2 circuitos simples de conversão de tensão em frequência explicados

Um circuito conversor de tensão em frequência converte uma tensão de entrada que varia proporcionalmente a uma frequência de saída que varia proporcionalmente.

O primeiro projeto usa o VFC32 IC, que é um dispositivo avançado de conversão de tensão-frequência BURR-BROWN projetado especificamente para produzir uma resposta de frequência extremamente proporcional à tensão de entrada fornecida para uma determinada aplicação de circuito conversor de tensão-frequência.

Como o dispositivo funciona

Se a tensão de entrada variar, a frequência de saída segue isso e varia proporcionalmente com um alto grau de precisão.

A saída de IC está na forma de um transistor de coletor aberto, que simplesmente precisa de um resistor de pull-up externo conectado a uma fonte de 5V para tornar a saída compatível com todos os dispositivos CMOS, TTL e MCU padrão.

Pode-se esperar que a saída deste IC seja altamente imune ao ruído e com excelente linearidade.

A faixa de escala completa da conversão de saída é determinada com a inclusão de um resistor e capacitor externos, que podem ser dimensionados para adquirir uma faixa de resposta razoavelmente ampla.

Principais características do VFC32

O dispositivo VFC32 também é equipado com um recurso de trabalho oposto, ou seja, pode ser configurado para funcionar também como um conversor de frequência em tensão, com precisão e eficiência semelhantes. Discutiremos isso em nosso próximo artigo em detalhes.

O IC pode ser adquirido em pacotes diferentes, dependendo da necessidade do seu aplicativo.

2 circuitos simples de conversao de tensao em frequenciaA primeira figura abaixo mostra uma configuração padrão do circuito conversor de tensão em frequência em que R1 é usado para configurar a faixa de detecção da tensão de entrada.

1590395933 990 2 circuitos simples de conversao de tensao em frequenciaAtivar detecção em escala completa

Um resistor de 40k pode ser selecionado para obter a detecção de entrada em escala completa de 0 a 10V, outras faixas podem ser alcançadas simplesmente resolvendo a seguinte fórmula:

R1 = Vfs / 0,25mA

De preferência, R1 deve ser do tipo MFR para garantir maior estabilidade. Ajustando o valor de R1, a faixa de tensão de entrada disponível pode ser reduzida.

Para obter uma saída ajustável, é inserida a faixa FSD C1, cujo valor pode ser selecionado adequadamente para atribuir qualquer faixa de conversão de frequência de saída desejada, aqui na figura é selecionada para fornecer uma escala de 0 a 10 kHz para uma faixa de entrada 0 a 10V.

No entanto, deve-se notar que a qualidade de C1 pode afetar ou influenciar diretamente a linearidade ou a precisão da saída; portanto, recomenda-se o uso de um capacitor de alta qualidade. Um tântalo pode se tornar um bom candidato para esse tipo de campo de aplicação.

Para faixas mais altas da ordem de 200kHz e acima, um capacitor maior pode ser escolhido para C1, enquanto R1 pode ser definido para 20k.

O capacitor associado C2 não tem necessariamente um impacto na operação de C1, no entanto, o valor de C2 não deve ultrapassar um determinado limite. O valor para C2, como mostrado na figura abaixo, não deve ser diminuído, embora aumentar seu valor acima disso possa ser bom

1590395934 658 2 circuitos simples de conversao de tensao em frequenciaSaída de frequência

A pinagem de frequência do IC é configurada internamente como um transistor de coletor aberto, o que significa que o estágio de saída conectado a esse pino experimentará apenas uma resposta de tensão / corrente do coletor (baixa lógica) para a conversão de tensão em frequência proposta .

Para obter uma resposta lógica alternativa em vez de apenas uma resposta de “corrente de dissipação” (lógica baixa) dessa pinagem, precisamos conectar um resistor de pull-up externo com uma fonte de 5V, conforme indicado no segundo diagrama acima.

Isso garante uma resposta lógica alta / baixa alternativa de variação nessa pinagem para o estágio do circuito externo conectado.

Possíveis aplicações

O circuito conversor de tensão para frequência explicado pode ser usado para muitas aplicações específicas do usuário e pode ser personalizado para quaisquer requisitos relevantes. Uma dessas aplicações poderia ser criar um medidor de energia digital para registrar o consumo de eletricidade para uma determinada carga.

A idéia é conectar um resistor sensor de corrente em série com a carga em questão e, em seguida, integrar o acúmulo de corrente em desenvolvimento através desse resistor ao circuito conversor de tensão em frequência explicado acima.

Como o acúmulo de corrente através da resistência de detecção seria proporcional ao consumo de carga, o circuito explicado converteria esses dados de forma precisa e proporcional em frequência.

A conversão de frequência pode ser ainda mais integrada com um circuito de contador de frequência IC 4033 para obter a leitura calibrada digital do consumo de carga, e isso pode ser armazenado para avaliação futura.

Cortesia: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) Usando IC 4151

O seguinte circuito conversor de tensão para frequência de alto desempenho é construído em torno de alguns componentes e um circuito de comutação baseado em IC. Com os valores parciais indicados no diagrama, a taxa de conversão é alcançada com uma resposta linear de aprox. 1% Quando uma tensão de entrada de 0 V-10 V é aplicada, ela é convertida para uma magnitude proporcional de 0 a 10 kHz da tensão de saída de onda quadrada.

2 circuitos simples de conversao de tensao em frequenciaAtravés do potenciômetro P1, o circuito pode ser modificado para garantir que uma tensão de entrada de 0 V gere uma frequência de saída de 0 Hz. Os componentes responsáveis ​​pela configuração da faixa de frequência são os resistores R2, R3, R5, P1 juntos com capacitor C2.

Ao aplicar as fórmulas mostradas abaixo, a taxa de conversão de tensão em frequência pode ser transformada para que o circuito funcione extremamente bem em várias aplicações exclusivas.

Ao determinar o produto de T = 1.1.R3.C2, você deve garantir que ele esteja sempre abaixo da metade do período mínimo de saída, o que significa que o pulso de saída positivo deve sempre ser mínimo, enquanto o pulso negativo.

f0 / Uin = [0.486 . (R5 + P1) / R2 . R3 . C2 ] . [kHz/V]

T = 1,1. R3. C2



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

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Veja na FONTE até ser revisado o post.

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