Conversor voltaje a frecuencia

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Universidad tecnológica de Querétaro

Voluntad ● Conocimiento ● Servicio

INGENIERIA EN TECNOLOGIAS DE
AUTOMATIZACION

MATERIA:

OPTATIVA II

PROYECTO:

CONVERTIDOR DE TENSION A FRECUENCIA

ALUMNO:

URIEL SÁNCHEZ HERNÁNDEZ

GRUPO:

ITA-8

Santiago de Querétaro, Qro. Octubre de 2011

1.- IntroducciónConvertidor de Tensión a Frecuencia utilizando el integrado LM331, el cual es capaz de convertir una señal analógica a una serie de pulsos, el rango en el cual funcionara nuestro convertidor será que a la entrada se tendrá de 1 a 5 Volts, teniendo a su salida de 1 a 5 KHz.

El proyecto consiste en el diseño electrónico, simulación del circuito a implementación del mismo para verificar sufuncionamiento. Por otro lado se realiza el diseño del PCB para poder implementarlo y por último realizar las pruebas para poder comprobar el correcto funcionamiento de nuestro convertidor de Tensión a Frecuencia.

2.- Objetivo

Realizar un convertidor de Tensión a Frecuencia con una salida de 1 a 5 KHz en un intervalo de entrada de tensión de 1 a 5 V.

3.- Marco teórico

Convertidor de Voltaje –Frecuencia y Frecuencia – Tensión

La función de un convertidor tensión – frecuencia es:

Convertir una señal analógica a una serie de pulsos. La principal aplicación de este dispositivo es la implementación en una manera muy sencilla de una conversión analógica a digital. La razón para realizar este tipo de conversión es que resulta más fácil transmitir y decodificar con precisión una seriede pulsos que una señal analógica, sobre todo, si la distancia a la que se debe transmitir la señal es larga y ruidosa.

La aplicación mas común de los convertidores frecuencia – tensión está dada en la medición de velocidad de motores donde una serie de pulsos es proporcional a la velocidad del motor, es transformada en una señal analógica para ser medida y quizás también utilizada para realizarun control de la velocidad.

Usualmente los convertidores tensión – frecuencia tiene especificaciones estrictas, las especificaciones necesarias para una buena conversión son:

a) Bajo error de linealidad (desviación de la recta de proporcionalidad V = k F), en general menor al 0.1 %.

b) Precisión y estabilidad (con la temperatura y variaciones de la tensión de alimentación) en elfactor de escala k de la conversión.

Convertidor LM331

El convertidor LM331 es un integrado de gran versatilidad que puede operar con fuente simple y con errores aceptables en el rango de 1 Hz a 10 KHz.

Está pensado para realizar tanto la conversión tensión – frecuencia, como para la conversión frecuencia – tensión. En la figura 1 se muestra el diagrama interno del integrado LM331.Figura 1.- Diagrama interno LM331

El dispositivo consta de una referencia de tensión (Band-gap) de 1,9V muy estable térmicamente y que trabaja bien en un amplio rango de tensiones de alimentación que va desde 4V a 40V.

La tensión de referencia se copia en el pin 2 mediante un AO que se encuentra realimentado negativamente a través de la juntura B-E de Q1. De esta forma, la corriente de referenciaque sale por el pin 2 viene dada por I = 1,9V/ Rs, siendo Rs la resistencia externa conectada en este pin. Esta corriente I se copia mediante un espejo de corriente de precisión y se envía a una llave (SW) que se conectara con la salida (pin 1) o se derivara a masa dependiendo del estado en la salida Q del F-F.

Este último es un F-F RS asincrónico y esta comandado por dos comparadoresformados por AO2 y AO3; el primero seteara el F-F cuando la tensión en el pin 7 sea mayor o igual a la del pin 6 y el segundo reseteara el F-F cuando la tensión en el pin 5 alcance 2/3 de Vcc. A la vez que se resetea el F-F, al estar Q negado en estado alto, se satura Q2 y se conecta el pin 5 a masa, con lo que el AO3 conmuta nuevamente y R vuelve a cero.

En el caso que S siga en estado alto (V7...
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