Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Частотный преобразователь самодельный


РадиоКот :: Частотный преобразователь

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Защита и контроль >

Частотный преобразователь

Всем здравствуйте. Вот решил написать статейку про асинхронный привод и преобразователь частоты, который я изготавливал. Моему товарищу надо было крутить пилораму, и крутить хорошо. А сам я занимался импульсной электроникой и сразу предложил ему частотник. Да, можно было купить фирмовый преобразователь, и мне приходилось с ними сталкиваться, параметрировать, но захотелось своего, САМОДЕЛАШНОГО! Да и привод циркулярки к качеству регулирования скорости не критичен, только вот к ударным нагрузкам и к работе в перегрузе должен быть готов. Также максимально-простое управление с помощью пары кнопок и никаких там параметров.

 Основные достоинства частотнорегулируемого привода (может для кого-то повторюсь):

 Формируем из одной фазы 220В полноценные 3 фазы 220В со сдвигом 120 град., и имеем полный вращающий момент и мощность на валу.

 Увеличенный пусковой момент и плавный пуск без большого пускового тока

 Отсутствует замагничивание и лишний нагрев двигателя, как при использовании конденсаторов.

 Возможность легко регулировать скорость и направление, если необходимо.

 Вот какая схемка собралась:

 3-фазный мост на IGBT транзисторах c обратными диодами (использовал имеющиеся G4PH50UD) управляется через оптодрайвера HCPL 3120 (бутстрепная схема запитки) микроконтроллером PIC16F628A. На входе гасящий конденсатор для плавного заряда электролитов DC звена. Затем его шунтирует реле и на микроконтроллер одновременно приходит логический уровень готовности. Также имеется триггер токовой защиты от к.з. и сильной перегрузки двигателя. Управление осуществляют 2 кнопки и тумблер изменения направления вращения.

Силовая часть мною была собрана навесным монтажом. Плата контроллера отутюжина вот в таком виде: 

 

Параллельные резисторы по 270к на проходных затворных конденсаторах (забыл под них места нарисовать) припаял сзади платы, потом хотел заменить на смд но так и оставил.

 Есть внешний вид этой платы, когда уже спаивал:

 С другой стороны

 

Для питания управления был собран типовой импульсный обратноходовой (FLAYBACK) блок питания.

Его схема:

 Можно использовать любой блок питания на 24В, но стабилизированный и с запаздыванием пропадания выходного напряжения от момента пропажи сетевого на пару тройку секунд. Это необходимо чтобы привод успел отключиться по ошибке DC. Добивался установкой электролита С1 большей ёмкости. 

Теперь о самом главном...о програме микроконтроллера. Программирование простых моргалок для меня сложности не представляло, но тут надо было поднатужить мозги. Порыскав в нете, я не нашёл на то время подходящей информации. Мне предлагали поставить и специализированные контроллеры, например контроллер фирмы MOTOROLA MC3PHAC. Но хотелось, повторюсь, своего. Принялся детально разбираться с ШИМ модуляцией, как и когда нужно открыть какой транзистор... Открылись некие закономерности и вышел шаблон самой простой программы отработки задержек, с помощью которой можно выдать удовлетворительно синусовую ШИМ и регулировать напряжение. Считать ничего контроллер конечно не успевал, прерывания не давали что надо и поэтому я идею крутого обсчёта ШИМ на PIC16F628A сразу отбросил. В итоге получилась матрица констант, которую отрабатывал контроллер. Они задавали и частоту и напряжение. Возился честно скажу, долго. Пилорама уже во всю пилила конденсаторами, когда вышла первая версия прошивки. Проверял всю схему сначала на 180 ватном движке вентиляторе. Вот как выглядела "экспериментальная установка":

 

 Первые эксперименты показали, что у этого проекта точно есть будущее.

 

Программа дорабатывалась и в итоге после раскрутки 4кВТ-ного движка её можно было собирать и идти на лесопилку.

Товарищ был приятно удивлён, хоть и с самого начала относился скептически. Я тоже был удивлён, т.к. проверилась защита от к.з. (случайно произошло в борно двигателя). Всё осталось живо. Двигатель на 1,5кВт 1440об/мин легко грыз брусы диском на 300мм. Шкивы один к одному. При ударах и сучках свет слегка пригасал, но двигатель не останавливался. Ещё пришлось сильно подтягивать ремень, т.к. скользил при сильной нагрузке. Потом поставили двойную передачу.

Сейчас ещё дорабатываю программу она станет еще лучше, алгоритм работы шим чуть сложнее, режимов больше, возможность раскручиваться выше номинала...а тут снизу та самая простая версия которая работает на пиле уже около года.

Её характеристики:

Выходная Частота: 2,5-50Гц, шаг 1,25Гц; Частота ШИМ синхронная, изменяющаяся. Диапазон примерно 1700-3300Гц.; Скалярный режим управления U/F, мощность двигателя до 4кВт.

Минимальная рабочая частота после однократного нажатия на кнопку ПУСК(RUN) - 10Гц.

При удержании кнопки RUN происходит разгон, при отпускании частота остаётся та, до которой успел разогнаться. Максимальная 50Гц- сигнализируется светодиодом. Время разгона около 2с.

Светодиод "готовность" сигнализирует о готовности к запуску привода. 

Реверс опрашивается в состоянии готовности.

Режимов торможения и регулирования частоты вниз нет, но они в данном случае и не нужны.

При нажатии Стоп или СБРОС происходит остановка выбегом.

На этом пока всё. Спасибо, кто дочитал до конца.

 

 

 

 

 

 

Файлы:
Программа ШИММ1.0r для PIC16F628(A)
Плата управления в SPLANe

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

2 Объяснение простых схем преобразователя напряжения в частоту

Схема преобразователя напряжения в частоту преобразует пропорционально изменяющееся входное напряжение в пропорционально изменяющуюся выходную частоту.

В первой конструкции используется микросхема IC VFC32, которая представляет собой усовершенствованное устройство преобразования напряжения в частоту от BURR-BROWN, специально разработанное для получения чрезвычайно пропорциональной частотной характеристики подаваемому входному напряжению для заданного применения схемы преобразователя напряжения в частоту.

Как работает устройство

Если входное напряжение изменяется, выходная частота следует этому и изменяется пропорционально с большой степенью точности.

Выход ИС выполнен в виде транзистора с открытым коллектором, которому просто требуется внешний подтягивающий резистор, подключенный к источнику 5 В, чтобы выход был совместим со всеми стандартными устройствами CMOS, TTL и MCU.

Можно ожидать, что выходной сигнал этой ИС будет устойчивым к шумам и с превосходной линейностью.

Полный диапазон преобразования выходного сигнала определяется включением внешнего резистора и конденсатора, размеры которых могут быть изменены для получения достаточно широкого диапазона отклика.

Основные характеристики VFC32

Устройство VFC32 также имеет функцию работы противоположным образом, то есть его можно настроить для работы как преобразователь частоты в напряжение с аналогичной точностью и эффективностью. Об этом мы подробно поговорим в следующей статье.

ИС может поставляться в различных упаковках, которые могут удовлетворить потребности вашего приложения.

На первом рисунке ниже показана стандартная конфигурация схемы преобразователя напряжения в частоту, где R1 используется для настройки диапазона обнаружения входного напряжения.

Включение обнаружения полной шкалы

Резистор 40 кОм может быть выбран для получения обнаружения входного сигнала полной шкалы от 0 до 10 В, другие диапазоны могут быть достигнуты простым решением следующей формулы:

R1 = Vfs / 0.25 мА

Предпочтительно R1 должен быть типа MFR для обеспечения повышенной стабильности. Регулируя значение R1, можно уменьшить доступный диапазон входного напряжения.

Для достижения регулируемого выходного диапазона FSD вводится диапазон C1, значение которого может быть соответствующим образом выбрано для назначения любого желаемого диапазона преобразования выходной частоты, здесь, на рисунке, он выбран, чтобы дать шкалу от 0 до 10 кГц для входного диапазона от 0 до 10 В. ,

Однако следует отметить, что качество C1 может напрямую влиять на линейность или точность вывода, поэтому рекомендуется использовать конденсатор высокого качества.Тантал, возможно, станет хорошим кандидатом для этого типа области применения.

Для более высоких диапазонов порядка 200 кГц и выше можно выбрать конденсатор большего размера для C1, в то время как R1 можно установить на 20 кОм.

Соответствующий конденсатор C2 не обязательно влияет на работу C1, однако значение C2 не должно выходить за заданный предел. Значение для C2, как показано на рисунке ниже, не следует понижать, хотя увеличение его значения выше этого может быть нормальным

Частотный выход

Распиновка частот IC внутренне сконфигурирована как транзистор с открытым коллектором, который означает, что выходной каскад, подключенный к этому выводу, будет испытывать только понижающееся напряжение / ток (низкий логический уровень) для предложенного преобразования напряжения в частоту.

Чтобы получить переменную логическую реакцию вместо ответа только на «понижающийся ток» (низкий логический уровень) от этой распиновки, нам необходимо подключить внешний подтягивающий резистор с питанием 5 В, как показано на второй схеме выше.

Это обеспечивает поочередно изменяющийся логический высокий / низкий отклик в этой распиновке для подключенного каскада внешней схемы.

Возможные применения

Описанная схема преобразователя напряжения в частоту может использоваться для многих конкретных приложений пользователя и может быть настроена для любых соответствующих требований.Одним из таких приложений может быть создание цифрового измерителя мощности для записи потребления электроэнергии для данной нагрузки.

Идея состоит в том, чтобы подключить резистор измерения тока последовательно с рассматриваемой нагрузкой, а затем интегрировать развивающийся ток на этом резисторе с описанной выше схемой преобразователя напряжения в частоту.

Поскольку ток, нарастающий через чувствительный резистор, будет пропорционален потребляемой нагрузке, эти данные будут точно и пропорционально преобразованы в частоту с помощью описанной схемы.

Преобразование частоты может быть дополнительно интегрировано со схемой частотомера IC 4033 для получения цифровых откалиброванных показаний потребления нагрузки, и это может быть сохранено для будущей оценки.

Предоставлено: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) Использование IC 4151

Следующая высокопроизводительная схема преобразователя частоты в напряжение построена на основе нескольких компонентов и ИС на основе коммутационной схемы. При значениях деталей, указанных на схеме, коэффициент преобразования достигается с линейной характеристикой прибл.1%. При подаче входного напряжения от 0 до 10 В оно преобразуется в пропорциональную величину выходного напряжения прямоугольной формы от 0 до 10 кГц.

С помощью потенциометра P1 можно настроить схему так, чтобы входное напряжение 0 В генерировало выходную частоту 0 Гц. Компонентами, отвечающими за фиксацию частотного диапазона, являются резисторы R2, R3, R5, P1 вместе с конденсатором C2.

Применяя формулы, показанные ниже, можно преобразовать отношение напряжения к частоте преобразования, чтобы схема работала очень хорошо для нескольких уникальных приложений.

При определении произведения T = 1.1.R3.C2 вы должны убедиться, что оно всегда меньше половины минимального периода вывода, что означает, что положительный выходной импульс всегда должен быть минимальным, как и отрицательный.

f0 / Uin = [0,486. (R5 + P1) / R2. R3. C2]. [кГц / В]

T = 1,1. R3. C2

О Swagatam

Я инженер-электроник (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем сайта: https: // www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

2 Простые проекты преобразователя света в частоту для преобразования света в импульсы

В этой статье мы увидим, что такое схема преобразователя света в частоту, как она работает, как ее использовать в проекте и ее характеристики.

Независимо от того, к какой категории вы принадлежите, профессионалу, любителю, инженеру или студенту, модульные компоненты всегда сокращают половину нашей головной боли при проектировании схем.

Они устраняют необходимость в разработке специальных схем и снижают затраты.Одним из таких модульных компонентов является преобразователь света в частоту TSL235R.

Что такое преобразователь света в частоту (TSL235R)?

Этот модульный компонент представляет собой интегральную схему, которая преобразует силу света в частоту с коэффициентом заполнения 50%.

Интенсивность и частота света пропорциональны.

Когда усиливается окружающая или какая-либо внешняя освещенность, выходная частота увеличивается, и наоборот.

TSL235R - устройство на трех ножках, внешне очень похоже на транзистор с полупрозрачным корпусом.

Он бывает двух видов: для поверхностного монтажа и для обычного монтажа на печатной плате.

Основным преимуществом этой ИС является то, что для генерации частоты не требуется никаких внешних компонентов; он может быть напрямую связан с любым микроконтроллером или микропроцессором.

Имеет крохотную выпуклую линзу перед модулем для фокусировки света, а задняя сторона плоская. Он очень чувствителен, так как обнаруживает крошечные изменения света.

Обзор спецификаций:

TSL235R может получать питание от 2.От 7 В до 5,5 В (номинальное напряжение 5 В).

Он имеет широкий диапазон светового отклика от 320 до 1050 нм, который охватывает от ультрафиолетового до видимого света. Он имеет рабочую температуру от -25 градусов по Цельсию до +70 градусов по Цельсию.

Имеет температурный коэффициент 150 ppm на градус Цельсия. Максимальная частота, которую он может передавать, составляет 100 кГц, а минимальная частота находится в диапазоне нескольких 100 Гц.

Выходной рабочий цикл строго откалиброван на 50%. Его длина составляет 19,4 мм, включая клемму и 4 шт.Ширина 6 мм.

Конденсатор в диапазоне от 0,01 мфд до 0,1 мфд должен быть подключен к его клемме источника питания, а конденсатор и TLS235R должны быть замкнуты насколько возможно.

Как это работает?

Он объединяет два компонента: кремниевый фотодиод и преобразователь тока в частоту (CFC). CFC - это схема, которая преобразует текущий параметр в частотный.

Ток, протекающий через фотодиод, пропорционален силе света.

Преобразователь тока в частоту (CFC) измеряет величину тока, протекающего через фотодиод.

Когда ток через фотодиод увеличивается; CFC повышает его частоту, и наоборот, тоже верно. Таким образом мы получаем косвенное преобразование света в частоту.

Как и где им пользоваться?

Вы можете использовать TSL235R там, где вы работаете с любым проектом, основанным на освещении, например:

· Вы можете использовать его для измерения интенсивности окружающего освещения, например, люксметр.

· Вы можете соединить светодиод и TSL235R для цепи обратной связи в инверторе, где требуется стабилизация выхода независимо от подключенной нагрузки.

· Может использоваться в детекторе движения, где можно обнаружить любое изменение интенсивности света.

· Может использоваться в системе безопасности.

· Может использоваться в автоматической системе уличного освещения, где падение частоты может быть обнаружено микроконтроллером и инициировано выходом.

Вот иллюстрация, как взаимодействовать с микроконтроллером

Приложения неограниченны, когда начинаете играть с ним и понимаете правильно.

Преобразователь света в частоту с использованием IC 555

Аналогичная схема может быть получена при использовании IC 555, подключенного в нестабильном режиме с одним из резисторов, замененных на LDR, как показано ниже:

Конденсатор C1 могут быть заменены другими значениями для получения других наборов частотных диапазонов в соответствии со спецификациями приложения.

Вывод 3 микросхемы IC 555 может быть интегрирован в любую желаемую внешнюю нагрузку или схему, в случае, если требуется TTL-совместимый выход, убедитесь, что на IC 555 подается точное напряжение 5 В.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете общаться с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Преобразователь частоты

Нажмите, чтобы перезагрузить страницу с уникальным веб-адресом для добавления в закладки или обмена текущими настройками

✕ очистить настройки

К сожалению, здесь не удалось отобразить графику, потому что ваш браузер не поддерживает холст HTML5.

Сопутствующие инструменты

Руководство пользователя

Этот инструмент преобразования преобразует значение частоты в различные единицы измерения и отображает шкалу преобразования, связанную с преобразованным значением.

Частота используется для измерения физических действий, которые являются циклическими по своей природе, которые следуют шаблону, который повторяется много раз, например, колебаниям и вращательным движениям.

Частота обычно определяется как количество циклов, завершенных за единичный период времени, где единица СИ для частоты, которая является герцами, равна 1 циклу в секунду.

При вращательном движении используются другие единицы измерения, такие как обороты в минуту (об / мин), радианы в секунду (рад / с) и градусы в минуту (град / мин).

Частотные приложения

Частота измеряется во многих приложениях, включая:

  • Звуковые волны
  • Электромагнетизм
  • Электричество
  • Световые волны
  • Резонанс
  • Вращательное движение
Коэффициенты преобразования

Этот инструмент преобразования частоты использует следующие единицы частоты, преобразованные в герцы (единицы СИ для частоты):

  • аттогерц (аГц) - 1 x 10 -18 Гц
  • фемтогерц (fHz) - 1 x 10 -15 Гц
  • пикогерц (пГц) - 1 x 10 -12 Гц
  • наногерц (нГц) - 0.000000001 Гц
  • микрогерц (мкГц) - 0,000001 Гц
  • миллигерц (мГц) - 0,001 Гц
  • сантигерц (кГц) - 0,01 Гц
  • децигерц (dHz) - 0,1 Гц
  • герц (Гц) - 1 Гц
  • декагерц (даГц) - 10 Гц
  • гектогерц (Гц) - 100 Гц
  • килогерц (кГц) - 1000 Гц
  • мегагерц (МГц) - 1000000 Гц
  • гигагерц (ГГц) - 1000000000 Гц
  • терагерц (ТГц) - 1 x 10 +12 Гц
  • петагерц (PHz) - 1 x 10 +15 Гц
  • эксагерц (EHz) - 1 x 10 +18 Гц
  • об / час (об / ч) - 2.7 x 10 -4 Гц
  • об / мин (об / мин) - 0,016 Гц
  • об / сек (об / с) - 1 Гц
  • радиан / час (рад / час) - 4,420970641… x 10 -5 Гц
  • радиан / мин (рад / мин) - 2,652582385… x 10 -3 Гц
  • радиан в секунду (рад / с) - 0,1591549431… Гц
  • град / час (град / час) - 7,716049382 x 10 -7 Гц
  • градуса / минуту (град / мин) - 4,629 x 10 -5 Гц
  • град / сек (град / сек) - 2.7 x 10 -3 Гц
.

Смотрите также