Circuit convertisseur fréquence-tension

Le convertisseur de fréquence en tension convertit les fréquences ou les impulsions en sortie électrique proportionnelle telle que la tension ou le courant. C'est un outil important pour les mesures électromécaniques lorsque des événements répétés se produisent. Ainsi, lorsque nous fournissons une fréquence à travers un circuit de convertisseur de fréquence en tension, cela fournira une sortie CC proportionnelle. Ici, nous utilisons KA331 IC pour construire un circuit convertisseur de fréquence en tension.

KA331 IC

KA331 est un convertisseur tension-fréquence qui est utilisé pour fabriquer un simple convertisseur analogique-numérique à faible coût, mais il peut également être utilisé comme convertisseur de fréquence-tension. Le DIP IC à 8 broches peut fonctionner dans une large plage de bande passante de 1 Hz à 100 KHz. Il dispose également d'une large gamme de tension d'alimentation de 5V à 40V. KA331 est l'équivalent du LM331 populaire. Le LM331 peut également être utilisé sur ce circuit F-à-V.

Ci-dessous, le schéma des broches et le circuit interne du KA331 tiré de la fiche technique,

Matériel requis

1. IC KA331 - 1 pièce
2. Condensateur céramique.01uF - 1pc
3. Condensateur céramique 470pF - 1pc
4. Condensateur électrolytique 1uF avec une puissance de 16V
5. Résistance 10k avec 1% de stabilité MFR - 2pcs
6. Résistance 100k avec indice de stabilité 1% MFR - 2pcs
7. Une résistance 68k avec un indice de stabilité de 1% MFR - 1pc
8. Une résistance de 6,8 k avec un indice de stabilité de 1% MFR - 1 pc
9. Planche à pain
10. Alimentation 15V
11. Fil monobrin
12. Un générateur de fréquence ou un générateur de fonctions pour vérifier l'ensemble du circuit.

Diagramme schématique

Fonctionnement du circuit de fréquence à tension

Le composant principal du circuit est le KA331. L'entrée du circuit est connectée à travers un condensateur de 470pF C1, qui est en outre connecté à la broche de seuil de KA331 (broche 6). Les résistances R3 et R4 forment le circuit diviseur de tension qui est connecté à la broche 7 du comparateur de KA331. Le condensateur C3 et la résistance R5 sont la minuterie RC qui fournit l'oscillation requise à travers la broche 5. La résistance R2 fournit le courant de référence à travers la broche 2. Le circuit est alimenté avec une tension de 15 V qui est connectée à travers la broche 8 de KA331.

Pour calculer la tension de sortie du circuit, la formule est -

Vout = _entrée f x Tension de référence x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

Où f _entrée est la fréquence, R _L est la résistance de charge, R _S est la résistance de source de courant, R _t et C _t est la résistance et le condensateur de l'oscillateur RC.

Par conséquent, pour notre circuit, la formule sera -

Vout = _entrée f x Tension de référence x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

Conformément à la feuille de données, la tension de référence de KA331 est 1.89V. Donc, si nous fournissons 500 Hz de signal d'entrée à travers le circuit pour obtenir la tension de sortie -

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 ou 64mV

Ainsi, lorsqu'une fréquence de 500 Hz est appliquée à travers le circuit, le circuit fournira une sortie de 64 mV.

Ici, nous avons construit le circuit sur la maquette.

Test du circuit fréquence-tension

Pour tester le circuit, les outils suivants sont utilisés -

1. Alimentation de banc Scientific PSD3205.
2. Générateur de fonctions Metravi FG3000.
3. Multimètre UNI-T UT33D.

Le circuit est construit avec des résistances à couche métallique à 1% et les tolérances des condensateurs ne sont pas prises en compte. La température ambiante était de 22 degrés Celsius pendant les tests.

Pour tester le circuit, l'alimentation du banc est réglée sur la sortie 15V.

Le générateur de fonctions fournit environ 500 Hz sous forme d'onde carrée.

Pour ceux qui n'ont pas accès au générateur de fonctions, un circuit de minuterie peut être construit à l'aide du circuit intégré LM555 classique ou un Arduino peut également être utilisé pour construire un générateur de fonctions. Cependant, l'application Android peut également fonctionner lorsque les signaux sont générés via la sortie casque.

Le multimètre est connecté à travers la sortie et la plage est sélectionnée en mili-volt.

La sortie du multimètre affiche la valeur calculée. Le circuit fournit une sortie de 64 mV lorsqu'une onde carrée de 500 Hz est fournie à l'entrée.

La vidéo de travail détaillée est donnée à la fin, où plusieurs entrées sont données et la tension de sortie est modifiée dans le rapport de la tension d'entrée.

Améliorations

Ce circuit de convertisseur de fréquence en tension peut être construit sur un PCB pour une meilleure précision. La section critique du circuit est l'oscillateur RC. L'oscillateur RC doit être placé à proximité du circuit intégré KA331. Sur de longues distances, la trace de cuivre pourrait dériver l'oscillation car elle ajoutera une résistance supplémentaire et contribuera également à la capacité parasite. Le plan de sol approprié est également requis.

Applications

Le convertisseur de fréquence en tension est utilisé dans les mesures et l'instrumentation comme le tachymètre utilise un convertisseur de fréquence en tension pour calculer la vitesse d'un moteur. Différents types de compteurs de jauge, les compteurs de vitesse utilisent également cette technique.