Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Prosty przetwornik napięcie-częstotliwość

Article Image
Elmax
Przesłanie analogowego sygnału na duże odległości stanowi poważny problem. Rozwiązaniem jest przetworzenie informacji analogowej na inną postać. Jeśli sygnałem wejściowym, pochodzącym z jakiegoś czujnika jest napięcie, można wykorzystać koncepcję przetwornika napięcie-częstotliwość. Tak pozyskany sygnał ma nadal postać analogową.

Jednak jego transmisja jest łatwiejsza, gdyż podlega mniejszej degradacji, mniejszym zniekształceniom. Odwrotna konwersja jest równie prosta, a jeśli przetworniki po obu stronach linii transmisyjnej wykazują liniowość, to odzyskany sygnał jest wierną kopią sygnału na wejściu. Dodajmy, iż koncepcja ta zdaje egzamin o ile sygnał wejściowy nie wykazuje dużej dynamiki, tzn. nie podlega szybkim zmianom (od Red. EdW: czyli ograniczony jest w widmie częstotliwości). Konwersja napięcie-częstotliwość zdaje egzamin niezależnie, czy transmisja jest w postaci bezprzewodowej, kablową linią transmisyjną (współosiową lub skrętką), czy też światłowodem. Potrzeba zatem dwóch przetworników VFC napięcie-częstotliwość i FVC częstotliwość-napięcie. W obu przypadkach można wykorzystać rozwiązanie w oparciu o pętlę fazową PLL (Phase Locked Loop).

Bieżący projekt to oryginalne rozwiązanie wykorzystujące tanie i dostępne elementy elektroniczne. Fotografia powyżej pokazuje prototyp autora zmontowany na uniwersalnej płytce stykowej.

Należy zwrócić uwagę, iż w tym przypadku istotne jest źródło zasilania. Koniecznie dobrze stabilizowany zasilacz +5 VDC. Schemat nie zawiera wiele elementów, a sercem jest już sędziwy układ scalony HEF4046B. To specjalizowany układ pętli fazowej PLL w technologii CMOS. Element ten zadowala się niewielką mocą zasilania i zawiera wszystkie bloki funkcjonalne konieczne do wykonania pętli PLL. Najistotniejszy jest generator przestrajany napięciem VCO (Voltage Controlled Oscillator) oraz komparator fazy niezbędny w układzie pracującym w zamkniętej pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego. Generator wytwarza przebieg prostokątny o pięćdziesięcio-procentowym współczynniku wypełnienia. Może on pracować w szerokim zakresie częstotliwości, ponieważ ustalają ją zewnętrzne elementy aplikacji układu scalonego. Tu zastosowano C1 o pojemności 100 nF oraz R1=10 kΩ, co daje zakres pracy oscylatora o zera do ok. 1 kHz. Wyjście oscylatora jest dostępne na wyprowadzeniu 4 układu scalonego, co wyprowadzono na złącze CON3. Sygnałem wejściowym jest napięcie DC doprowadzone do nóżki nr 9, gdzie dla wygody zastosowano złącze CON1. Trzecie złącze oznaczone CON2 zastosowano dla źródła zasilania +5 V. Układ scalony wyposażono w łatwą możliwość przesunięcia (offsetu) częstotliwości podłączając dodatkowy rezystor między wyprowadzenie 12 i masę układu. W zastosowanej aplikacji wg schematu, opcja ta nie jest wykorzystana. W typowych aplikacjach R2 powinien być dużo większej wartości aniżeli R1. Tutaj należy przyjąć, iż jego wartość to nieskończoność. 

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie
Kup teraz
Firma:
Tematyka materiału: Przesłanie analogowego sygnału na duże odległości, przetwornik napięcie-częstotliwość, HEF4046B
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich listopad 2023
Udostępnij
Zobacz wszystkie quizy
Quiz weekendowy
Edukacja
1/10 Jak działa rezystor LDR?
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"