Como o nome sugere, os conversores de frequência para tensão são dispositivos que convertem uma entrada de frequência variável em níveis de tensão de saída correspondentes.
Aqui, estudamos três projetos fáceis, porém avançados, usando IC 4151, IC VFC32 e IC LM2907.
1) Usando IC 4151
Este circuito conversor de tensão de frequência usando IC 4151 é caracterizado por sua taxa de conversão altamente linear. Com os valores das partes indicados, a taxa de conversão do circuito pode ser esperada em cerca de 1 V / kHz.
Quando uma tensão CC é usada na entrada com frequência de 0 Hz, a saída gera uma tensão correspondente de 0 V. A taxa de conversão na saída nunca é afetada pelo ciclo de serviço da frequência média quadrada de entrada.
Mas, se uma frequência de onda senoidal for aplicada na entrada, nessa situação o sinal deve ser passado por um gatilho Schmitt antes de introduzi-lo na entrada IC 4151.
Se você estiver interessado em ter uma taxa de conversão diferente, você pode calculá-la usando a seguinte fórmula:
V (saída) / f (entrada) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [V / Hz]
T1 = 1,1 x R3 x C2
O circuito pode até mesmo ser acoplado à saída de um conversor de voltagem para frequência e usado como uma forma de enviar sinais DC através da conexão de cabo estendida sem problemas de resistência do cabo atenuando o sinal.
2) Usando a configuração VFC32
O post anterior explicou um único chip simples tensão para circuito conversor de frequência usando o IC VFC32, aqui aprendemos como o mesmo IC pode ser usado para obter uma frequência oposta à aplicação do circuito conversor de tensão.
A figura abaixo descreve outra configuração VFC32 padrão que permite que funcione como um circuito conversor de frequência para tensão.
O estágio de entrada formado pela rede capacitiva de C3, R6 e R7 torna a entrada do comparador compatível com todos os gatilhos lógicos de 5V. O comparador, por sua vez, alterna o estágio único associado em cada borda descendente dos pulsos de entrada de frequência alimentados.
Diagrama de circuito
A entrada de referência de limite definida para o comparador do detector é de cerca de –0,7V. No caso em que as entradas de frequência podem ser inferiores a 5 V, a rede divisora potencial R6 / R7 pode ser adequadamente ajustada para alterar o nível de referência e para permitir a detecção adequada das entradas de frequência de baixo nível pelo opamp.
Conforme mostrado no gráfico no artigo anterior , o valor C1 pode ser selecionado dependendo da faixa de fundo de escala dos acionadores de entrada de frequência.
C2 torna-se responsável por filtrar e suavizar a forma de onda de tensão de saída, valores maiores de C2 ajudam a alcançar melhor controle sobre as ondulações de tensão na saída gerada, mas a resposta é lenta para frequências de entrada que variam rapidamente, enquanto valores menores de C2 causam filtração pobre, mas oferecem resposta rápida e ajuste com as frequências de entrada de mudança rápida.
O valor R1 pode ser ajustado para atingir uma faixa de tensão de saída de deflexão de fundo de escala personalizada com referência a uma determinada faixa de frequência de entrada de escala completa.
Como funciona o circuito conversor de freqüência para voltagem
A operação básica do circuito conversor de frequência para tensão proposto é baseada em uma teoria de carga e equilíbrio. A frequência do sinal de entrada é calculada para estar em conformidade com a expressão V) (in) / R1, e este valor é processado pelo IC opamp relevante por meio da integração com o auxílio de C2. O resultado dessa integração dá origem a uma queda da tensão de saída de integração da rampa.
Enquanto o acima ocorre, o estágio de disparo único subsequente é acionado, conectando a corrente de referência de 1mA com a entrada do integrador no curso da operação de disparo único.
Isso, por sua vez, inverte a resposta da rampa de saída e faz com que ela suba, isso continua enquanto o one-shot está LIGADO, e assim que seu período passa a rampa mais uma vez é forçada a mudar sua direção e faz com que volte para a queda para baixo padronizar.
Calculando a frequência
O processo de resposta oscilante acima permite um equilíbrio sustentado de carga (corrente média) através da corrente do sinal de entrada e da corrente de referência, que é resolvido com a seguinte equação:
I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Onde fo é a frequência na saída; é o período único = 7500 C1 (Frarads)
Os valores para R1 e C1 são selecionados apropriadamente de modo a resultar em um ciclo de trabalho de 25% na faixa de freqüência de saída em escala real. Para FSD que pode estar acima de 200 kHz, os valores recomendados gerariam cerca de 50% do ciclo de trabalho.
Dicas de aplicação:
A melhor área de aplicação possível para o explicado acima frequência para circuito conversor de tensão é onde o requisito exige uma tradução de dados de frequência em dados de tensão.
Por exemplo, este circuito pode ser usado em tacômetros , e para medir velocidades de motores em faixas de tensão.
Este circuito pode ser usado para tornar simples velocímetros para veículos de 2 rodas, incluindo bicicletas, etc.
O IC discutido também pode ser usado para obter medidores de frequência simples, baratos, porém precisos em casa, usando voltímetros para ler a conversão de saída.
3) Usando IC LM2917
Esta é outra excelente série de IC que pode ser usada para uma infinidade de aplicações de circuito diferentes. Basicamente, é um conversor de frequência para tensão (tacômetro) IC com muitos recursos interessantes. Vamos aprender mais.
Especificações elétricas principais
As principais características do IC LM2907 e LM2917 são sublinhadas da seguinte forma:
- O pino do tacômetro de entrada que é referenciado ao solo pode ser diretamente compatível com todos os tipos de captadores magnéticos com uma relutância variável.
- O pino de saída está ligado a um transistor coletor comum internamente ajustado que é capaz de afundar até 50mA. Isso pode operar até mesmo um relé ou um solenóide diretamente sem transistores buffer externos, LEDs e lâmpadas também podem ser integrados com a saída, incluindo e, é claro, podem ser alimentados por entradas CMOS.
- O chip pode dobrar frequências de ondulação baixas.
- As entradas do tacômetro possuem histerese embutida.
- A entrada do tacômetro referenciada ao solo é totalmente protegida contra oscilações de frequência de entrada que excedam a tensão de alimentação do IC ou potencial negativo abaixo de zero.
Os detalhes da pinagem dos vários pacotes disponíveis do IC LM2907 e LM2917 podem ser testemunhados nas imagens abaixo:
As principais áreas de aplicação deste CI são:
- Sensor de velocidade : Pode ser usado para detectar uma velocidade de rotação ou a taxa de um elemento em movimento
- Conversores de frequência: Para converter frequência em diferença de potencial que varia linearmente
- Sensores de interruptor de toque baseados em vibração
Automotivo
O chip torna-se especialmente útil no campo automotivo, conforme descrito em:
- Velocímetros: Em veículos para medir velocidades
- Breaker Point Dwell Meters: Também um instrumento de medição relacionado ao motor de um veículo.
- Tacômetro prático: O chip pode ser usado para fazer tacômetros portáteis.
- Controladores de velocidade: O dispositivo pode ser aplicado em instrumentos de controle de velocidade ou controle de velocidade
- Outras aplicações interessantes de LM2907 / LM2917 IC incluem: controle de cruzeiro, controle de fechadura automotiva, controle de embreagem, controle de buzina.
Avaliações máximas absolutas
(ou seja, as classificações que não devem ser excedidas, do IC são)
- Tensão de alimentação = 28V
- Corrente de alimentação = 25mA
- Tensão do coletor do transistor interno = 28V
- Tensão de entrada do tacômetro diferencial = 28V
- Faixa de tensão de entrada = +/- 28V
- Dissipação de energia = 1200 a 1500 mW
Outros parâmetros elétricos
Ganho de tensão = 200V / mV
Corrente de dissipação de saída = 40 a 50mA
Características marcantes e vantagens deste IC
- A saída não responde a frequências zero e também produz tensão zero na saída.
- A volatilidade de saída pode ser calculada simplesmente usando a fórmula: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
- Uma rede RC simples decide o recurso de duplicação de frequência do IC.
- Um grampo zener on-chip produz uma frequência regulada e estabilizada para conversão de tensão ou corrente (apenas no LM2917s)
Um diagrama de conexão típico do IC LM2907 / LM2917 é mostrado abaixo:
Para obter mais informações, você pode consultar este artigo
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