convertisseurs de fréquence en tension sont des dispositifs qui convertissent une entrée de fréquence variable en des niveaux de tension de sortie variant en conséquence.

Nous étudions ici trois conceptions simples mais avancées utilisant IC 4151, IC VFC32 et IC LM2907.



1) Utilisation de l'IC 4151

Circuit de convertisseur de fréquence en tension utilisant IC 4151 avec un rapport de conversion linéaire élevé de 1 V / kHz

Ce circuit convertisseur de tension de fréquence utilisant IC 4151 est caractérisé par son rapport de conversion hautement linéaire. Avec les valeurs de partie indiquées, le rapport de conversion du circuit peut être attendu à environ 1 V / kHz.

Lorsqu'une tension continue est utilisée à l'entrée ayant une fréquence de 0 Hz, la sortie génère une tension correspondante de 0 V. Le rapport de conversion à la sortie n'est jamais affecté par le rapport cyclique de la fréquence quadratique d'entrée.



Mais, si une fréquence d'onde sinusoïdale est appliquée à l'entrée, dans cette situation, le signal doit être passé à travers un déclencheur de Schmitt avant de l'introduire dans l'entrée IC 4151.

Si vous souhaitez avoir un taux de conversion différent, vous pouvez le calculer en utilisant la formule suivante:

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

T1 = 1,1 x R3 x C2

Le circuit peut même être couplé à la sortie d'un convertisseur de tension en fréquence et utilisé comme moyen d'envoyer des signaux CC à travers une connexion de câble étendue sans que les problèmes de résistance du câble n'atténuent le signal.

2) Utilisation de la configuration VFC32

Le post précédent expliquait une simple puce unique circuit de convertisseur de tension en fréquence en utilisant l'IC VFC32, nous apprenons ici comment le même IC pourrait être utilisé pour obtenir une application de circuit convertisseur de fréquence opposée à la tension.

La figure ci-dessous illustre une autre configuration VFC32 standard qui lui permet de fonctionner comme un circuit convertisseur de fréquence en tension.

L'étage d'entrée formé par le réseau capacitif de C3, R6 et R7 rend l'entrée du comparateur compatible avec tous les déclencheurs logiques 5 V. Le comparateur à son tour bascule l'étage à un coup associé à chaque front descendant des impulsions d'entrée de fréquence alimentées.

Schéma

L'entrée de référence de seuil définie pour le comparateur de détecteur est d'environ –0,7V. Dans le cas où les entrées de fréquence peuvent être inférieures à 5 V, le réseau diviseur de potentiel R6 / R7 peut être ajusté de manière appropriée pour changer le niveau de référence et pour permettre une détection correcte des entrées de fréquence de bas niveau par l'amplificateur opérationnel.

Comme le montre le graphique dans l'article précédent , la valeur C1 peut être sélectionnée en fonction de la plage de pleine échelle des déclencheurs d'entrée de fréquence.

C2 devient responsable du filtrage et du lissage de la forme d'onde de tension de sortie, des valeurs plus élevées de C2 aident à obtenir un meilleur contrôle des ondulations de tension à travers la sortie générée, mais la réponse est lente aux fréquences d'entrée variant rapidement, tandis que des valeurs plus petites de C2 entraînent une mauvaise filtration mais offrent réponse et ajustement rapides avec les fréquences d'entrée qui changent rapidement.

La valeur R1 peut être modifiée pour obtenir une plage de tension de sortie de déviation pleine échelle personnalisée en référence à une plage de fréquences d'entrée pleine échelle donnée.

Fonctionnement du circuit du convertisseur de fréquence en tension

Le fonctionnement de base du circuit convertisseur de fréquence en tension proposé est basé sur une théorie de charge et d'équilibre. La fréquence du signal d'entrée est calculée pour être conforme à l'expression V) (in) / R1, et cette valeur est traitée par l'amplificateur opérationnel IC concerné par intégration à l'aide de C2. Le résultat de cette intégration donne lieu à une tension de sortie d'intégration de rampe décroissante.

Pendant que ce qui précède se produit, l'étage à un coup suivant est déclenché, connectant le courant de référence 1 mA à l'entrée de l'intégrateur au cours de l'opération à un coup.

Cela inverse à son tour la réponse de la rampe de sortie et la fait monter vers le haut, cela continue pendant que le one-shot est activé, et dès que sa période s'écoule, la rampe est à nouveau forcée de changer de direction et provoque le retour à la descente. modèle.

Calcul de la fréquence

Le processus de réponse oscillante ci-dessus permet un équilibre soutenu de la charge (courant moyen) entre le courant du signal d'entrée et le courant de référence, ce qui est résolu avec l'équation suivante:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Où fo est la fréquence à la sortie t est la période d'un coup = 7500 C1 (Frarads)

Les valeurs de R1 et C1 sont choisies de manière appropriée de manière à obtenir un rapport cyclique de 25% sur la plage de fréquence de sortie pleine échelle. Pour la FSD qui peut être supérieure à 200 kHz, les valeurs recommandées généreraient un cycle de service d'environ 50%.

Conseils d'application:

Le meilleur domaine d'application possible pour ce qui est expliqué ci-dessus circuit de convertisseur de fréquence en tension C'est là que l'exigence exige une traduction d'une donnée de fréquence en une donnée de tension.

Par exemple, ce circuit peut être utilisé dans tachymètres , et pour mesurer les vitesses des moteurs dans les plages de tension.

Ce circuit peut ainsi être utilisé pour faire simple compteurs de vitesse pour 2 roues, y compris les vélos, etc.

Le CI discuté peut également être utilisé pour réaliser des fréquencemètres simples, peu coûteux mais précis à la maison, en utilisant des voltmètres pour lire la conversion de sortie.

3) Utilisation de IC LM2917

Ceci est une autre excellente série de circuits intégrés qui peut être utilisée pour une multitude d'applications de circuits différentes. Fondamentalement, il s'agit d'un circuit intégré de convertisseur de fréquence en tension (tachymètre) avec de nombreuses fonctionnalités intéressantes. Apprenons plus.

Spécifications électriques principales

Les principales caractéristiques de l'IC LM2907 et LM2917 sont soulignées comme suit:

  • La broche du tachymètre d'entrée qui est référencée à la masse peut être directement rendue compatible avec toutes sortes de capteurs magnétiques ayant une réluctance variable.
  • La broche de sortie est reliée à un transistor de collecteur commun réglé en interne qui est capable de descendre jusqu'à 50 mA. Cela peut même faire fonctionner un relais ou un solénoïde directement sans transistors tampons externes, des LED et des lampes peuvent également être intégrées à la sortie, et bien sûr peuvent être fournies aux entrées CMOS.
  • La puce peut doubler les basses fréquences d'ondulation.
  • Les entrées du tachymètre ont une hystérésis intégrée.
  • L'entrée tachymétrique référencée à la terre est entièrement protégée contre les variations de fréquence d'entrée dépassant la tension d'alimentation du circuit intégré ou le potentiel négatif en dessous de zéro.

Les détails de brochage des différents packages disponibles des IC LM2907 et LM2917 peuvent être vus dans les images ci-dessous:

Les principaux domaines d'application de ce CI sont:

  • Détection de vitesse : Il peut être utilisé pour détecter une vitesse de rotation ou la vitesse d'un élément en mouvement
  • Convertisseurs de fréquence: pour convertir la fréquence en différence de potentiel variant linéairement
  • Capteurs à interrupteur tactile basés sur les vibrations

Automobile

La puce devient particulièrement utile dans le domaine automobile, comme indiqué sous:

  • Compteurs de vitesse: dans les véhicules pour mesurer les vitesses
  • Breaker Point Dwell Meters: également une application d'instrument de mesure liée au moteur de véhicule.
  • Tachymètre pratique: la puce peut être utilisée pour fabriquer des tachymètres portables.
  • Contrôleurs de vitesse: l'appareil peut être appliqué dans les instruments de contrôle de vitesse ou de régulation de vitesse
  • D'autres applications intéressantes de LM2907 / LM2917 IC comprennent: régulateur de vitesse, commande de verrouillage de porte automobile, commande d'embrayage, commande de klaxon.

Notes maximales absolues

(c'est-à-dire que les cotes à ne pas dépasser, du CI sont)

  1. Tension d'alimentation = 28 V
  2. Courant d'alimentation = 25mA
  3. Tension de collecteur de transistor interne = 28 V
  4. Tension d'entrée différentielle du tachymètre = 28 V
  5. Plage de tension d'entrée = +/- 28 V
  6. Dissipation de puissance = 1200 à 1500 mW

Autres paramètres électriques

Gain de tension = 200V / mV

Courant de sortie du puits = 40 à 50 mA

Caractéristiques et avantages remarquables de ce CI

  1. La sortie ne répond pas aux fréquences nulles et produit également une tension nulle à la sortie.
  2. La volatge de sortie peut être simplement calculée à l'aide de la formule: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
  3. Un simple réseau RC décide de la fonction de doublement de fréquence du CI.
  4. Une pince Zener sur puce produit une fréquence régulée et stabilisée en tension ou en courant de conversion (uniquement dans les LM2917)

Un schéma de connexion typique de l'IC LM2907 / LM2917 est illustré ci-dessous:

Pour plus d'informations, vous pouvez vous référer à ceci article




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