Click here to load reader

Convertor Frecventa - Tensiune

  • View
    379

  • Download
    9

Embed Size (px)

Text of Convertor Frecventa - Tensiune

FACULTATEA DE TRANSPORTURI, TELECOMENZI SI ELECTRONICA IN TRANSPORTURI

PROIECT CIAConvertor frecventa - tensiune

Profesor indrumator: STAN VALENTIN Student : MANEA IONUT-MIHAI

Grupa: 8313

Cuprins

Tema proiectului Descriere si moduri de utilizare Consideratii teoretice Schema electrica Schema bloc Descriere componente Lista de componente si calcul economic Cablaj Simulare Bibliografie

2

Tema proiectuluiSa se proiecteze un convertor frecventa-tensiune care sa primeasca un semnal dreptunghiular de intrare cu nivelele 0 - 5V si factor de umplere 50%. Frecventa acestuia trebuie sa fie intre 500Hz si 12 kHz si corespunzator acestui interval de frecventa la iesire va aparea un interval de tensiune -5V - +5V.

Descriere si moduri de utilizareElementele de automatizare, ca de altfel i multe alte elemente cunoscute n tehnic, cuprind n structura lor unul sau mai multe subelemente de convertire, adic de transformare a unei mrimi n alt mrime, dependent de aceasta. n automatic, noiunea de convertor este atribuit unor subelemente realizate fie sub o form independent, fie incluse n structura unor elemente complexe (traductoare, regulatoare etc.) i care au, de exemplu, rolul de a transforma un semnal unificat electric ntr-un semnal unificat pneumatic (convertor electropneumatic), sau o mrime analogic ntr-una numeric (convertor analog-numeric) etc. n scopul msurrii mrimilor fizice ce intervin ntr-un process tehnologic, este necesar de obicei convertirea (,,traducerea) acestora n mrini de alt natur fizic care pot fi introduse cu uurin ntr-un circuit de3

automatizri (de exemplu, o temperatur poate s influeneze un circuit de automatizri numai dac este convertit (tradus) ntr-o tensiune electric proporional sau dependent de temperatura respectiv). Convertoare de frecven-tensiune (FVC), sunt utilizate n instrumente de msurare digitale, sisteme de date i msurare, etc, trebuie s fie fiabile, rapide, simple fiabile si simplu de ajustat.

Consideratii teoreticeFronturile semnalului de la intrarea in circuit sunt transformate in impulsuri a caror forma este prezentata in figura simularii. Latimea acestora poate fi ajustata prin valoarea constantei de timp a circuitului derivator =R*C. Circuitul de derivare este un circuit trece sus care atunci cand este atacat de un semnal dreptunghiular produce impulsuri ascutite (spike-uri) de inalta frecventa. Figura 1 prezinta un derivator R-C. Condensatorul C permite trecerea componentelor de frecventa inalta prin el. Apoi condensatorul incepe sa se incarce pana la 5 V.5 V

Figura 1 In cazul in care constanta de timp (produsul dintre R si Q este mica in comparatie cu durata palierului, condensatorul se va incarca mult mai repede decat se va produce sosirea urmatorului front. Cand condensatorul este complet incarcat, tensiunea pe rezistenta, adica tensiunea de iesire, este zero. Frontul cazator reprezinta o cadere de 5 V care fiind de frecventa mare, va trece prin condensator aducand tensiunea de iesire la -5 V. Condensatorul4

incepe apoi sa se incarce la -5 V si datorita constantei mici de timp, el va fi complet incarcat, cu iesirea ajungand la zero, mult inaintea sosirii urmatorului front de frecventa inalta si asa mai departe. Integratorul este un filtru trece jos. Figura 2 arata un integrator R-C. Constanta de timp este = R * C. La primul front crescator de la intrare condensatorul incepe sa se incarce la +5 V. In cazul in care constanta de timp a circuitului este mare in comparatie cu perioada semnalului de intrare, frontul cazator soseste cu mult inaintea incarcarii complete a condensatorului . Frontul cazator va incerca sa incarce condensatorul in sens negativ. Din nou, datorita constantei mari de timp, frontul crescator va sosi inaintea incarcarii complete a condensatorului si asa mai departe. Forma de unda de la iesire va fi prin urmare triunghiulara, avnd o amplitudine mic n comparaie cu intrarea, sau in cazul constantelor mari de timp semnalul de la iesire poate fi considerat o tensiune continua.

Figura 2 Efectul unei constante de timp mici este prezentat in Figura 2. De remarcat ca atat pentru derivator cat si pentru integrator, constanta de timp trebuie comparata cu perioada semnalului de intrare. O constanta de timp de 100 s, de exemplu, este lunga dac o comparam cu un semnal, sa zicem de 5 s (frecventa de intrare de 200 kHz), dar este scurta daca o raportam la un semnal de intrare cu perioada de 5 ms (frecventa de intrare de 200 Hz). Circuitele monostabile sunt circuite basculante cu o singura stare stabila si cu o stare cvasistabila. Trecerea in starea cvasistabila se realizeaza sub actiunea unei comenzi exterioare, iar revenirea se face dupa un anumit timp. Durata starii cvasistationare este data de circuitul extern de temporizare format dintr-un grup RC. Stabilitatea acestei durate este una din cerintele principale impuse unui monostabil.

5

Schema electrica

Schema bloc

Sursa de tensiune A

Convertor tensiune-frecventa

Descriere componenteC1 este un condensator pentru separare in curent continuu. R1 este rezistenta de intrare a convertorului frecventa-tensiune.Este o rezistenta de pull-down .Rolul acesteia fiind sa tina intrarea in convertor la

LM3586

Sarcina

pragul de 0V , pentru ca intrarea in poarta CMOS sa nu intre in HZ Poarta CMOS are impedanta mare de intrare , o limitam la 100 k. U1 :A este o poarta SI-NU Trigger Schmidt. Are rol de formator de impulsuri care scoate la iesire numai semnal dreptunghiular indiferent de forma semnalului de intrare. C2 este un condensator cu rol de filtru pe tensiunea de alimentare U3 :A este un monostabil cu intrarea pe front negativ (se putea si pe front pozitiv). El genereaza un impuls cu latime data de constanta RC. RC se calculeaza pentru a avea o constanta de timp mult mai mica decat frecventa de masurat. C3 si impulsului). RV1 determina temporizarea monostabilului (latimea

R2 si C4 au rol de integrare a impulsurilor de la iesirea Q a monostabilului. U2a este un repetor separator pentru convertorului avand impedanta mare de intrare. asigurarea liniaritatii

U2 :B este un amplificator operational cu rol de deplasare de nivel si amplificare. R3 este rezistenta de intrare in U2 :B. RV3 este un semireglabil care determina amplificarea lui U2 :B. R4, R5 si RV2 determina nivelul de iesire in lipsa semnalului, deplasare de nivel.

Derivatorul (C1 si R1) are rolul de aplicare impulsuri scurte pe intrarea monostabilului. Monostabilul (U3:A) scoate un semnal de perioada fixa indiferent de frecventa de intrare si doar modifica factorul de umplere in functie de frecventa de intrare.7

Integratorul (R2 si C4) integreaza semnalul furnizat de monostabil rezultand o tensiune continuu variabila cu frecventa de intrare. AO U2 :A este un repetor cu rolul de a nu influenta incarcarea si descarcarea condensatorului C4. AO U2 :B modifica tensiunea la iesire intre pragurile stabilite.

Lista componentec1 = 1nF / 16V nepolarizat c2 = 100uF / 16V electrolitic c3 = 22nF / 16V nepolarizat c4 = 1uF / 16V electrolitic r1 = 100k / 0,25W r2 = 10k / 0,25W r3 = 20k / 0,25W r4 = 15k / 0,25W r5 = 15k / 0,25W rv1 = 100k / 0,25W liniar rv2 = 2k / 0,25W liniar rv3 = 200k / 0,25W liniar u1a = 1/4 MMC4093 u2 = LM358 u3a = 1/2 MMC4098

Cost componente 35 RON8

CablajAmplasare componente :

Vedere BOTTOM :

9

Vedere 3D :

Simulare

- semnalul de intrare (J1) - semnalul de iesire din derivator (U1A) - semnalul de iesire din monostabil (U3A) - semnalul de iesire din integrator

10

Semnalul de la iesirea integratorului are aceeasi evolutie in timp ca si semnalul de la iesirea intregului circuit daca frecventa de la intrare nu se modifica. Variatia frecventei de intrare in raport cu tensiunea de iesire :

5V 0V + 5V

0V

- 5V

500 Hz

1kHz 2kHz 3kHz 4kHz5kHz6kHz7kHz8kHz9kHz

10kH 11k 12kH z Hz z

Bibliografie1.

www.alldatasheet.com www.st.com

2.

11

Search related