Circuito conversor de freqüência para tensão

O conversor de frequência em tensão converte as frequências ou pulsos na saída elétrica proporcional, como tensão ou corrente. É uma ferramenta importante para medições eletromecânicas onde eventos repetidos estão ocorrendo. Portanto, quando fornecemos uma frequência através de um circuito conversor de frequência para tensão, ela fornece uma saída CC proporcional. Aqui, estamos usando KA331 IC para construir um circuito conversor de frequência para tensão.

KA331 IC

KA331 é um conversor de tensão para frequência usado para fazer um conversor analógico para digital simples de baixo custo, mas também pode ser usado como um conversor de frequência para tensão. O IC DIP de 8 pinos pode funcionar em uma ampla faixa de largura de banda de 1 Hz a 100 KHz. Ele também possui uma ampla faixa de tensão de alimentação de 5V a 40V. KA331 é o equivalente ao popular LM331. O LM331 também pode ser usado neste circuito F-para-V.

Abaixo está o diagrama de pinos e o circuito interno do KA331 retirado da folha de dados,

Material Necessário

1. KA331 IC - 1 unidade
2. Capacitor de cerâmica de.01uF - 1 unidade
3. Capacitor de cerâmica 470pF - 1pc
4. Capacitor eletrolítico 1uF com classificação de 16V
5. Resistor de 10k com classificação de estabilidade de 1% MFR - 2pcs
6. Resistor de 100k com classificação de estabilidade de 1% MFR - 2pcs
7. Um resistor de 68k com classificação de estabilidade de 1% MFR - 1pc
8. Um resistor de 6,8k com classificação de estabilidade de 1% MFR - 1pc
9. Tábua de pão
10. Fonte de alimentação 15V
11. Fio de fio simples
12. Um gerador de frequência ou gerador de função para verificar o circuito geral.

Diagrama esquemático

Trabalho de freqüência para circuito de tensão

O principal componente do circuito é KA331. A entrada do circuito é conectada através de um capacitor C1 de 470pF, que é posteriormente conectado ao pino de limiar KA331 (pino 6). Os resistores R3 e R4 estão formando o Circuito Divisor de Tensão que é conectado ao Comparador PIN 7 de KA331. O capacitor C3 e o resistor R5 são o temporizador RC que fornece a oscilação necessária no pino 5. O resistor R2 está fornecendo a corrente de referência no pino 2. O circuito é fornecido com uma tensão de 15 V que é conectada no pino 8 do KA331.

Para calcular a tensão de saída do circuito, a fórmula é -

Vout = _entrada f x Tensão de referência x (R _L / R _S) x (R _t x C _t)

Onde f _entrada é a frequência, R _L é o resistor de carga, R _S é o resistor da fonte de corrente, R _t e C _t é o resistor e capacitor do oscilador RC.

Portanto, para o nosso circuito, a fórmula será -

Vout = _entrada f x Tensão de referência x (R ₆ / R ₂) x (R ₅ x C ₃)

De acordo com a folha de dados, a tensão de referência do KA331 é 1,89V. Portanto, se fornecermos 500 Hz de sinal de entrada ao longo do circuito para obter a tensão de saída -

Vout = 500 x 1,89 x (100k / 100k) x (6,8kx 0,001 uf) Vout = 500 x 1,89 x 1 x (6800k x 10 ^-8) Vout = 0,064V ou 64mV

Portanto, quando uma frequência de 500 Hz é aplicada ao circuito, o circuito fornecerá uma saída de 64 mV.

Aqui, construímos o circuito na placa de ensaio.

Teste de frequência para circuito de tensão

Para testar o circuito, as seguintes ferramentas são usadas -

1. Fonte de alimentação de bancada Scientific PSD3205.
2. Gerador de funções Metravi FG3000.
3. Multímetro UNI-T UT33D.

O circuito é construído usando resistores de filme metálico de 1% e as tolerâncias dos capacitores não são levadas em consideração. A temperatura ambiente era de 22 graus Celsius durante o teste.

Para testar o circuito, a fonte de alimentação da bancada é configurada na saída de 15V.

O gerador de função está fornecendo aproximadamente 500 Hz como uma saída de onda quadrada.

Para aqueles que não têm acesso ao gerador de função, um circuito de temporizador pode ser construído usando o clássico LM555 IC ou um Arduino também pode ser usado para construir o gerador de função. No entanto, o aplicativo Android também pode funcionar onde os sinais são gerados pela saída do fone de ouvido.

O multímetro é conectado na saída e a faixa é selecionada como milivolt.

A saída do multímetro está mostrando o valor calculado. O circuito está fornecendo saída de 64 mV quando uma onda quadrada de 500 Hz é fornecida através da entrada.

O vídeo de trabalho detalhado é fornecido no final, onde várias entradas são fornecidas e a tensão de saída é alterada na proporção da tensão de entrada.

Melhorias

Este circuito conversor de freqüência para voltagem pode ser construído em um PCB para melhor precisão. A seção crítica do circuito é o oscilador RC. O oscilador RC deve ser colocado a uma distância curta do IC KA331. Em longa distância, o traço de cobre pode desviar a oscilação, pois adicionará resistência adicional e também contribuirá com a capacitância parasita. O plano de solo adequado também é necessário.

Formulários

O conversor de frequência em tensão é usado em medições e instrumentação como o tacômetro usa o conversor de frequência em tensão para calcular a velocidade de um motor. Diferentes tipos de medidores e velocímetros também usam essa técnica.