주파수-전압 변환기는 주파수 또는 펄스를 전압 또는 전류와 같은 비례 전기 출력으로 변환합니다. 반복되는 이벤트가 발생하는 전기 기계 측정을위한 중요한 도구입니다. 따라서 주파수 대 전압 변환기 회로에 주파수를 제공하면 비례 DC 출력이 제공됩니다. 여기에서는 KA331 IC 를 사용하여 주파수-전압 변환기 회로 를 구축합니다.
KA331 IC
KA331은 간단한 저비용 아날로그-디지털 변환기를 만드는 데 사용되는 전압-주파수 변환기이지만 주파수-전압 변환기로도 사용할 수 있습니다. 8 핀 DIP IC는 1Hz ~ 100KHz의 광범위한 대역폭에서 작동 할 수 있습니다. 또한 5V ~ 40V의 광범위한 공급 전압을 가지고 있습니다. KA331은 인기있는 LM331과 동일합니다. LM331은이 F-to-V 회로를 사용할 수도 있습니다.
아래는 데이터 시트에서 가져온 KA331의 핀 다이어그램과 내부 회로입니다.
필요한 재료
- KA331 IC-1 개
- .01uF 세라믹 커패시터-1pc
- 470pF 세라믹 커패시터-1pc
- 16V 정격의 1uF 전해 커패시터
- 1 % 안정성 등급 MFR-2pcs의 10k 저항
- 1 % 안정성 등급 MFR-2pcs의 100k 저항
- 1 % 안정성 등급 MFR-1pc의 68k 저항
- 1 % 안정성 등급 MFR-1pc의 6.8k 저항
- 브레드 보드
- 15V 전원
- 단일 가닥 와이어
- 전체 회로를 확인하기위한 주파수 발생기 또는 함수 발생기.
개략도
전압 회로에 대한 주파수 작동
회로의 주요 구성 요소는 KA331입니다. 회로의 입력은 470pF 커패시터 C1에 연결되며, 이는 추가로 KA331의 임계 값 핀 (핀 6)에 연결됩니다. 저항 R3 및 R4는 KA331의 Comparator PIN 7에 연결된 전압 분배기 회로를 구성합니다. 커패시터 C3 및 저항 R5는 핀 5에 필요한 발진을 제공하는 RC 타이머입니다. 저항 R2는 핀 2에 기준 전류를 제공합니다. 회로에는 KA331의 핀 8에 연결된 15v 전압이 공급됩니다.
회로 의 출력 전압 을 계산하기 위한 공식은 다음과 같습니다.
Vout = f 입력 x 기준 전압 x (R L / RS) x (R t x C t)
여기서 f 입력 은 주파수, R L 은 부하 저항, R S 는 전류 소스 저항, R t 및 C t 는 RC 발진기의 저항 및 커패시터입니다.
따라서 우리 회로의 공식은 –
Vout = f 입력 x 기준 전압 x (R 6 / R 2) x (R 5 x C 3)
데이터 시트 에 따르면 KA331 의 기준 전압은 1.89V입니다. 따라서 출력 전압을 얻기 위해 회로에 500Hz의 입력 신호를 제공하면
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 또는 64mV
따라서 회로에 500Hz 주파수가 적용되면 회로는 64mV 출력을 제공합니다.
여기서 우리는 브레드 보드에 회로를 구성했습니다.
전압 회로에 대한 주파수 테스트
회로를 테스트하기 위해 다음 도구가 사용됩니다.
- 과학적 PSD3205 벤치 전원 공급 장치.
- Metravi FG3000 함수 발생기.
- UNI-T UT33D 멀티 미터.
회로는 1 % 금속 필름 저항기를 사용하여 구성되며 커패시터 공차는 고려되지 않습니다. 시험 중 실내 온도는 섭씨 22도였습니다.
회로를 테스트하기 위해 벤치 전원 공급 장치는 15V 출력으로 설정됩니다.
함수 발생기는 사각 파 출력으로 약 500Hz를 제공합니다.
함수 발생기에 액세스 할 수없는 사람들을 위해 클래식 LM555 IC를 사용하여 타이머 회로를 구성하거나 Arduino를 사용하여 함수 발생기를 만들 수도 있습니다. 그러나 Android 앱은 헤드폰 출력을 통해 신호가 생성되는 곳에서도 작동 할 수 있습니다.
멀티 미터는 출력을 통해 연결되고 범위는 밀리 볼트로 선택됩니다.
멀티 미터의 출력에 계산 된 값이 표시됩니다. 이 회로는 입력에 500Hz 구형파가 공급 될 때 64mV 출력을 제공합니다.
상세한 작동 동영상은 다수의 입력이 제공되고, 출력 전압이 입력 전압의 비율을 변경 단부에서 주어진다.
개량
이 주파수-전압 변환기 회로는 더 나은 정확도를 위해 PCB에 구성 할 수 있습니다. 회로의 중요한 부분은 RC 발진기입니다. RC 발진기는 KA331 IC에서 가까운 거리에 배치해야합니다. 장거리에서 구리 트레이스는 추가 저항을 추가하고 표유 커패시턴스에 기여하기 때문에 진동을 드리프트 할 수 있습니다. 적절한 접지 면도 필요합니다.
응용
주파수-전압 변환기는 타코미터가 주파수-전압 변환기를 사용하여 모터의 속도를 계산하는 것과 같은 측정 및 계측에 사용됩니다. 다른 종류의 게이지 미터, 속도계도이 기술을 사용합니다.