- IC AD654
- Súčasti sú povinné
- Schematický diagram
- Ako zariadenie funguje?
- Výpočty
- Testovanie prevodníka napätia na frekvenciu
- Ďalšie vylepšenie
- Aplikácie
Prevodník napätia na frekvenciu (VFC) je oscilátor, z ktorého vychádza štvorcová vlna, ktorej frekvencia je lineárne úmerná jeho vstupnému napätiu. Výstupnú obdĺžnikovú vlnu je možné priamo priviesť na digitálny pin mikrokontroléra na presné meranie vstupného napätia DC, čo znamená, že vstupné napätie je možné merať pomocou 8051 alebo iného mikrokontroléra, ktorý nemá zabudovaný ADC.
VFC sa často mýli s napäťovo riadeným oscilátorom (VCO), ale VFC majú veľa výhod a vylepšené výkonové špecifikácie, ktoré (VCO) nemá, napríklad dynamický rozsah, nízka chyba linearity, stabilita s teplotou a napájacím napätím a mnoho ďalších. Naopak VFC je tiež možný prevod z frekvencie na napätie, čo sme si už demonštrovali v predchádzajúcom návode.
Tu sa v tomto obvode používa IC AD654 na demonštráciu činnosti, ktorou je monolitické napätie na frekvenčný menič. Na zobrazenie výstupnej obdĺžnikovej vlny sa používa aj osciloskop.
IC AD654
AD654 je IC prevodník napätia na frekvenciu a dodáva sa v 8-pólovom DIP balení. Je vyrobený zo vstupného zosilňovača, veľmi presného zabudovaného oscilátora a výstupného budiča vysokého prúdu s otvoreným kolektorom, ktorý umožňuje integrovanému zosilňovaču napájať až 12 záťaží TTL, optočlenov, dlhých káblov alebo podobných záťaží a je možné ich prevádzkovať v medzi (5-30) voltami. Ďalšia vec, ktorú treba spomenúť, je, že na rozdiel od iných integrovaných obvodov vydáva IC AD654 štvorcovú vlnu, takže mikrokontrolér ľahko meria namerané hodnoty. Niektoré z najzaujímavejších funkcií tohto čipu uvedené nižšie.
Vlastnosti:
- Široké vstupné napätie ± 30 V
- Frekvencia celej stupnice až 500 kHz
- Vysoká vstupná impedancia 125MΩ,
- Nízky drift (4 µV / ° C)
- 2,0 mA pokojový prúd
- Nízky posun 1 mV
- Minimálna požiadavka na externé komponenty
Súčasti sú povinné
| Č | Diely | Typ | Množstvo |
| 1 | 654 AD | IC | 1 |
| 2 | LM7805 | IC regulátora napätia | 1 |
| 3 | 1 000 pF | Kondenzátor | 1 |
| 4 | 0,1 uF | Kondenzátor | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | Kondenzátor | 1 |
| 6 | 10 tis., 1% | Rezistor | 4 |
| 7 | Potenciometer, 10K | Variabilný rezistor | 1 |
| 8 | Napájací zdroj | 12V, DC | 1 |
| 9 | Single Gauge Wire | Generické | 6 |
| 10 | Nepál | Generické | 1 |
Schematický diagram
Schéma tohto obvodu prevodníka napätia na frekvenciu je prevzatá z údajového listu a boli pridané niektoré externé komponenty na úpravu obvodu pre túto ukážku.
Tento obvod je skonštruovaný na nepájivom nepájivom paneli s komponentmi zobrazenými na schéme, na demonštračné účely je do vstupnej časti zosilňovača pridaný potenciometer na zmenu vstupného napätia a s tým môžeme pozorovať zmenu výstupu.
Poznámka! Všetky komponenty sú umiestnené čo najtesnejšie, aby sa znížila parazitná kapacitná indukčnosť a odpor.
Ako zariadenie funguje?
Ako vstup sa používa interný operačný zosilňovač, ktorý slúži na prevod vstupného napätia na budiaci prúd pre sledovač NPN, keď je na prúd dodaný budiaci prúd 1 mA na frekvenčný menič. Nabíja externý časovací kondenzátor a táto schéma umožňuje oscilátoru poskytovať nelinearitu v celkovom rozsahu napätia 100 nA až 2 mA. Tento výstup tiež ide do výstupného budiča, ktorý je iba výkonovým tranzistorom NPN s otvoreným kolektorom, z ktorého môžeme získať výstup
Výpočty
Na teoretický výpočet výstupnej frekvencie obvodu je možné použiť nasledujúci vzorec
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
Kde,
- Fout je výstupná frekvencia
- Vin je vstupné napätie obvodu,
- Rt je odpor pre RC oscilátor
- Ct je kondenzátor pre Rc oscilátor
Napríklad,
- Vin byť 0.1V alebo 100 mV
- Rt je 10 000 000 alebo 10 000
- CT byť 0.001uF alebo 1000pF
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz
Takže ak je na vstup obvodu aplikované 0,1V, dostaneme na výstupe 1kHz
Testovanie prevodníka napätia na frekvenciu
Na testovanie obvodu sa používajú nasledujúce nástroje
- 12V spínaný zdroj napájania (SMPS)
- Multimetr Meco 108B +
- USB osciloskop Hantech 600BE
Na konštrukciu obvodu sa používajú 1% kovové filmové rezistory a tolerancia kondenzátorov sa neberie do úvahy. Teplota v miestnosti bola počas testovania 22 stupňov Celzia
Vyskúšajte nastavenie
Ako vidíte, vstupné napätie DC je 11,73 V
A napätie na vstupnom kolíku IC je 104,8 mV
Tu vidíte, výstup na mojom DSO je 1,045 kHz.
Detailný video z pracovného okruhu, je uvedený nižšie, kde sa vzhľadom k tomu, viac vstupmi a frekvencia meniť v pomere vstupného napätia.
Ďalšie vylepšenie
Vytvorením obvodu na doske plošných spojov sa dá zlepšiť stabilita, na zlepšenie presnosti sa môžu použiť aj rezistory a kondenzátory s toleranciami 0,5%. Najdôležitejšou súčasťou tohto obvodu je časť RC oscilátora, takže RC oscilátor musí byť umiestnený čo najbližšie k vstupným pinom, inak môže štartovacia kapacita a odpor stôp plošných spojov alebo súčasti znížiť presnosť obvodu.
Aplikácie
Toto je veľmi užitočné IC a dá sa použiť pre mnoho aplikácií, niektoré z nich uvedené nižšie
- AD654 VFC ako ADC
- Zdvojovač frekvencie
- Snímač teploty s termočlánkom
- Tenzometer
- Generátor funkcií
- Presné hodiny so samonosnou predpoveďou
Dúfam, že sa vám tento článok páčil a dozvedeli ste sa z neho niečo nové. Ak máte pochybnosti, môžete sa opýtať v komentároch nižšie, alebo môžete využiť naše fóra na podrobnú diskusiu.