03_13.pdf

NAZWA DZIAŁU

Przetwornik napięcie−częstotliwość

i częstotliwość−napięcie z układem LM331

LM331 to prosty przetwornik napię−

cie−częstoltiwość, przeznaczony do wy−

korzystania w układach konwersji analo−

gowo−cyfrowej, dokładnych przetworni−

ków napięcie−częstotliwość i wielu in−

nych. Rys.1 przedstawia organizację

wyprowadzeń układu, a Tabela 1 − pod−

stawowe parametry. Jeśli LM331 wyko−

rzystywany jest jako przetwornik napię−

cie−częstotliwość, generuje ciąg impul−

sów prostokątnych o częstotliwości pro−

porcjonalnej do napięcia wejściowego.

W układzie znajduje się skompensowa−

ne temperaturowo źródło napięcia od−

niesienia, o bardzo dobrej dokładności

w całym zakresie temperatur pracy. Mi−

mo że precyzyjny układ timera ma niskie

prądy polaryzacyjne, jest dostatecznie

szybki by zapewnić konwersję V/F syg−

nałów o częstotliwości 100kHz (niskie

prądy polaryzacji są często przyczyną

ograniczenia szybkości przełączania

i zarazem pasma układu). Układ może

wysterowywać obciążenia w zakresie

napięć 5V − 40V, zależnie od napięcia

zasilania, i jest zabezpieczony przed

zwarciem do napięcia zasilania.

się

niski pobór mocy,

Zalety:

dobra liniowość,

doskonała stabilność temperaturowa,

kit do samodzielnego montażu

Zastosowania:

zdalne sterowanie,

zdalny odbiór

rezystor Rin, włączony szeregowo

w wyprowadzenie 7, co daje kompensa−

cję prądów polaryzujących wpływają−

cych do wejść 6 i 7 (typowo 80nA) i za−

pewnia minimalizację błędu przetwarza−

nia.

Rezystancja podłączona do wypro−

wadzenia 2 (Rs) składa się z rezystora

12k W i potencjometru 5k W , który jest

wykorzystywany do skompensowania

błędu wzmocnienia układu i tolerancji

użytych elementów. W układzie tym za−

leca się użycie rezystorów o wysokich

tolerancjach. Zastosowane kondensato−

ry powinny mieć niskie straty dielekt−

ryczne; zależnie od wymagań dotyczą−

cych zakresu temperatur pracy zaleca

użycie kondensatorów polistyrenowych

lub polipropylenowych. Kondensator

Cin o wartości w przedziale 10nF − 1µF

włączony jest między wyprowadzenie

7 i masę i funkcjonuje jako filtr. Jeśli sta−

łe czasowe sieci RC podłączonych do

wyprowadzeń 6 i 7 są równe, zmiana

napięcia Vin powoduje określoną zmia−

nę częstotliwości wyjściowej. Jeśli war−

tość Cin jest znacznie niższa od wartoś−

ci CL, skokowa zmiana sygnału na we−

jściu może spowodować chwilowy zanik

sygnału wyjściwoego. Połączony szere−

gowo z CL rezystor 47 W powoduje po−

wstanie histerezy i poprawia liniwość

układu.

Konwersja napięcie−częs−

totliwość

Rys.2 przedstawia schemat blokowy

prostego przetwornika napięcie−częstot−

liwość. Na Rys.3 znajduje się praktycz−

ny układ takiego konwertera. Dodano

Tabela 1. Parametry układu LM331

Parametr

Warunki

Min. Typ. Max.

Napięcie zasilania

Maks.dopuszczalne

40V

Prąd zasilania

zasilanie 5V

1.5mA

3mA

6mA

zasilanie 40V

2mA

4mA

8mA

Temperatura otoczenia

Maks. dopuszczalna

70 C

Napięcie odniesienia

1.7V

1.89V

2.08V

Wpływ zmian nap. zasilania

zasilanie 4.5−10V

0.01%/V

0.1%/V

na wzmocnienie

zasilanie 10−40V

0.006%/V

0.06%/V

Częstotliwość wyjściowa

Uwe=10V

10kHz

Prąd wyjściowy (wypr.1)

Oporność na wypr. 2 (Rs) 14k W 116µA

136µA

156µA

napięcie na wypr.1 0V

Zakres prądowy

od 10µA

500µA

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

NAZWA DZIAŁU

Tabela 2. Parametry prototypu przetwornika napięcie−częstotliwość.

wyjściowejest proporcjonalne do natę−

żenia prądu przepływjącego przez re−

zystor R3, którego wartość można do−

bierać stosownie do wymaganego za−

kresu zmian tego napięcia. Ze względu

na wysoką impedancję wyjścia może

być niezbędne zastosowanie dodatko−

wego bufora − jeśli impedancja obciąże−

nia nie jest znacznie wyższa niż R3.

Jeśli układ będzie pracował z niższymi

impedancjami obciążenia, napięcie wy−

jściowe znacznie zmaleje. Rys.10

przedstawia okablowanie modułu skon−

figurowanego jako przetwornik F/V.

Tabele 2 i 3 zawierają dane każdego

z układów aplikacyjnych.

Uwaga: tylko części wymienione

w wykazie elementów konkretnego

przetwornika powinny być montowane,

tj. w przypadku konstrukcji przetwornika

V/F należy wlutować tylko elementy za−

warte w wykazie dotyczącym przetwor−

nika V/F.

Wykaz elementów

Napięcie zasilania

5V − 40V

Pobór prądu zasilania (12V)

8mA

Zakres częstotliwości wyjściowych (12V)

50Hz − 10kHz

Zakres napięć wejściowych (12V)

0.05V − 10V

Przetwarzanie częstotli−

niejszym artykule.

Przetwornik napięcie/częstotliwość

Kit zawiera podzespoły niezbędne do

skonstruowania prostego przetwornika

V/F (patrz Lista elementów przetwornika

V/F). Rys.5 przedstawia schemat ideo−

wy modułu, natomiast Rys.7 przedsta−

wia mozaikę ścieżek druku oraz roz−

mieszczenie elementów. Dodatkowe

elementy umożliwiają skonfigurowanie

modułu jako przetwornika częstotli−

wość/napięcie.

Na Rys.6 znajduje się schemat mo−

dułu skonfigurowanego jako przetwornik

V/F. Napięcie wejściowe podawane jest

między punkty P3 (wejście) i P4 (masa).

Wyjście stanowi P5 (normalne) lub P7

(odwrócone) względem mas odpowied−

nio P6 lub P8. Uwaga: w tej konfiguracji

zakres maksymalnej zmiany sygnału na

wyjściu P5 jest mniejszy od napięcia za−

silania +V. Dodatkowe punkty +V i 0V na

płytce ułatwiają jej wykorzystanie. Spo−

sób okablowania przetwornika V/F

przedstawiony jest na Rys.8.

Zwora LK1 może nie być lutowana,

jeśli ma być zastosowane zewnętrzne

ujemne napięcie odniesienia (nie mniej

niż −10V) potencjometru kompensacji

RV1. Napięcie to doprowadzane jest do

końcówki P13. Potencjometr RV2 ustala

natężenie prądu odniesienia.

Przetwornik częstotliwość/napięcie

Rys.9 przedstawia schemat ideowy

modułu pracującego w konfiguracji

przetwornika F/V. Niezbędne podzespo−

ły podane są Wykazie elementów prze−

twornika F/V. Sygnał wejściowy (częs−

totliwość w przedziale 1Hz − 10kHz) po−

dawany jest mędzy końcówkę P11 i ma−

sę, a napięcie wyjściowe odbierane jest

między końcówką P10 i masą. Napięcie

wość−napięcie

Układ LM331 może także zostać wy−

kozrystany w układach prostych prze−

tworników częstotliwość−napięcie. Typo−

we rozwiązanie przedstawia Rys.4.

Sygnał wejściowy (Fin) jest różniczko−

wany przez układ RC, a powstałe ujem−

ne zbocza podawane na wyprowadze−

nie 6 układu powodują wyzwalanie kom−

paratora wejściowego, sterującego

układem czasowym. Podobnie jak

w przypadku przetwornika napięcie−

częstotliwość, średni prąd wypływający

z wyprowadzenia 1 wynosi:

I*(1.1*Rt*Ct)*f,

gdzie I jest prądem wypływającym

z wyprowadzenia 2, a f− częstotliwością

sygnału wejściowego. Prąd I można wy−

znaczyć z zależności:

I = Vref/Rs

gdzie Vref jest napięciem odniesienia

występującym na wyprowadzeniu 2 (ty−

powa wartość 1.89V), a Rs − rezystancją

włączoną między masę a wyprowadze−

nie 2. Prąd jest filtrowany przez prosty

układ RC. Wartość szczytowa napięcia

tętnień nie przekracza 10mV. Układ ce−

chuje wolna odpowiedź − stała czasowa

wynosi 0.1s, a czas ustalania odpowie−

dzi (do 0.1% stanu ustalonego) jest rów−

ny 0.7s.

Przetwornik V/F

Rezystory (0.6W, 1%, metalizowane)

R1, R2, R5, R9 − nie montować

R3 − 100k W

R4 − 6.8k W

R6, R7, R8 − zastąpić zworą

R10, R11, R13 − 10k W

RV1 − nie montować

RV2 − 4.7k W , potencjometr montażo

wy poziomy

Kondensatory

C1 − 100µF/63V, elektrolityczny

C2 − nie montować

C3 − 1µF

C4 − 100nF, ceramiczny

C5 − 10nF, 1%, polistyrenowy

C6 − 1nF, ceramiczny

Elementy półprzewodnikowe

TR1 − nie montować

IC1 − LM331

Kit

Oferowany kit zawiera niezbędne

podzespoły umożliwiające budowę

dwóch podstawowych układów aplika−

cyjnych LM331, przedstawionych w ni−

Różne

podstawka 8−nóżkowa DIL

koncówki montażowe 1 op.

płytka drukowana 1szt

ulotka

instrukcja

LK1 − montować, LK2 − nie montować

Tabela 3. Parametry prototypu przetwornika częstotliwość−napięcie.

Napięcie zasilania

5V − 40V

Pobór prądu zasilania (12V)

6mA

Zakres napięć wyjściowych (12V)

0.05V − 10V

Zakres częstotliwości wejściowych (12V)

50Hz − 10kHz

Przetwornik F/V

Rezystory (0.6W, 1%, metalizowane)

R1, R10, R11, R12 − 10k W

Napięcie wejściowe

jak napięcie zasilania

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

NAZWA DZIAŁU

R2, R3 − 100k W

R4 − 6.8k W,

R5, R7, R9 − 4.7k W

R6 − 47k W

R8 − 47 W

R12 − 68k W

RV1 − 10k W , potencjometr montażo

wy poziomy

RV2 − 4.7k W , potencjometr montażo

wy poziomy

Kondensatory

C1 − 100µF/63V, elektrolityczny

C2 − 100nF

C3 − 1µF

C4 − 100nF, ceramiczny

C5 − 10nF, 1%, polistyrenowy

C6 − 1nF, ceramiczny

Elementy półprzewodnikowe

TR1 − BC337

IC1 − LM331

Różne

podstawka 8−nóżkowa DIL

koncówki montażowe 1 op.

płytka drukowana 1szt

ulotka

instrukcja

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: