преобразувател на напрежение

В изграждането на комбиниран дигитален инструментариум - мултицети основна задача е да се съберат различни количества. като напрежение, ток, съпротивление, капацитет, за единна стойност, често честота. Понякога той използва някаква междинна стойност - най-често DC напрежение. Задачата за обединяване на различните променливи, за да бъде решен като се използват същите датчиците. Един от тях е инвертор DC напрежение до честота.

Фиг. 3. Блоковата схема на конвертор на напрежение - честота

С избора на електрическата верига, изпълнението и конфигурацията на конвертора трябва да се третира със специално внимание, тъй като от това зависи до голяма степен от метрологичните характеристики на цялото устройство като цяло. Предложената конвертор на напрежение - честотата се основава на интегратор с дискретна обратна връзка. Когато се прилага за пулса влак на входа на изхода конвертор на напрежение се появи честота на повторение на които е пряко пропорционално на входното ниво. Броят на импулсите на изхода на преобразувателя след това се изчислява брояч за определен интервал от време.

Принципът на конвертиране основа на метода на двойното интеграция, позволява с относително проста схема за получаване на висока точност преобразуване в широк диапазон на измерване на напрежение.

• Входно напрежение 3 V.
• превръщане фактор кХц / V. 10
• Импеданс, ома. 10
• Линейност на реализациите%. 0.05
• Интервал на измерване с. 0.1
• Полярността на входния сигнал. положителен

Блоковата схема на предавателя (фиг. 3) се състои от постоянен ток усилвател DCA интегратор и контролиране на K1 ключове и К2, импулсен генератор GI а прагът единица Pu I делител на честота ч а. трансформация цикъл се извършва в два цикъла: T1 и T0 (Фигура 4). По време на TI на интервал на управляващите клавиши К1 и К2 са затворени Премиерът на изходното напрежение разделител. Затворен праг UE устройство, което не преминава импулси GI генератор честота разделител PM.

Входният сигнал след амплификация положителна полярност обръщане усилвател DCA и протича през резистор R1 към инвертиращия вход на интегратор I. От този сигнал за обратна връзка на интегратор изходни напрежение увеличава линейно. На стръмността на нарастване зависи от нивото на входното напрежение: по-ЕГН, по-голямата стръмността на ръста и следователно по-малко интервал Т1.

Фиг. 4. времедиаграми инвертор напрежение - честота

В мига, когато изходното напрежение на интегратора достига праговата стойност Un, предизвикано праг устройство PU, 1 на входа на който е зададен логически разрешителни единични преминаването на импулси от изхода на ПП на премиера.

След като тя преминава през редица PM импулси равни на съотношението на разделяне, държавните промени на изхода на разделител PM (в този случай от състояние 1 до състояние 0). В този момент, TI цикъл свършва и започва втория цикъл на интеграция - T0, ключовете К1 и К2 са отворени.

На откриването на ключ К1 към входа на интегратора чрез резистор R0 започне да получава справка напрежение U0. С отварянето на ключ К2 към изхода й към логиката 1, което потвърждава отворено състояние на прага на устройството и го поддържа в това състояние, независимо от промяната на напрежението на изхода на интегратора. По този начин, импулсите от изхода на ПП все още се доставят на премиера.

Сега интегратора вход и два напрежение хранени: входно UBS. и справка U0. Техните полярности са противоположни и амплитудата на референтната напрежение по-голяма от амплитудата на въвеждане. В резултат от разликата в напрежението UBX - Ur, промяна на напрежението на изхода на интегратор случва в противоположна посока.

Завършва формация интервал T0 по времето, когато потенциалът на премиера gvyhode промените отново (сега от държавния 0 до състояние 1). В този затворен ключовете К1 и К2, генератор на импулса спира доставката на разделителя. Конверторът отива в състояние на интеграция на само на входното напрежение. След това, процесите се повтарят във веригата.

Имайте предвид, че дължината на хода не зависи от T0 на времеви елементи и интегратор, и се определя само от честота на повторение на съотношението на импулсен генератор GI и разделяне делител часа. Тъй като честотата на генератора, а коефициентът на делене за тази верига константа, а продължителността на T0 такт също е постоянна.

С увеличаване на входното напрежение намалява UVX интервал Т1 и повторение честотата на импулсите на изхода увеличава инвертора. По този начин, в случай на идеално интегриране изходна честота зависимостта на входното напрежение е пряко пропорционално.

На максималната честота на изхода на преобразувателя се определя от формула Fmax = fgen / п, където fgen - честота за генериране на импулси; п - делител фактор разделяне.

Продължителност inteozala T0 когато съотношението мито на сигнала на изхода на честотен делител равно на 2, е половината период на повторение на импулса от максималната честота T0 = 1/2 Fmax. В този случай, формата на вълната на изхода на интегратор става триъгълна (при по-ниска честота трионообразна него).

Схематична диаграма на преобразувателя е показано на фиг. 5. DCA усилвател и интегратор и съответно в Shelter А1 и А2. Когато се прилага към входа на конвертор DC напрежение на положителен поляритет сигнал се прилага само за вход А.

При преобразуване на постоянно напрежение или отрицателна стойност полярност напрежение srednevypryamlennogo AC използва както входове А и В. В този случай, оп-усилвател вериги А1 работи като разширител напрежение се подава към двата входа. Тъй като отрицателна обратна връзка включва кондензатор С1 етап оп-усилвател А1 също така изпълнява така функцията на активния филтър, изглаждане на отстранени пулсации напрежение. S1.1 превключвател служи за коригиране на показанията на резултата в зависимост от формата на вълната на променливо напрежение.

Фиг. 5. Схема на инвертор напрежение - честота

Контролни бутони k.1 и К2, формирани на транзистори V6- V5 и различна проводимост. По време на период Т1, когато двете ключове са затворени, входовете на тези транзистори чрез резистори R20 и R21 се прилага положително напрежение. В резултат, V5 транзистор е затворен и V6 транзистор сит (потенциали в техните колектори са близо до нула).

GI импулсен генератор се монтира на D1.1 и D1.2 клетки. Честотата на трептенията се стабилизира чрез кварцов резонатор 1 MHz. D1.3 елементи - инвертор, D1.4 - праг на устройството.

На чип тип D2 K176IE5 снабдена с две делител на честота. Първият от тях съдържа шест бита (горната схема чипове: въвеждане 2-5 изходни) и инвертор, използвани в напрежение - честота. Участък съотношение 1 = 64. Второ делител включва девет бита (схема долна част чипове: въвеждане на 9 - Резултат 1) с разделяне фактор n2 = 512, и има за цел да намали честотата на честотата на кристален осцилатор на 1 MHz до 1953.125 Hz. Тази честота е необходимо да се работи с други възли на устройствата.

Заявление K176IE5 чип ви позволява да извършвате върху него два независими множител с относително големи коефициенти на делене и значително намалява броя на жилищата на честотни делители на. По този начин, ако се използва в този случай с чип скалиращият коефициент п = 10 (K176IE4); Това ще изисква два корпуси разделител инвертор напрежение - честота и три блока през втората разделител.

максимална мощност честота на инвертора е fMaKC = fgen / п = 1 000000/64 = 15 625 Hz. Коефициент на преобразуване на 10 кХц / B се постига чрез избор на такъв коефициент на печалба DCA, така че, когато се прилагат към входа на преобразувател на напрежение 1 на изходната честота е 10 кХц.

В общия случай изчисляването на сондата произвежда заедно с брояч, който е свързан към изхода на преобразувателя, като входни данни за изчисляване, в допълнение към генератора за честота, са брояч интервал измерване капацитет и продължителност Tmeas. При капацитет метър в този случай се разбира броят на импулси, които могат да бъдат предоставени на брояча за пълното му зареждане. Интервал на измерване tI3M - време, през който импулсите изход от преобразувателя на входа на брояча. Tmeas След приключване на процеса на измерването приключи, а резултатът е, издадени от щанда с възпроизвеждащото устройство.

Честотата на кристален осцилатор може да бъде всеки - от 10 кХц до 2 MHz. Всъщност за конвертор на напрежение - честота на своята цифрова стойност може да бъде не само цяло, но също така и накъсана.

Когато се използва като делител на честота интегрална схема K176IE5 удобен кварцови резонатори, работещи при честота от 16 384 и 32 768 Hz, от електронни часовници. На същия чип се провежда и генератора GI.

Фиг. 6. Платка инвертор напрежение - честота

Продължителността на интервала на измерване, Tmeas е избрано в диапазона от 0,1 до 0,5. Мигащо цифри над 1s при измерване на интервали гуми, работещи с устройството, и на интервали от по-малко от 0.2 с по същество незабележимо за окото.

С честота 1MHz осцилатор ПП съотношение разделение делител е п = 1000000 / 15258.8 = 65.5. За да се постигне точната стойност на коефициента на разделяне не е необходимо. Ние сме като п = 64, което ви позволява да кандидатстват за разделение на шест бита.

Предимството на този конвертор е независимостта на нейните характеристики на повечето елементи. Стабилността на толкова високо, че промяната в капацитета на приемните няколко пъти веригата okazyvaeg никакъв ефект върху честотата на изхода.

От резултата от конверсията не е също така да засегне бавни промени в нивото на прага на напрежение Un, така че няма строги изисквания за стабилност на интеграционни схеми и на прага на устройството. Последното се прави на елемент 2I - НЕ (D1.4)

Основните източници на грешка са нестабилни справка преобразуване напрежение U0 и остатъчното напрежение на открито на транзистора V6. За да се намали нестабилност в предавател U0 използва D818E Zener напрежение с минимален температурен коефициент. За да се намали напрежението остатъчен V6 е избран тип транзистор KT342B колектор ниско насищане напрежение - излъчвател. Тя работи добре тук и транзистор K.T312V.

Детайли. V5 транзистор може да бъде всеки тип проводимост силициев р-п-р с основата напрежение - емитер на поне 4, например, KT343, K.T347, KT363 (с всяка буква наименования). Съпротивления Rl, R2, R6, R17 тип Blp, резистори R8 - R10, R14 SDR-16 тип, друг - тип MLT. Кондензатори с КТ, KM, или K22-U, тип електролитни кондензатори K50-6. Рисуване инвертор платка и разположението на компонентите на добавката са показани на фиг. 6.

За фина настройка на преобразувателя необходимо цифров волтметър, честотомер и осцилоскоп. За да тествате инвертор ефективност свързани крачетата на джъмперите 3 и 6 на съединителя HZ инсталиране конвертор преобразуване на постоянно напрежение в режим на честота.

Към изхода на честотата на конвертор свързан. Доставя се на входа напрежение от 0,5 V. В последните етапи на сондата трябва да бъде установен процес на колебание. Използване сърфирането осцилоскоп характерни точки на диаграмата (вж. Фиг. 4).

За да се установи топлинните условия на елементите, определящи трябва да се направи след 15 - 20 мин отопление. Свържете вход А на общия автобуса, отстраняване на грешки изход резистор R11, свързан към изходния кръг А1, а също така е свързан с автобуса 0V.

На изхода на инвертора е зададена "нула" честота, която е свързана с терминал 7 осцилоскоп А2 чип, където се наблюдава трионообразна напрежение. При завъртане на двигателя тунинг резистор R14 на една страна увеличава честотата, от друга - намалява и в определен от Правилника за почивки. В рамките на "нула" процент се отнася до минималната устойчив темп, което може да се установи чрез резистор R14. На практика е настроен на 0.5 - 2 Hz, т.е. периода на един осцилация е 0.5 - .. 2. Намалена свързване на резистор R11, настройка повторение "нула" честота (едва сега чрез резистора R10). след това се подава към входа A DC напрежение на 1 V, точната стойност на която се контролира от цифров волтметър свързан с входа на инвертора с резистор R8 определя инвертор изходната честота от 10 000 Hz. Ако контролните граници не са достатъчни, вземете съпротивлението на резистора R6.

За тестване на линейността на преобразуване на напрежението в честотния обхват от 0 до 1V на входа на инвертора е свързан две променлива импеданс rezi- Stora 1 - 2.2 ома. Измереното напрежение се прилага първо на първия резистор, след това си междинен кран на втория, и накрая от центъра vmvoda втори вход преобразувател. Това дава възможност за по-точен монтаж на необходимото напрежение на входа на преобразувателя.

Грубо поставя първо резистор и втората стойност на напрежението следва плавно на входа на инвертора: 0, 10, 25, 50, 100 MV Дейл? всеки 100 мВ до 1000 мВ. За всяко входно напрежение, съответстващо на това се записва и изходната честотата се нанасят. Ако нелинейност на преобразуване над 0,02%, настройка трябва да се повтори.

В случай, че температурата на околната среда от нормалните (+ 20 ° С) до 10 ° С нелинейност на превръщане се повишава от 0.02 - 0.03%. Така, общата нелинейност на преобразуване може да достигне до 0.05%.