كما يوحي الاسم ، فإن محولات التردد إلى الجهد هي عبارة عن أجهزة تقوم بتحويل إدخال تردد متغير إلى مستويات جهد إخراج متغيرة مماثلة.
ندرس هنا ثلاثة تصميمات سهلة ومتقدمة باستخدام IC 4151 و IC VFC32 و IC LM2907.
“كيف يعمل IMU ”
1) باستخدام IC 4151
تتميز دائرة تحويل جهد التردد باستخدام IC 4151 بنسبة تحويل خطية عالية. مع قيم الجزء المشار إليها ، يمكن توقع أن تكون نسبة التحويل للدائرة حوالي 1 V / kHz.
عندما يتم استخدام جهد تيار مستمر عند الإدخال الذي يحتوي على تردد 0 هرتز ، فإن الناتج يولد جهدًا مقابلًا قدره 0 فولت. ولا تتأثر نسبة التحويل عند الخرج أبدًا بدورة العمل لتردد مربع الإدخال.
ولكن ، إذا تم تطبيق تردد موجة جيبية عند الإدخال ، فيجب في هذه الحالة تمرير الإشارة من خلال مشغل شميت قبل إدخالها إلى إدخال IC 4151.
إذا كنت مهتمًا بالحصول على نسبة تحويل مختلفة ، فيمكنك حسابها باستخدام الصيغة التالية:
V (خارج) / f (في) = R3 x R7 x C2 / 0.486 (R4 + P1) x [V / Hz]
T1 = 1.1 × R3 × C2
يمكن حتى أن تقترن الدائرة بإخراج محول الجهد إلى التردد وتستخدم كطريقة لإرسال إشارات DC عبر اتصال كبل ممتد دون مشاكل مقاومة الكبل التي تخفف الإشارة.
2) استخدام تكوين VFC32
شرح المنشور السابق شريحة واحدة بسيطة الجهد لدائرة محول التردد باستخدام IC VFC32 ، نتعلم هنا كيف يمكن استخدام نفس IC لتحقيق تردد معاكس لتطبيق دائرة محول الجهد.
يوضح الشكل أدناه تكوينًا قياسيًا آخر لـ VFC32 يمكّنه من العمل كدائرة محول تردد إلى جهد.
تجعل مرحلة الإدخال المكونة من الشبكة السعوية لـ C3 و R6 و R7 مدخل المقارنة متوافقًا مع جميع مشغلات المنطق 5V. يقوم المقارن بدوره بتبديل مرحلة اللقطة الواحدة المرتبطة على كل حافة هبوط لنبضات إدخال التردد المغذي.
مخطط الرسم البياني
عتبة الإدخال المرجعي المحدد لمقارنة الكاشف حوالي -0.7V. في حالة ما إذا كانت مدخلات التردد أقل من 5 فولت ، يمكن تعديل شبكة المقسم المحتمل R6 / R7 بشكل مناسب لتغيير المستوى المرجعي ولتمكين الكشف المناسب عن مدخلات التردد منخفضة المستوى بواسطة opamp.
كما هو موضح في الرسم البياني في المقال السابق ، يمكن تحديد قيمة C1 اعتمادًا على النطاق الكامل لمُشغلات إدخال التردد.
يصبح C2 مسؤولاً عن ترشيح شكل موجة جهد الخرج وتنعيمه ، وتساعد القيم الأكبر لـ C2 على تحقيق تحكم أفضل في تموجات الجهد عبر المخرجات المتولدة ، ولكن الاستجابة بطيئة لترددات الإدخال المتغيرة بسرعة ، في حين أن القيم الأصغر لـ C2 تسبب ضعف الترشيح ولكنها تقدم استجابة سريعة وضبط مع ترددات الإدخال المتغيرة بسرعة.
يمكن تعديل قيمة R1 لتحقيق نطاق جهد خرج مخصص لانحراف كامل النطاق مع الإشارة إلى نطاق تردد إدخال كامل النطاق.
كيف يعمل التردد إلى دائرة محول الجهد
تعتمد العملية الأساسية للتردد المقترح لدائرة محول الجهد على نظرية الشحن والتوازن. يتم حساب تردد إشارة الإدخال لتتوافق مع التعبير V) (in) / R1 ، وتتم معالجة هذه القيمة بواسطة IC opamp ذي الصلة من خلال التكامل بمساعدة C2. تؤدي نتيجة هذا التكامل إلى انخفاض جهد خرج تكامل المنحدر.
أثناء حدوث ما سبق ، يتم تشغيل المرحلة اللاحقة ذات الطلقة الواحدة ، وتوصيل التيار المرجعي 1mA بإدخال وحدة الدمج في سياق عملية الطلقة الواحدة.
يؤدي هذا بدوره إلى قلب استجابة منحدر الإخراج ويؤدي إلى ارتفاعه لأعلى ، ويستمر هذا أثناء تشغيل اللقطة الواحدة ، وبمجرد انقضاء فترة المنحدر ، يضطر المنحدر مرة أخرى لتغيير اتجاهه ويؤدي إلى العودة إلى الهبوط الهابط نمط.
حساب التردد
تتيح عملية الاستجابة المتذبذبة أعلاه توازنًا مستدامًا للشحنة (متوسط التيار) عبر تيار إشارة الإدخال والتيار المرجعي ، والذي يتم حله بالمعادلة التالية:
أنا (في) = الأشعة تحت الحمراء (أفي)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
حيث fo هو التردد عند الخرج هو فترة الطلقة الواحدة = 7500 C1 (Frarads)
يتم تحديد قيم R1 و C1 بشكل مناسب بحيث ينتج عنها دورة عمل بنسبة 25٪ على نطاق تردد خرج كامل النطاق. بالنسبة إلى FSD التي قد تكون أعلى من 200 كيلو هرتز ، فإن القيم الموصى بها ستولد حوالي 50٪ من دورة العمل.
تلميحات التطبيق:
وأوضح أفضل مجال تطبيق ممكن لما سبق التردد لدائرة محول الجهد هو المكان الذي يتطلب فيه المتطلب ترجمة بيانات التردد إلى بيانات الجهد.
على سبيل المثال ، يمكن استخدام هذه الدائرة في مقياس سرعة الدوران ولقياس سرعات المحركات في نطاقات الجهد.
وبالتالي يمكن استخدام هذه الدائرة لتبسيط عدادات السرعة لعجلتين بما في ذلك الدراجات وما إلى ذلك.
يمكن أيضًا استخدام IC الذي تمت مناقشته لتحقيق مقاييس تردد بسيطة وغير مكلفة ولكنها دقيقة في المنزل ، باستخدام مقاييس الفولتميتر لقراءة تحويل الإخراج.
3) استخدام IC LM2917
هذه سلسلة IC ممتازة أخرى يمكن استخدامها للعديد من تطبيقات الدوائر المختلفة. إنه في الأساس عبارة عن محول تردد إلى جهد كهربائي (مقياس سرعة الدوران) مع العديد من الميزات المثيرة للاهتمام. دعنا نتعلم المزيد.
المواصفات الكهربائية الرئيسية
تم تسطير الميزات الرئيسية لـ IC LM2907 ad LM2917 على النحو التالي:
- يمكن جعل دبوس مقياس سرعة الإدخال المُشار إليه على الأرض متوافقًا بشكل مباشر مع جميع أنواع التقاطات المغناطيسية ذات التردد المتفاوت.
- يرتبط دبوس الإخراج بترانزستور جامع مشترك داخليًا قادرًا على الغرق حتى 50 مللي أمبير. يمكن أن يعمل هذا حتى مرحل أو ملف لولبي مباشرة بدون ترانزستورات عازلة خارجية ، ويمكن أيضًا دمج مصابيح LED والمصابيح مع الإخراج بما في ذلك ، وبالطبع يمكن الحصول عليها من مدخلات CMOS.
- يمكن للرقاقة مضاعفة الترددات المنخفضة التموج.
- تحتوي مدخلات مقياس سرعة الدوران على تخلفية مدمجة.
- مدخل مقياس سرعة الدوران الأرضي محمي تمامًا ضد تقلبات تردد الإدخال التي تتجاوز جهد إمداد IC أو الجهد السالب تحت الصفر.
يمكن مشاهدة تفاصيل pinouts للحزم المختلفة المتوفرة لـ IC LM2907 و LM2917 في الصور التالية:
مجالات التطبيق الرئيسية لهذا IC هي:
- استشعار السرعة : يمكن استخدامه لاستشعار سرعة الدوران أو معدل عنصر متحرك
- محولات التردد: لتحويل التردد إلى فرق جهد متغير خطيًا
- مستشعرات تبديل تعمل باللمس قائمة على الاهتزاز
السيارات
تصبح الرقاقة مفيدة بشكل خاص في مجال السيارات ، على النحو الوارد أدناه:
- عدادات السرعة: في المركبات لقياس السرعة
- Breaker Point Dwell Meters: أيضًا تطبيق أداة قياس ذات صلة بمحرك السيارة.
- مقياس سرعة الدوران اليدوي: يمكن استخدام الرقاقة لصنع مقياس سرعة الدوران اليدوي.
- أجهزة التحكم في السرعة: يمكن استخدام الجهاز في أدوات التحكم في السرعة أو التحكم في السرعة
- تتضمن التطبيقات الأخرى المثيرة للاهتمام لـ LM2907 / LM2917 IC: التحكم في التطواف ، والتحكم في قفل باب السيارة ، والتحكم في القابض ، والتحكم في البوق.
الحد الأقصى لالتقييمات المطلقة
(بمعنى التصنيفات التي لا يجب تجاوزها ، من IC هي)
- امدادات التيار الكهربائي = 28V
- العرض الحالي = 25mA
- جهد مجمع الترانزستور الداخلي = 28 فولت
- جهد الدخل التفاضلي تاكومتر = 28 فولت
- نطاق جهد الإدخال = +/- 28 فولت
- تبديد الطاقة = 1200 إلى 1500 ميغاواط
معلمات كهربائية أخرى
كسب الجهد = 200 فولت / بالسيارات
تيار بالوعة الإخراج = 40 إلى 50mA
ميزات ومزايا مذهلة لهذا IC
- الإخراج لا يستجيب للترددات الصفرية ، وينتج جهدًا صفريًا عند الخرج أيضًا.
- يمكن حساب Volatge الناتج ببساطة باستخدام الصيغة: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
- تقرر شبكة RC البسيطة ميزة مضاعفة التردد الخاصة بـ IC.
- ينتج مشبك زينر على الرقاقة ترددًا منظمًا ومستقرًا للجهد أو التحويل الحالي (فقط في LM2917s)
يظهر أدناه مخطط توصيل نموذجي لـ IC LM2907 / LM2917:
لمزيد من المعلومات ، يمكنك الرجوع إلى هذا مقالة - سلعة
زوج من: شرح دارات الجهد البسيط لتحويل التردد التالي: دائرة مصباح الطوارئ الذكية ذات الميزات القصوى
