- KA331 IC
- Požadovaný materiál
- Schematický diagram
- Práce z obvodu frekvence na napětí
- Testování obvodu frekvence na napětí
- Vylepšení
- Aplikace
Převodník frekvence na napětí převádí frekvence nebo impulsy na proporcionální elektrický výstup, jako je napětí nebo proud. Je to důležitý nástroj pro elektromechanická měření, kde dochází k opakovaným událostem. Když tedy poskytneme kmitočet v obvodu měniče kmitočtu na napětí, poskytne proporcionální stejnosměrný výstup. Zde používáme KA331 IC k vytvoření obvodu převodníku frekvence na napětí.
KA331 IC
KA331 je měnič napětí na kmitočet, který se používá k výrobě jednoduchého levného analogově-digitálního převodníku, ale lze jej také použít jako měnič kmitočtu na napětí. 8kolíkový DIP IC může pracovat v širokém rozsahu šířky pásma od 1 Hz do 100 KHz. Má také široký rozsah napájecího napětí od 5V do 40V. KA331 je ekvivalentní populární LM331. LM331 lze také použít tento obvod F-to-V.
Níže je schéma pinu a vnitřní obvod KA331 převzatý z datového listu,
Požadovaný materiál
- KA331 IC - 1ks
- Keramický kondenzátor.01uF - 1ks
- Keramický kondenzátor 470pF - 1ks
- 1uF elektrolytický kondenzátor s hodnocením 16V
- 10k rezistor s 1% hodnocením stability MFR - 2ks
- 100k rezistor s 1% stabilitou MFR - 2ks
- 68k rezistor s 1% stabilitou MFR - 1ks
- Rezistor 6,8k s 1% stabilitou MFR - 1ks
- Nepájivá deska
- Napájení 15V
- Jednovláknový drát
- Generátor frekvence nebo generátor funkcí ke kontrole celkového obvodu.
Schematický diagram
Práce z obvodu frekvence na napětí
Hlavní součástí obvodu je KA331. Vstup obvodu je připojen přes 470pF kondenzátor C1, který je dále připojen k prahovému pinu KA331 (pin 6). Rezistor R3 a R4 tvoří obvod děliče napětí, který je připojen k PIN 7 komparátoru KA331. Kondenzátor C3 a rezistor R5 je RC časovač, který zajišťuje požadovanou oscilaci přes kolík 5. Rezistor R2 poskytuje referenční proud přes kolík 2. Obvod je napájen napětím 15 V, které je připojeno přes kolík 8 na KA331.
Pro výpočet výstupního napětí obvodu je vzorec -
Vout = vstup f x referenční napětí x (R L / R S) x (R t x C t)
Kde f vstup je frekvence, R L je odpor zátěže, R S je odpor zdroje proudu, R t a C t je odpor a kondenzátor RC oscilátoru.
Proto pro náš okruh bude mít vzorec -
Vout = vstup f x referenční napětí x (R 6 / R 2) x (R 5 x C 3)
Podle datového listu je referenční napětí KA331 1,89V. Pokud tedy poskytneme 500 Hz vstupního signálu napříč obvodem, abychom dostali výstupní napětí -
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 nebo 64mV
Když je tedy na obvod aplikována frekvence 500 Hz, bude obvod poskytovat výstup 64 mV.
Zde jsme zkonstruovali obvod na prkénku.
Testování obvodu frekvence na napětí
K testování obvodu se používají následující nástroje -
- Vědecký napájecí zdroj PSD3205.
- Generátor funkcí Metravi FG3000.
- UNI-T UT33D multimetr.
Obvod je konstruován s použitím 1% kovových filmových rezistorů a tolerance kondenzátorů nejsou brány v úvahu. Teplota v místnosti byla během testování 22 stupňů Celsia.
Pro testování obvodu je napájecí zdroj na stolním počítači nastaven na 15V výstup.
Generátor funkcí poskytuje přibližně 500 Hz jako výstup obdélníkové vlny.
Pro ty, kteří nemají přístup k funkčnímu generátoru, může být obvod časovače sestaven pomocí klasického IC LM555 IC nebo může být použito Arduino k vytvoření funkčního generátoru. Aplikace pro Android však může fungovat i tam, kde jsou signály generovány prostřednictvím sluchátkového výstupu.
Multimetr je připojen přes výstup a rozsah je vybrán jako mili-volt.
Výstup multimetru zobrazuje vypočítanou hodnotu. Obvod dává 64 výstup mV při 500 Hz čtvercové vlny dodává přes vstup.
Na konci je uvedeno podrobné pracovní video, kde je uvedeno více vstupů a výstupní napětí se mění v poměru vstupního napětí.
Vylepšení
Tento obvod převodníku frekvence na napětí lze zkonstruovat na desce plošných spojů pro lepší přesnost. Kritickou částí obvodu je RC oscilátor. RC oscilátor musí být umístěn v těsné vzdálenosti napříč KA331 IC. Na dlouhou vzdálenost by stopa mědi mohla driftovat oscilaci, protože by přidala další odpor a také přispěla k zbloudilé kapacitě. Rovněž je vyžadována správná pozemní rovina.
Aplikace
Měnič kmitočtu na napětí se používá při měření a instrumentaci, jako je tachometr, který používá měnič kmitočtu na napětí k výpočtu rychlosti motoru. Tuto techniku používají různé druhy měřidel, rychloměry.