- KA331 IC
- Benodigd materiaal
- Schematisch diagram
- Werking van frequentie-naar-spanningscircuit
- Testen van frequentie-spanningscircuit
- Verbeteringen
- Toepassingen
Frequentie-naar-spanningsomvormer converteert de frequenties of pulsen naar de proportionele elektrische output zoals spanning of stroom. Het is een belangrijk hulpmiddel voor elektromechanische metingen waarbij zich herhaalde gebeurtenissen voordoen. Dus wanneer we een frequentie leveren over een frequentie-naar-spanningsomzettercircuit, levert dit een proportionele DC-uitgang op. Hier gebruiken we KA331 IC om een frequentie-naar-spanningsomzettercircuit te bouwen.
KA331 IC
KA331 is een spanning-naar-frequentie-omvormer die wordt gebruikt om een eenvoudige goedkope analoog-naar-digitaal-omzetter te maken, maar hij kan ook worden gebruikt als een frequentie-naar-spanningsomvormer. De 8-pins DIP-IC kan werken in een breed bandbreedtebereik van 1Hz tot 100 KHz. Het heeft ook een breed scala aan voedingsspanningen van 5V tot 40V. KA331 is het equivalent van populaire LM331. LM331 kan ook worden gebruikt in dit F-naar-V-circuit.
Hieronder ziet u het pin-diagram en het interne circuit van de KA331 uit het gegevensblad,
Benodigd materiaal
- KA331 IC - 1st
- .01uF keramische condensator - 1st
- 470pF keramische condensator - 1st
- 1uF elektrolytische condensator met een 16V-rating
- 10k weerstand met 1% stabiliteitsclassificatie MFR - 2st
- 100k weerstand met 1% stabiliteitsclassificatie MFR - 2 stuks
- Een 68k-weerstand met 1% stabiliteitsclassificatie MFR - 1 st
- Een weerstand van 6,8 k met 1% stabiliteitsclassificatie MFR - 1 st
- Breadboard
- 15V voeding
- Enkelvoudige draad
- Een frequentiegenerator of functiegenerator om het totale circuit te controleren.
Schematisch diagram
Werking van frequentie-naar-spanningscircuit
Het belangrijkste onderdeel van het circuit is KA331. De ingang van het circuit is verbonden over een 470pF condensator C1, die verder is verbonden met de drempelpen van KA331 (pin 6). Weerstanden R3 en R4 vormen het spanningsdelercircuit dat is verbonden met comparator PIN 7 van KA331. Condensator C3 en weerstand R5 is de RC-timer die zorgt voor de vereiste oscillatie over pin 5. Weerstand R2 levert de referentiestroom over pin 2. De schakeling wordt gevoed met 15V spanning die is aangesloten over pin 8 van KA331.
Om de uitgangsspanning van het circuit te berekenen, is de formule -
Vout = f ingang x Referentiespanning x (R L / R S) x (R t x C t)
Waar f- ingang de frequentie is, R L de belastingsweerstand, R S de stroombronweerstand, R t en C t is de weerstand en condensator van de RC-oscillator.
Daarom zal voor ons circuit de formule zijn -
Vout = f ingang x Referentiespanning x (R 6 / R 2) x (R 5 x C 3)
Volgens het gegevensblad is de referentiespanning van KA331 1,89V. Dus als we 500 Hz ingangssignaal over het circuit leveren om de uitgangsspanning te krijgen -
Vout = 500 x 1,89 x (100 k / 100 k) x (6,8 kx 0,001 uf) Vout = 500 x 1,89 x 1 x (6800 k x 10-8) Vout = 0,064 V of 64 mV
Dus wanneer een frequentie van 500 Hz over het circuit wordt toegepast, levert het circuit 64 mV-uitvoer.
Hier hebben we het circuit op het breadboard gebouwd.
Testen van frequentie-spanningscircuit
Om het circuit te testen, worden de volgende tools gebruikt -
- Wetenschappelijke PSD3205 tafelvoeding.
- Metravi FG3000 functiegenerator.
- UNI-T UT33D multimeter.
De schakeling is opgebouwd uit 1% metaalfilmweerstanden en er wordt geen rekening gehouden met de toleranties van de condensatoren. De kamertemperatuur was tijdens het testen 22 graden Celsius.
Om het circuit te testen, wordt de tafelvoeding ingesteld op de 15V-uitgang.
De functiegenerator levert ongeveer 500 Hz als blokgolfuitgang.
Voor degenen die geen toegang hebben tot de functiegenerator, kan een timercircuit worden geconstrueerd met behulp van de klassieke LM555 IC of een Arduino kan ook worden gebruikt om een functiegenerator te bouwen. De Android-app kan echter ook werken waar signalen worden gegenereerd via de hoofdtelefoonuitgang.
De multimeter is over de uitgang aangesloten en het bereik is geselecteerd als mili-volt.
De output van de multimeter toont de berekende waarde. Het circuit geeft een uitvoer van 64 mV wanneer een blokgolf van 500 Hz over de ingang wordt geleverd.
De gedetailleerde werkvideo wordt aan het einde gegeven, waar meerdere ingangen worden gegeven en de uitgangsspanning wordt gewijzigd in de verhouding van de ingangsspanning.
Verbeteringen
Dit frequentie-naar-spanningsomzettercircuit kan op een PCB worden gebouwd voor een betere nauwkeurigheid. Het kritieke deel van het circuit is de RC-oscillator. De RC-oscillator moet op korte afstand over de KA331 IC worden geplaatst. Op lange afstand zou het koperspoor de oscillatie kunnen laten drijven, omdat het extra weerstand zal toevoegen en ook strooicapaciteit zal bijdragen. Het juiste grondvlak is ook vereist.
Toepassingen
Frequentie-naar-spanningsomvormer wordt gebruikt in metingen en instrumentatie, zoals de toerenteller een frequentie-naar-spanningsomvormer gebruikt om de snelheid van een motor te berekenen. Verschillende soorten meters, snelheidsmeters gebruiken deze techniek ook.