convertor de tensiune

În construcția instrumentarului digitale combinate - multimetre sarcină principală este de a aduce cantități diferite. cum ar fi tensiune, curent, rezistență, capacitate, pentru valoarea unitară, de multe ori frecvența. Uneori se folosește o valoare intermediară - cea mai frecventă tensiune DC. Sarcina de a aduce diferitele variabile care urmează să fie rezolvate folosind aceleași traductoare. Una dintre ele este invertor de curent continuu de tensiune la frecvență.

Fig. 3. Schema bloc a tensiunii de convertor - frecvență

Prin alegerea circuitului electric, punerea în aplicare și configurația convertorului trebuie să fie tratată cu o atenție specială, deoarece de aceasta depinde în mare măsură de caracteristicile metrologice ale întregului dispozitiv ca un întreg. Propusă convertor de tensiune - frecvență se bazează pe integrator cu feedback-ul discret. Atunci când este aplicat trenului de impulsuri de intrare la ieșire un convertor de tensiune apare frecvență de repetiție, care este direct proporțională cu nivelul de intrare. Numărul de impulsuri de la ieșirea invertorului este calculată apoi contor pe un interval de timp fix.

Principiul bază de conversie privind metoda de integrare dublă, permite, cu o schemă relativ simplu pentru a obține o mai mare precizie de conversie pe o gamă largă de măsurare a tensiunii.

• Tensiune de intrare 3 V.
• factor de conversie kHz / V. 10
• Impedanta ohmi. 10
• Liniaritatea de conversie,%. 0,05
• Măsurarea intervalului cu. 0.1
• Polaritatea semnalului de intrare. pozitiv

Schema bloc a transmițătorului (Fig. 3) cuprinde un amplificator constant DCA integrator curent și controlul K1 și K2 chei, un generator de impulsuri GI, unitatea de prag Pu I un PM de frecvență compas. ciclu de transformare se realizează în două cicluri: T1 și T0 (Figura 4.). În timpul TI intervalul de control tastele K1 și K2 sunt închise PM de ieșire de tensiune compas. Închis prag UE dispozitiv care nu trece impulsuri de frecvență Gl generator de divizor PM.

Semnalul de intrare după amplificare polaritate pozitivă inversoare amplificator DCA și trece prin rezistorul R1 la intrarea inversoare a integratorului I. Din acest semnal de feedback cu privire la ieșire integrator tensiunea crește liniar. Prăvăliș creșterii depinde de nivelul tensiunii de intrare: mai uin, mai mare prăvăliș a creșterii și, prin urmare, mai puțin T1 interval.

Fig. 4. diagramele de sincronizare tensiune invertor - frecvență

La momentul când tensiunea de ieșire a integratorului atinge valoarea de prag Un, declanșat dispozitivul de prag PU, 1 la intrarea în care este stabilită o logică permise de trecere de impulsuri de la ieșirea din GOP pe PM.

Odată ce trece prin numărul de impulsuri PM egal cu raportul de divizare, schimbările de stat la ieșirea PM divizor (în acest caz, de la starea 1 la starea 0). În acest moment, ciclul TI se termină și începe al doilea ciclu de integrare - T0, tastele K1 și K2 sunt deschise.

La deschiderea K1 cheie la intrarea integratorului prin intermediul unui rezistor R0 începe să primească U0 de tensiune de referință. Cu deschidere K2-cheie la ieșire logica 1, ceea ce confirmă starea deschisă a dispozitivului de prag și o menține în această stare, indiferent de modificarea tensiunii de la ieșire a integratorului. Astfel, impulsurile de la ieșirea GOP este în continuare furnizat PM.

Acum, integrator de intrare și două comandă tensiunea de alimentare: de intrare UBS. și U0 referință. polarități lor sunt opuse, iar amplitudinea tensiunii de referință mai mare decât amplitudinea semnalului de intrare. Ca urmare a diferenței de tensiune Ubx - Ur, modificarea tensiunii de la ieșire de integrator are loc în direcția opusă.

Se termină formarea T0 intervalul la momentul în care potențialul pe PM gvyhode schimba din nou (acum de la starea 0 la starea 1). În acest chei K1 închis și K2, generatorul de impulsuri se oprește livrarea către compas. Convertorul merge într-o stare de integrare a numai tensiunea de intrare. Apoi, procesele se repetă în circuit.

Rețineți că lungimea cursei nu depinde de T0 de elemente de temporizare și integrator, și este determinată doar de o frecvență de repetiție a raportului GI generator de impuls și împărțirea PM compas. Deoarece frecvența generatorului și factorul de diviziune pentru această constantă de circuit, iar durata ciclului de ceas T0 este, de asemenea, constantă.

Odată cu creșterea tensiunii de intrare scade UVX T1 interval și frecvența de repetiție a impulsului inverter crește de ieșire. Astfel, în cazul unui ideal integrând dependența de frecvență de ieșire a tensiunii de intrare este direct proporțională.

Frecvența maximă a ieșirii invertorului este determinată de formula fmax = fgen / n unde fgen - frecvența generatorului de impulsuri; n - divizor factor de divizare.

Durata inteozala T0 când raportul de lucru al semnalului la ieșirea divizorului de frecvență egală cu 2, este jumătate din perioada de repetiție a impulsurilor de T0 frecvență maximă = 1/2 fmax. În acest caz, forma de undă la ieșire integrator devine triunghiular (la o frecvență mai mică sawtooth-l).

Diagrama schematică a convertorului este prezentată în Fig. 5. Amplificator DCA și un integrator și sunt, respectiv la A1 Adăpost și A2. Atunci când este aplicat la intrarea convertorului de tensiune de curent continuu de semnal polaritate pozitivă este aplicată numai la intrare A.

Când se face conversia o tensiune de curent continuu sau o valoare negativă de tensiune de polaritate srednevypryamlennogo AC utilizate ambele intrări A și B. În acest caz, circuitele op-amp A1 funcționează ca un sumator de tensiune alimentat la ambele intrări. Deoarece o buclă de feedback negativ comutate condensator etapă C1 op-AMP A1 efectuează, de asemenea, așa-funcția de filtru activ, netezirea tensiunii ondulație rectificat. Comutatorul S1.1 servește pentru a corecta citirile rezultatul în funcție de forma de undă de tensiune alternativă.

Fig. 5. Diagrama schematică a tensiunii invertor - frecvență

Tastele de control K.1 și K2 formate pe tranzistori V6- V5 și conductivitate diferite. Pe parcursul perioadei T1, când ambele comutatoare sunt închise, intrările acestor tranzistori prin rezistorii R20 și R21 se aplică o tensiune pozitivă. Ca rezultat, V5 tranzistorul este închis și V6 tranzistor sated (potențiale la colectorii lor sunt aproape de zero).

generator de impulsuri GI este asamblat pe celule D1.1 și D1.2. Frecvența de oscilație este stabilizată cu un cuarț rezonator 1 MHz. Elemente de D1.3 - un invertor, D1.4 - un dispozitiv de prag.

On-chip de tip D2 K176IE5 prevăzut cu două divizor de frecvență. Prima dintre acestea conține șase biți (chips-uri Schema superioară: intrare la 2 - 5 de ieșire) și invertor utilizat în tensiune - frecvență. Diviziunea raport n1 = 64. Al doilea divizor cuprinde biți (schema de chips-uri nouăzeci Partea inferioară: intrare 9 - Realizarea 1) cu factor de divizare n2 = 512, și este proiectat pentru a reduce frecvența frecvenței oscilatorului de cristal de 1 MHz până la 1953.125 Hz. Această frecvență este necesară pentru a lucra cu alte noduri de dispozitiv.

Aplicație K176IE5 cip vă permite să efectuați pe ea două chiuretă independente cu coeficienți relativ mari de diviziune și reduce semnificativ numărul de locuințe de separatoare de frecvență. Astfel, dacă este utilizat în acest caz, cu factor de scalare cip n = 10 (K176IE4); Aceasta ar avea nevoie de două carcase divizor de tensiune invertor de frecvență - și trei blocuri în al doilea separator.

Frecvența maximă de ieșire a invertorului este fMaKC = fgen / n = 1 000000/64 = 15625 Hz. Factor de conversie de 10 kHz / B se realizează prin selectarea un astfel de coeficient câștig DCA, astfel încât atunci când sunt aplicate la intrarea convertorului de tensiune 1 la frecvența de ieșire a fost de 10 kHz.

În cazul general de calcul al traductorului produc împreună cu contor, care este conectat la ieșirea convertorului, ca date de intrare pentru calcul, în plus față de generatorul de frecvență, sunt contor interval de măsurare capacitate și durata Tmeas. Sub metru capacitance în acest caz, a înțeles numărul de impulsuri care pot fi furnizate la contorul la umplerea completă. Măsurarea intervalului tI3M - timp în care impulsurile de ieșire de la convertorul la intrarea contorului. Tmeas La finalizarea procesului de măsurare se încheie, iar rezultatul său este eliberat de contorul la dispozitivul de afișare.

Frecvența oscilatorului de cristal poate fi orice - de la 10 kHz la 2 MHz. De fapt, pentru tensiunea convertor - frecvența valoarea numerică poate fi nu numai întregi, dar, de asemenea, fracționată.

Când este utilizat ca un divizor de frecvență circuit integrat K176IE5 rezonatoare de cuarț convenabil care funcționează la o frecvență de 16,384 și 32,768 Hz, de la ceasuri electronice. Pe același cip este efectuată și generatorul GI.

Fig. 6. Circuit de tensiune de bord invertor - frecvență

Durata intervalului de măsurare, Tmeas este selectat în intervalul 0.1-0.5. Clipeste digiti peste 1s la măsurarea intervalelor anvelopelor de lucru cu dispozitivul, și la intervale mai mici de 0,2 cu substanțial imperceptibil cu ochiul liber.

La o frecvență de 1MHz oscilator GOP raport divizare divizor este n = 1,000,000 / 15258.8 = 65,5. Pentru a obține valoarea exactă a raportului divizare nu este necesară. Suntem luați n = 64, care vă permite să se aplice pentru o divizie a șase biți.

Avantajul acestui convertor este independența caracteristicilor sale de cele mai multe elemente. Stabilitatea circuitului atât de mare încât o schimbare în capacitatea de integrarea de mai multe ori okazyvaeg nici un efect asupra frecvenței de ieșire.

Pe rezultatul conversiei nu este afectat, de asemenea, schimbări lente în nivelul tensiunii de prag Un, astfel încât nu există nici un cerințe stricte de stabilitate a circuitelor de integrare și ale dispozitivului de prag. Acesta din urmă se face pe elementul 2I - NU (D1.4),

Principalele surse de eroare sunt instabile tensiune U0 referință de conversie și tensiunea reziduală a deschis tranzistor V6. Pentru a reduce instabilitatea în transmițător U0 D818E utilizat tensiune Zener cu coeficient de temperatură minimă. Pentru a reduce tensiunea reziduală V6 este selectat tip tranzistor KT342B colector de joasă tensiune de saturație - emițător. Acesta funcționează bine aici și tranzistor K.T312V.

Detalii. Tranzistorul V5 poate fi orice tip de conductivitate de siliciu p-n-p cu baza de tensiune - tensiune emițător de cel puțin 4, de exemplu, KT343, K.T347, KT363 (cu orice denumiri litere). Rezistențe rl, R2, R6, R17 tip BLP, rezistențe R8 - R10, R14 SDR-16 tip, altele - tip MLT. Condensatori KT, KM, sau K22-U, tip condensatori electrolitici K50-6. Planșetă de circuit invertor și amplasarea componentelor add-on sunt prezentate în Fig. 6.

Pentru a regla fin convertorul voltmetru digital necesar, contor de frecvență și osciloscop. Pentru a testa eficiența invertorul jumperi conectate 3 și 6 conector HZ instalarea convertor de conversie o tensiune de curent continuu în modul de frecvență.

La ieșirea convertorului conectat frecvența. Furnizat la intrare o tensiune de +0,5 V. In stadiile finale ale traductorului trebuie stabilite proces oscilatoriu. Utilizarea osciloscopului browsing puncte caracteristice în diagrama (vezi. Fig. 4).

Pentru a stabili condițiile termice ale elementelor de reglare trebuie să se facă după 15 - încălzire 20 min. Conectați intrare A la comun autobuz, ieșire de depanare rezistor R11 conectat la circuitul de ieșire A1 și, de asemenea, este conectat la magistrala 0V.

La ieșirea invertorului este setat „zero“ frecvență, care este conectat la borna 7 osciloscop cip A2, unde se observă tensiune sawtooth. Atunci când se rotește motorul de reglare rezistor R14 pentru a crește frecvența de o parte, celelalte - scade și la un anumit pauze regulamente. Sub rata „zero“ se referă la rata minimă susținută, care poate fi stabilită printr-un rezistor R14. În practică, este setat la 0,5 - 2 Hz, adică perioada de oscilație una este de 0,5 - .. 2. Reducerea de conectare a unui rezistor R11, repetați setarea „zero“ de frecvență (doar acum prin rezistorul R10). Este apoi alimentat la intrare o tensiune de curent continuu de +1 V, valoarea exactă care este controlat de un voltmetru digital conectat la intrarea unui invertor cu un rezistor R8 setați frecvența de ieșire a invertorului de 10.000 Hz. În cazul în care limitele de control nu sunt suficiente, ridica rezistența rezistorului R6.

Pentru a testa liniaritatea conversie tensiune în gama de frecvențe de la 0 la 1V la intrarea invertorului conectat două impedanță variabilă rezi- Stora 1 - 2.2 ohmi. Tensiunea masurata este aplicat mai întâi la primul rezistor, apoi cepul intermediar la al doilea, și în cele din urmă de la mijlocul vmvoda doilea traductor de intrare. Acest lucru permite instalarea mai precisă a tensiunii necesare la intrarea convertorului.

ajustat grosieră primul rezistor și a doua valoare de tensiune urmează lin la intrarea convertizorului: 0, 10, 25, 50, 100 mV și vâlcelei? la fiecare 100 mV la 1000 mV. Pentru fiecare tensiune de intrare corespunzătoare este înregistrată și frecvența de ieșire este reprezentată grafic. În cazul în care neliniaritatea de conversie de peste 0,02%, trebuie repetată de ajustare.

În cazul în care temperatura mediului ambiant de la normal (+ 20 ° C) până la 10 ° C neliniaritatea conversie este crescut cu 0,02 - 0,03%. Astfel, neliniaritatea generală de conversie poate ajunge la 0,05%.