- KA331 IC
- Požadovaný materiál
- Schematický diagram
- Pracovanie frekvenčného obvodu
- Testovanie obvodu medzi frekvenciou a napätím
- Vylepšenia
- Aplikácie
Prevodník frekvencie na napätie prevádza frekvencie alebo impulzy na proporcionálny elektrický výstup, ako je napätie alebo prúd. Je to dôležitý nástroj pre elektromechanické merania, pri ktorých dochádza k opakovaným udalostiam. Keď teda poskytneme frekvenciu medzi obvodmi meniča na frekvenciu, bude poskytovať proporcionálny jednosmerný výstup. Tu používame KA331 IC na vytvorenie obvodu prevodníka frekvencie na napätie.
KA331 IC
KA331 je prevodník napätia na frekvenciu, ktorý sa používa na výrobu jednoduchého lacného analógovo-digitálneho prevodníka, ale môže sa tiež použiť ako prevodník frekvencie na napätie. 8kolíkový DIP IC môže pracovať v širokom rozsahu šírky pásma od 1 Hz do 100 KHz. Má tiež široký rozsah napájacieho napätia od 5V do 40V. KA331 je ekvivalent populárneho modelu LM331. LM331 možno použiť aj tento obvod F-to-V.
Ďalej je uvedený pinový diagram a vnútorný obvod KA331 prevzatý z údajového listu.
Požadovaný materiál
- KA331 IC - 1ks
- Keramický kondenzátor.01uF - 1ks
- Keramický kondenzátor 470pF - 1ks
- 1uF elektrolytický kondenzátor s napätím 16V
- 10k rezistor s 1% stabilitou MFR - 2ks
- 100k rezistor s 1% stabilitou MFR - 2ks
- 68k rezistor s 1% stabilitou MFR - 1ks
- Rezistor 6,8k s 1% stabilitou MFR - 1ks
- Nepál
- 15V napájanie
- Jednovláknový drôt
- Frekvenčný generátor alebo generátor funkcií na kontrolu celkového obvodu.
Schematický diagram
Pracovanie frekvenčného obvodu
Hlavnou súčasťou obvodu je KA331. Vstup obvodu je pripojený cez 470pF kondenzátor C1, ktorý je ďalej pripojený k prahovému pinu KA331 (pin 6). Rezistor R3 a R4 tvoria obvod rozdeľovača napätia, ktorý je pripojený k PIN 7 komparátora KA331. Kondenzátor C3 a rezistor R5 je RC časovač, ktorý poskytuje požadovanú osciláciu cez kolík 5. Rezistor R2 poskytuje referenčný prúd cez kolík 2. Obvod je napájaný napätím 15 V, ktoré je pripojené cez kolík 8 na KA331.
Na výpočet výstupného napätia obvodu je vzorec -
Vout = vstup f x referenčné napätie x (R L / R S) x (R t x C t)
Kde f vstup je frekvencia, R L je odpor záťaže, R S je odpor zdroja prúdu, R t a C t je odpor a kondenzátor RC oscilátora.
Pre náš okruh teda bude mať vzorec -
Vout = vstup f x referenčné napätie x (R 6 / R 2) x (R 5 x C 3)
Podľa denníka je referenčné napätie KA331 je 1.89V. Takže ak poskytneme 500 Hz vstupného signálu cez obvod, aby sme dostali výstupné napätie -
Vout = 500 x 1,89 x (100k / 100k) x (6,8kx 0,001uf) Vout = 500 x 1,89 x 1 x (6800k x 10-8) Vout = 0,064V alebo 64mV
Takže keď je na obvod aplikovaná frekvencia 500 Hz, bude obvod poskytovať výstup 64 mV.
Tu sme zostrojili obvod na kontaktnej doske.
Testovanie obvodu medzi frekvenciou a napätím
Na testovanie obvodu sa používajú nasledujúce nástroje -
- Scientific napájací zdroj PSD3205.
- Generátor funkcií Metravi FG3000.
- Multimetr UNI-T UT33D.
Obvod je skonštruovaný pomocou 1% kovových filmových rezistorov a tolerancie kondenzátorov sa neberú do úvahy. Teplota v miestnosti bola počas testovania 22 stupňov Celzia.
Na testovanie obvodu je napájací zdroj na stolíku nastavený na výstup 15 V.
Funkčný generátor poskytuje približne 500 Hz ako výstup štvorcových vĺn.
Pre tých, ktorí nemajú prístup k funkčnému generátoru, je možné zostaviť časovač pomocou klasického LM555 IC alebo použiť Arduino na vytvorenie funkčného generátora. Aplikácia pre Android však môže fungovať aj tam, kde sa signály generujú cez výstup na slúchadlá.
Multi-meter je pripojený cez výstup a rozsah je zvolený ako mili-volt.
Na výstupe z multimetra sa zobrazuje vypočítaná hodnota. Obvod dáva 64 výstup mV pri 500 Hz štvorcové vlny dodáva cez vstup.
Na konci je uvedené podrobné pracovné video, kde je uvedených viac vstupov a výstupné napätie sa mení v pomere vstupného napätia.
Vylepšenia
Tento obvod prevodníka frekvencie na napätie je možné pre lepšiu presnosť skonštruovať na doske plošných spojov. Kritickou časťou obvodu je RC oscilátor. RC oscilátor musí byť umiestnený v tesnej vzdialenosti naprieč KA331 IC. Na dlhú vzdialenosť by stopa medi mohla driftovať osciláciu, pretože by pridala ďalší odpor a tiež prispela k rozptýlenej kapacite. Vyžaduje sa tiež správna pozemná rovina.
Aplikácie
Prevodník frekvencie na napätie sa používa pri meraniach a prístrojoch, ako napríklad tachometer využíva prevodník frekvencie na napätie na výpočet rýchlosti motora. Túto metódu používajú aj rôzne druhy rýchlomerov a rýchlomerov.