วงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้า

ตัวแปลงความถี่เป็นแรงดันจะแปลงความถี่หรือพัลส์เป็นเอาต์พุตไฟฟ้าตามสัดส่วนเช่นแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า เป็นเครื่องมือที่สำคัญสำหรับการวัดทางกลไฟฟ้าที่มีเหตุการณ์ซ้ำ ๆ เกิดขึ้น ดังนั้นเมื่อเราระบุความถี่ในวงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าก็จะให้เอาต์พุต DC ตามสัดส่วน ที่นี่เราจะใช้KA331 ICที่จะสร้างความถี่แรงดันไฟฟ้าวงจรแปลง

KA331 IC

KA331 เป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นความถี่ซึ่งใช้ในการสร้างตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลราคาประหยัดอย่างง่าย แต่ยังสามารถใช้เป็นตัวแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้า DIP IC 8 พินสามารถทำงานได้หลากหลายแบนด์วิดท์ตั้งแต่ 1Hz ถึง 100 KHz นอกจากนี้ยังมีแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลายตั้งแต่ 5V ถึง 40V KA331 เทียบเท่ากับ LM331 ยอดนิยม LM331 สามารถใช้วงจร F-to-V นี้ได้

ด้านล่างนี้คือแผนภาพพินและวงจรภายในของ KA331 ที่นำมาจากแผ่นข้อมูล

วัสดุที่จำเป็น

KA331 IC - 1 ชิ้น
.01uF ตัวเก็บประจุเซรามิก - 1 ชิ้น
ตัวเก็บประจุเซรามิก 470pF - 1 ชิ้น
ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 1uF ที่มีพิกัด 16V
ตัวต้านทาน 10k พร้อมอัตราความเสถียร 1% MFR - 2 ชิ้น
ตัวต้านทาน 100k พร้อมอัตราความเสถียร 1% MFR - 2 ชิ้น
ตัวต้านทาน 68k ที่มีอัตราความเสถียร 1% MFR - 1 ชิ้น
ตัวต้านทาน 6.8k พร้อมคะแนนความเสถียร 1% MFR - 1pc
เขียงหั่นขนม
แหล่งจ่ายไฟ 15V
ลวดเกลียวเดี่ยว
เครื่องกำเนิดความถี่หรือเครื่องกำเนิดฟังก์ชันเพื่อตรวจสอบวงจรโดยรวม

แผนภาพ

การทำงานของความถี่กับวงจรแรงดันไฟฟ้า

ส่วนประกอบหลักของวงจรคือKA331 อินพุตของวงจรเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุ 470pF C1 ซึ่งเชื่อมต่อเพิ่มเติมกับพินเกณฑ์ของ KA331 (พิน 6) ตัวต้านทาน R3 และ R4 กำลังสร้างวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับพินตัวเปรียบเทียบ 7 ของ KA331 ตัวเก็บประจุ C3 และตัวต้านทาน R5 เป็นตัวจับเวลา RC ซึ่งให้การสั่นที่ต้องการบนพิน 5 ตัวต้านทาน R2 กำลังให้กระแสอ้างอิงผ่านพิน 2 วงจรมีแรงดันไฟฟ้า 15v ซึ่งเชื่อมต่อกับพิน 8 ของ KA331

ในการคำนวณแรงดันขาออกของวงจรสูตรคือ -

Vout = _{อินพุต} f x แรงดันอ้างอิง x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

โดยที่_{อินพุต} f คือความถี่ R _Lคือตัวต้านทานโหลด R _Sคือตัวต้านทานต้นทางปัจจุบัน R _tและ C _tคือตัวต้านทานและตัวเก็บประจุของ RC oscillator

ดังนั้นสำหรับวงจรของเราสูตรจะเป็น -

Vout = _{อินพุต} f x แรงดันอ้างอิง x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

เป็นต่อแผ่นข้อมูลที่แรงดันอ้างอิงของ KA331 เป็น 1.89V ดังนั้นถ้าเราให้สัญญาณอินพุต 500 เฮิรตซ์ในวงจรเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าขาออก -

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 หรือ 64mV

ดังนั้นเมื่อใช้ความถี่ 500 Hz ทั่ววงจรวงจรจะให้เอาต์พุต 64 mV

ที่นี่เราได้สร้างวงจรบนเขียงหั่นขนม

การทดสอบความถี่กับวงจรแรงดันไฟฟ้า

ในการทดสอบวงจรใช้เครื่องมือต่อไปนี้ -

แหล่งจ่ายไฟม้านั่ง PSD3205 ทางวิทยาศาสตร์
เครื่องกำเนิดฟังก์ชัน Metravi FG3000
UNI-T UT33D มัลติมิเตอร์

วงจรนี้สร้างขึ้นโดยใช้ตัวต้านทานฟิล์มโลหะ 1% และไม่คำนึงถึงความคลาดเคลื่อนของตัวเก็บประจุ อุณหภูมิห้องอยู่ที่ 22 องศาเซลเซียสในระหว่างการทดสอบ

ในการทดสอบวงจรแหล่งจ่ายไฟของม้านั่งจะถูกตั้งไว้ที่เอาต์พุต 15V

เครื่องกำเนิดฟังก์ชันกำลังให้ประมาณ 500 Hz เป็นเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยม

สำหรับผู้ที่ไม่สามารถเข้าถึงตัวกำเนิดฟังก์ชันสามารถสร้างวงจรจับเวลาโดยใช้ LM555 IC แบบคลาสสิกหรือ Arduino เพื่อสร้างเครื่องกำเนิดฟังก์ชันได้ อย่างไรก็ตามแอป Android ยังสามารถทำงานได้เมื่อมีการสร้างสัญญาณผ่านเอาต์พุตหูฟัง

Multi-meter เชื่อมต่อผ่านเอาต์พุตและช่วงจะถูกเลือกเป็น mili-volt

เอาต์พุตของมัลติมิเตอร์แสดงค่าที่คำนวณได้ วงจรจะให้ผลผลิต 64 mV เมื่อ 500 เฮิร์ตซ์คลื่นสี่เหลี่ยมจะถูกส่งข้ามการป้อนข้อมูล

รายละเอียดวิดีโอการทำงานจะได้รับในตอนท้ายที่หลายปัจจัยการผลิตจะได้รับการส่งออกและแรงดันไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าอินพุต

การปรับปรุง

วงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้านี้สามารถสร้างบน PCB เพื่อความแม่นยำที่ดีขึ้น ส่วนที่สำคัญของวงจรคือ RC oscillator ต้องวางออสซิลเลเตอร์ RC ในระยะใกล้ข้าม KA331 IC ในระยะทางไกลรอยทองแดงอาจทำให้การสั่นลอยไปได้เนื่องจากจะเพิ่มความต้านทานเพิ่มเติมและยังส่งผลให้เกิดความจุหลงทาง ต้องใช้ระนาบกราวด์ที่เหมาะสมด้วย

การใช้งาน

ตัวแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าใช้ในการวัดและเครื่องมือเช่นเครื่องวัดความเร็วรอบใช้ตัวแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าเพื่อคำนวณความเร็วของมอเตอร์ มาตรวัดชนิดต่างๆเครื่องวัดความเร็วก็ใช้เทคนิคนี้เช่นกัน