- KA331 IC
- Potreben material
- Shematski diagram
- Delovanje frekvenčno-napetostnega kroga
- Preskušanje frekvenčno-napetostnega kroga
- Izboljšave
- Aplikacije
Pretvornik frekvence v napetost pretvori frekvence ali impulze v sorazmerno električno moč, kot sta napetost ali tok. Je pomembno orodje za elektromehanske meritve, kjer se ponavljajo dogodki. Torej, ko zagotovimo frekvenco v vezju pretvornika frekvence v napetost, bo ta zagotovil sorazmeren enosmerni izhod. Tu uporabljamo KA331 IC za izdelavo vezja pretvornika frekvence v napetost.
KA331 IC
KA331 je pretvornik napetosti v frekvenco, ki se uporablja za izdelavo enostavnega poceni analogno-digitalnega pretvornika, lahko pa se uporablja tudi kot pretvornik frekvence v napetost. 8-polna DIP IC lahko deluje v širokem pasovnem pasu od 1 Hz do 100 KHz. Ima tudi širok razpon napajalne napetosti od 5V do 40V. KA331 je enakovreden priljubljenemu LM331. LM331 se lahko uporablja tudi v tem vezju od F do V.
Spodaj je pin diagram in notranje vezje KA331, vzeto iz podatkovnega lista,
Potreben material
- KA331 IC - 1 kos
- .01uF keramični kondenzator - 1 kos
- 470pF keramični kondenzator - 1 kos
- 1uF elektrolitski kondenzator z napetostjo 16V
- 10k upor z 1% stabilnostjo MFR - 2pcs
- 100k upor z 1% stabilnostjo MFR - 2pcs
- 68k upor z 1% stabilnostjo MFR - 1 kos
- 6.8k upor z 1% stabilnostjo MFR - 1 kos
- Breadboard
- Napajanje 15V
- Enožična žica
- Frekvenčni generator ali generator funkcij za preverjanje celotnega vezja.
Shematski diagram
Delovanje frekvenčno-napetostnega kroga
Glavna komponenta vezja je KA331. Vhod vezja je povezan preko kondenzatorja C1 470pF, ki je nadalje povezan s pragovnim zatičem KA331 (zatič 6). Upor R3 in R4 tvorita vezje delilnika napetosti, ki je povezano s primerjalnim PINom 7 KA331. Kondenzator C3 in upor R5 je RC-časovnik, ki zagotavlja zahtevano nihanje čez zatič 5. Upor R2 zagotavlja referenčni tok čez zatič 2. Vezje se napaja z napetostjo 15v, ki je priključena preko zatiča 8 KA331.
Za izračun izhodne napetosti vezja je formula -
Vout = vhod f x Referenčna napetost x (R L / R S) x (R t x C t)
Kjer je f vhod frekvenca, R L obremenitveni upor, R S upor tokovnega vira, R t in C t upor in kondenzator RC oscilatorja.
Zato bo za naše vezje formula -
Vout = vhod f x Referenčna napetost x (R 6 / R 2) x (R 5 x C 3)
Glede na podatkovni list je referenčna napetost KA331 1,89V. Če torej dobimo 500 Hz vhodnega signala skozi vezje, da dobimo izhodno napetost -
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 ali 64mV
Torej, ko frekvenca 500 Hz, uporabljena v vezju, zagotavlja vezje 64 mV.
Tu smo zgradili vezje na plošči.
Preskušanje frekvenčno-napetostnega kroga
Za testiranje vezja se uporabljajo naslednja orodja -
- Znanstveno napajanje PSD3205.
- Metravi FG3000 funkcijski generator.
- Multimeter UNI-T UT33D.
Vezje je izdelano z uporabo 1% uporov iz kovinskega filma in tolerance kondenzatorjev niso upoštevane. Med testiranjem je bila sobna temperatura 22 stopinj Celzija.
Za preizkušanje vezja je napajalno omrežje nastavljeno na izhod 15V.
Generator funkcij zagotavlja približno 500 Hz kot izhod kvadratnega vala.
Za tiste, ki nimajo dostopa do funkcijskega generatorja, lahko s pomočjo klasične LM555 IC izdelamo časovno vezje ali pa za izdelavo funkcijskega generatorja uporabimo tudi Arduino. Vendar pa lahko aplikacija za Android deluje tudi tam, kjer se signali ustvarjajo prek izhoda za slušalke.
Merilnik je povezan prek izhoda in obseg je izbran kot milivolt.
Izhod multimetra prikazuje izračunano vrednost. Vezje daje 64 mV izhod, ko se 500 Hz kvadratni val dovaja preko vhoda.
Podrobno delajo video je podan na koncu, kjer se več vhodi dano in izhodna napetost se spreminja v razmerju vhodne napetosti.
Izboljšave
To vezje pretvornika frekvence v napetost je mogoče izdelati na PCB za boljšo natančnost. Kritični odsek vezja je RC oscilator. Oscilator RC mora biti nameščen v neposredni bližini preko KA331 IC. Na dolge razdalje bi bakrena sled lahko zanihala nihanje, saj bo dodala dodaten upor in prispevala tudi k izgubljeni kapacitivnosti. Potrebna je tudi ustrezna ozemljitev.
Aplikacije
Pretvornik frekvence v napetost se uporablja pri meritvah in instrumentaciji, kot tahometer za pretvorbo frekvence v napetost izračunava hitrost motorja. To tehniko uporabljajo tudi različni merilniki hitrosti, merilniki hitrosti.