NAZWA DZIAA
U
Przetwornik napięcie-częstotliwość
i częstotliwość-napięcie z układem LM331
LM331 to prosty przetwornik napię- się
cie-częstoltiwość, przeznaczony do wy-
korzystania w układach konwersji analo- Zalety:
gowo-cyfrowej, dokładnych przetworni- niski pobór mocy,
ków napięcie-częstotliwość i wielu in-
nych. Rys.1 przedstawia organizację dobra liniowość,
wyprowadzeń układu, a Tabela 1 - pod-
stawowe parametry. Jeśli LM331 wyko- doskonała stabilność temperaturowa,
rzystywany jest jako przetwornik napię-
cie-częstotliwość, generuje ciąg impul- kit do samodzielnego montażu
sów prostokątnych o częstotliwości pro-
porcjonalnej do napięcia wejściowego. Zastosowania:
W układzie znajduje się skompensowa- zdalne sterowanie,
ne temperaturowo z
ródło napięcia od-
niesienia, o bardzo dobrej dokładności zdalny odbiór
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 rezystor Rin, włączony szeregowo
prądy polaryzacji są często przyczyną w wyprowadzenie 7, co daje kompensa- użycie kondensatorów polistyrenowych
ograniczenia szybkości przełączania cję prądów polaryzujących wpływają- lub polipropylenowych. Kondensator
i zarazem pasma układu). Układ może cych do wejść 6 i 7 (typowo 80nA) i za- Cin o wartości w przedziale 10nF - 1�F
wysterowywać obciążenia w zakresie pewnia minimalizację błędu przetwarza- włączony jest między wyprowadzenie
napięć 5V - 40V, zależnie od napięcia nia. 7 i masę i funkcjonuje jako filtr. Jeśli sta-
zasilania, i jest zabezpieczony przed Rezystancja podłączona do wypro- łe czasowe sieci RC podłączonych do
zwarciem do napięcia zasilania. wadzenia 2 (Rs) składa się z rezystora wyprowadzeń 6 i 7 są równe, zmiana
12kW i potencjometru 5kW, który jest napięcia Vin powoduje określoną zmia-
Konwersja napięcie-częs- wykorzystywany do skompensowania nę częstotliwości wyjściowej. Jeśli war-
błędu wzmocnienia układu i tolerancji tość Cin jest znacznie niższa od wartoś-
totliwość użytych elementów. W układzie tym za- ci CL, skokowa zmiana sygnału na we-
leca się użycie rezystorów o wysokich jściu może spowodować chwilowy zanik
Rys.2 przedstawia schemat blokowy tolerancjach. Zastosowane kondensato- sygnału wyjściwoego. Połączony szere-
prostego przetwornika napięcie-częstot- ry powinny mieć niskie straty dielekt- gowo z CL rezystor 47W powoduje po-
liwość. Na Rys.3 znajduje się praktycz- ryczne; zależnie od wymagań dotyczą- wstanie histerezy i poprawia liniwość
ny układ takiego konwertera. Dodano cych zakresu temperatur pracy zaleca układu.
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) 14kW 116�A 136�A 156�A
napięcie na wypr.1 0V
Zakres prądowy od 10�A do 500�A
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96 1
NAZWA DZIAA
U
Tabela 2. Parametry prototypu przetwornika napięcie-częstotliwość. wyjściowejest proporcjonalne do natę-
żenia prądu przepływjącego przez re-
Napięcie zasilania 5V - 40V zystor R3, którego wartość można do-
Pobór prądu zasilania (12V) 8mA bierać stosownie do wymaganego za-
Zakres częstotliwości wyjściowych (12V) 50Hz - 10kHz kresu zmian tego napięcia. Ze względu
Zakres napięć wejściowych (12V) 0.05V - 10V na wysoką impedancję wyjścia może
być niezbędne zastosowanie dodatko-
niejszym artykule. wego bufora - jeśli impedancja obciąże-
Przetwarzanie częstotli- Przetwornik napięcie/częstotliwość nia nie jest znacznie wyższa niż R3.
Kit zawiera podzespoły niezbędne do Jeśli układ będzie pracował z niższymi
wość-napięcie skonstruowania prostego przetwornika impedancjami obciążenia, napięcie wy-
V/F (patrz Lista elementów przetwornika jściowe znacznie zmaleje. Rys.10
Układ LM331 może także zostać wy- V/F). Rys.5 przedstawia schemat ideo- przedstawia okablowanie modułu skon-
kozrystany w układach prostych prze- wy modułu, natomiast Rys.7 przedsta- figurowanego jako przetwornik F/V.
tworników częstotliwość-napięcie. Typo- wia mozaikę ścieżek druku oraz roz- Tabele 2 i 3 zawierają dane każdego
we rozwiązanie przedstawia Rys.4. mieszczenie elementów. Dodatkowe z układów aplikacyjnych.
Sygnał wejściowy (Fin) jest różniczko- elementy umożliwiają skonfigurowanie Uwaga: tylko części wymienione
wany przez układ RC, a powstałe ujem- modułu jako przetwornika częstotli- w wykazie elementów konkretnego
ne zbocza podawane na wyprowadze- wość/napięcie. przetwornika powinny być montowane,
nie 6 układu powodują wyzwalanie kom- Na Rys.6 znajduje się schemat mo- tj. w przypadku konstrukcji przetwornika
paratora wejściowego, sterującego dułu skonfigurowanego jako przetwornik V/F należy wlutować tylko elementy za-
układem czasowym. Podobnie jak V/F. Napięcie wejściowe podawane jest warte w wykazie dotyczącym przetwor-
w przypadku przetwornika napięcie- między punkty P3 (wejście) i P4 (masa). nika V/F.
częstotliwość, średni prąd wypływający Wyjście stanowi P5 (normalne) lub P7 Wykaz elementów
z wyprowadzenia 1 wynosi: (odwrócone) względem mas odpowied-
I*(1.1*Rt*Ct)*f, nio P6 lub P8. Uwaga: w tej konfiguracji Przetwornik V/F
gdzie I jest prądem wypływającym zakres maksymalnej zmiany sygnału na Rezystory (0.6W, 1%, metalizowane)
z wyprowadzenia 2, a f - częstotliwością wyjściu P5 jest mniejszy od napięcia za- R1, R2, R5, R9 - nie montować
sygnału wejściowego. Prąd I można wy- silania +V. Dodatkowe punkty +V i 0V na R3 - 100kW
znaczyć z zależności: płytce ułatwiają jej wykorzystanie. Spo- R4 - 6.8kW
I = Vref/Rs sób okablowania przetwornika V/F R6, R7, R8 - zastąpić zworą
gdzie Vref jest napięciem odniesienia przedstawiony jest na Rys.8. R10, R11, R13 - 10kW
występującym na wyprowadzeniu 2 (ty- Zwora LK1 może nie być lutowana, RV1 - nie montować
powa wartość 1.89V), a Rs - rezystancją jeśli ma być zastosowane zewnętrzne RV2 - 4.7kW, potencjometr montażo
włączoną między masę a wyprowadze- ujemne napięcie odniesienia (nie mniej wy poziomy
nie 2. Prąd jest filtrowany przez prosty niż -10V) potencjometru kompensacji
układ RC. Wartość szczytowa napięcia RV1. Napięcie to doprowadzane jest do Kondensatory
tętnień nie przekracza 10mV. Układ ce- końcówki P13. Potencjometr RV2 ustala C1 - 100�F/63V, elektrolityczny
chuje wolna odpowiedz
- stała czasowa natężenie prądu odniesienia. C2 - nie montować
wynosi 0.1s, a czas ustalania odpowie- Przetwornik częstotliwość/napięcie C3 - 1�F
dzi (do 0.1% stanu ustalonego) jest rów- Rys.9 przedstawia schemat ideowy C4 - 100nF, ceramiczny
ny 0.7s. modułu pracującego w konfiguracji C5 - 10nF, 1%, polistyrenowy
przetwornika F/V. Niezbędne podzespo- C6 - 1nF, ceramiczny
Kit ły podane są Wykazie elementów prze- Elementy półprzewodnikowe
twornika F/V. Sygnał wejściowy (częs- TR1 - nie montować
Oferowany kit zawiera niezbędne totliwość w przedziale 1Hz - 10kHz) po- IC1 - LM331
podzespoły umożliwiające budowę dawany jest mędzy końcówkę P11 i ma-
dwóch podstawowych układów aplika- sę, a napięcie wyjściowe odbierane jest Różne
cyjnych LM331, przedstawionych w ni- między końcówką P10 i masą. Napięcie podstawka 8-nóżkowa DIL
koncówki montażowe 1 op.
Tabela 3. Parametry prototypu przetwornika częstotliwość-napięcie. płytka drukowana 1szt
ulotka
Napięcie zasilania 5V - 40V instrukcja
Pobór prądu zasilania (12V) 6mA LK1 - montować, LK2 - nie montować
Zakres napięć wyjściowych (12V) 0.05V - 10V
Zakres częstotliwości wejściowych (12V) 50Hz - 10kHz Przetwornik F/V
Napięcie wejściowe jak napięcie zasilania Rezystory (0.6W, 1%, metalizowane)
R1, R10, R11, R12 - 10kW
2 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96
NAZWA DZIAA
U
R2, R3 - 100kW
R4 - 6.8kW,
R5, R7, R9 - 4.7kW
R6 - 47kW
R8 - 47W
R12 - 68kW
RV1 - 10kW, potencjometr montażo
wy poziomy
RV2 - 4.7kW, potencjometr montażo
wy poziomy
Kondensatory
C1 - 100�F/63V, elektrolityczny
C2 - 100nF
C3 - 1�F
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 3