- IC AD654
- Komponente potrebne
- Shematski dijagram
- Kako uređaj funkcionira?
- Proračuni
- Ispitivanje pretvarača napona u frekvenciju
- Daljnje poboljšanje
- Prijave
Pretvarač napona u frekvenciju (VFC) oscilator je koji daje kvadratni val čija je frekvencija linearno proporcionalna ulaznom naponu. Izlazni kvadratni val može se izravno dovoditi na digitalni pin mikrokontrolera za precizno mjerenje istosmjernog ulaznog napona, što znači da se ulazni napon može izmjeriti pomoću 8051 ili bilo kojeg drugog mikrokontrolera koji nema ugrađeni ADC.
VFC se često griješi s oscilatorom s upravljanim naponom (VCO), ali VFC imaju brojne prednosti i poboljšane specifikacije performansi koje (VCO) nema, poput dinamičkog raspona, niske pogreške linearnosti, stabilnosti s temperaturom i naponom napajanja i još mnogo toga. Obrnuto od VFC-a također je moguće pretvaranje frekvencije u napon, što smo već pokazali u prethodnom vodiču.
Ovdje se IC AD654 koristi u ovom krugu za prikaz rada, koji je monolitni napon na pretvaraču frekvencije. Osciloskop se također koristi za prikaz izlaznog kvadratnog vala.
IC AD654
AD654 je pretvarač napona u frekvenciju IC i dolazi u 8-pinskom DIP paketu. Izrađen je od ulaznog pojačala, vrlo preciznog ugrađenog oscilatora i izlaznog pokretačkog sklopa velike jačine struje koji IC omogućuje pogon do 12 TTL opterećenja, optičkih sprežnika, dugih kabela ili sličnih opterećenja, a može se raditi u između (5-30) volti. Treba spomenuti i to da, za razliku od ostalih IC, AD654 IC daje kvadratni val, pa je mikrokontroleru lako mjeriti očitanja. Neke od najzanimljivijih karakteristika ovog čipa navedene su u nastavku.
Značajke:
- Široki ulazni napon ± 30 V
- Frekvencija pune skale do 500 kHz
- Visoka ulazna impedancija od 125MΩ,
- Niski nanos (4 µV / ° C)
- 2,0 mA Struja mirovanja
- Niski pomak 1 mV
- Minimalni zahtjev za vanjskim komponentama
Komponente potrebne
| Sl.br. | Dijelovi | Tip | Količina |
| 1 | AD654 | IC | 1 |
| 2 | LM7805 | IC regulator napona | 1 |
| 3 | 1000pF | Kondenzator | 1 |
| 4 | 0,1uF | Kondenzator | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | Kondenzator | 1 |
| 6 | 10 000, 1% | Otpornik | 4 |
| 7 | Potenciometar, 10K | Promjenjivi otpornik | 1 |
| 8 | Jedinica napajanja | 12V, istosmjerno | 1 |
| 9 | Žica s jednim mjeračem | Generički | 6 |
| 10 | Breadboard | Generički | 1 |
Shematski dijagram
Shema za ovaj krug pretvarača napona u frekvenciju preuzeta je iz podatkovne tablice, a dodane su i neke vanjske komponente za modificiranje sklopa za ovu demonstraciju
Ovaj je sklop konstruiran na bezlemljenoj ploči s komponentama prikazanim u shemi, u svrhu demonstracije u ulazni odjeljak pojačala dodaje se potenciometar za promjenu ulaznog napona i uz to možemo promatrati promjenu na izlazu.
Bilješka! Sve su komponente postavljene što je moguće bliže kako bi se smanjila induktivnost i otpor parazitskog kapaciteta.
Kako uređaj funkcionira?
Unutarnje operativno pojačalo koristi se kao ulaz i tu je za pretvorbu ulaznog napona u pogonsku struju za sljedbenik NPN kada se pogonska struja od 1 mA daje struji u pretvarač frekvencije. Puni vanjski vremenski kondenzator i ova shema omogućuje oscilatoru da pruža nelinearnost u ukupnom rasponu napona od 100 nA do 2 mA. Ovaj izlaz također ide na izlazni pokretački program koji je samo NPN tranzistor snage s otvorenim kolektorom iz kojeg možemo dobiti izlaz
Proračuni
Da bi se teoretski izračunala izlazna frekvencija sklopa, može se koristiti sljedeća formula
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
Gdje,
- Fout je izlazna frekvencija
- Vin je ulazni napon kruga,
- Rt je otpor RC oscilatora
- Ct je kondenzator za Rc oscilator
Na primjer,
- Vin mora biti 0,1 V ili 100 mV
- Rt je 10000K ili 10K
- CT se 0.001uF ili 1000pF
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz
Dakle, ako se na ulaz kruga primijeni 0,1 V, na izlazu ćemo dobiti 1 kHz
Ispitivanje pretvarača napona u frekvenciju
Za ispitivanje sklopa koriste se sljedeći alati
- Napajanje 12V u modu prekidača (SMPS)
- Meco 108B + Multimetar
- Hantech 600BE USB PC osciloskop
Za konstrukciju kruga koriste se 1% metalni otpornici i tolerancija kondenzatora se ne uzima u obzir. Tijekom ispitivanja sobna temperatura bila je 22 Celzijeva stupnja
Postavljanje testa
Kao što vidite, istosmjerni ulazni napon je 11,73 V
A napon na ulaznom pinu IC-a iznosi 104,8 mV
Ovdje možete vidjeti izlaz na mom DSO-u 1,045 kHz.
Detaljan video radnog kruga je naveden u nastavku, gdje su dobili više ulaza i frekvencija mijenja u omjeru ulaznog napona.
Daljnje poboljšanje
Izradom kruga na PCB-u može se poboljšati stabilnost, a također se za poboljšanje točnosti mogu koristiti otpornici i kondenzatori s tolerancijama od 0,5%. Najvažniji dio ovog kruga je odjeljak RC oscilatora, pa RC oscilator mora biti postavljen što je bliže moguće ulaznim pinovima, inače početni kapacitet i otpor tragova PCB-a ili komponenta može smanjiti točnost sklopa.
Prijave
Ovo je vrlo korisna IC i može se koristiti za mnoge programe, od kojih su neki navedeni u nastavku
- AD654 VFC kao ADC
- Frekvencijski udvostručivač
- Senzor temperature s termoparom
- Mjerenje naprezanja
- Generator funkcija
- Precizni sat sa samopouzdanjem
Nadam se da vam se svidio ovaj članak i da ste iz njega naučili nešto novo. Ako sumnjate, možete pitati u komentarima ispod ili možete koristiti naše forume za detaljnu raspravu.