一个仪表热电偶输入频率转换电路

只看该作者 · 2011-4-28 15:33

附件是一个仪表热电偶输入频率转换电路，请高手们帮忙指点其输出频率怎样计算？

2万 · 2011-4-28 20:39

我知道这个原理图的原理，也可以教你如何计算，但是你的图太小，看不清楚。

2万 · 2011-4-28 20:48

测量热电偶的温度，需要知道热电偶的输出电压和冷端的温度。
冷端温度通过二极管的温度电压特性来测量。
模拟开关的COM端输出需要测量的毫伏信号，通过第一个运放缓冲，
通过电阻分压上拉将电压抬高一点，使输入电压永远是正的。
第二个运放是积分电路，和D触发器、三极管、D触发器输出端的电阻分压一起，
使D触发器输出通过电阻分压后的电压，是正比输出频率的。
运放正输入的平均电压是和负输入的直流电压相等的。

2万 · 2011-4-28 20:51

这个电路，你想编程控制的话，没有几个月甚至一年的研究，很难做好的。
需要考虑温度补偿、地线漂移等各种复杂因素。

只看该作者 · 2011-4-29 10:42

gx_huang，非常感谢你的指点。能说的详细点吗？怎样计算呢？我的计算结果和实际输出的频率差别非常大，不知是那个部分算错了。能加Q详细指点吗？QQ：113502346.谢谢

只看该作者 · 2011-4-29 10:43

上面的图用鼠标缩放后会很清楚的。谢谢

2万 · 2011-4-30 11:31

你的图纸，电阻的阻值还真看不懂。
假设：
运放6脚的输入电压为Vin，D触发器5脚的输出高低电压是0V或者5V，D触发器的CLK是Fin，输出频率是Fout，则：
Fout的最大值是Fin/2，当Fout=Fin/2时，D触发器输出方波，运放5脚的平均电平是5V/2*R17/(R16+R17)。
其它还需要说吗？

2万 · 2011-4-30 11:36

也就是说，当Vin＝5V/2*R17/(R16+R17)时，输出频率是Fin/2。
输出频率和输入电压是基本线性变化的。

1万 · 2011-4-30 12:58

我知道这个原理图的原理，也可以教你如何计算，但是你的图太小，看不清楚。
gx_huang 发表于 2011-4-28 20:39

能看清，通过图片链接另行打开就可以。不知道直接贴行不行…

1万 · 2011-4-30 13:00

感觉电路太复杂。没必要。
有专门的V/F芯片

只看该作者 · 2011-4-30 15:43

gx_huang，非常感谢你的指点。电路图上的电阻是精密贴片电阻e96标识法。
01C=10K
29B=1.96K
31C=20.5K
01B=1K
http://jiancaihong.blog.hexun.com/29230272_d.html这个连接上有具体表格。

只看该作者 · 2011-4-30 16:00

D触发器的CLK是Fin=1M Hz。设运放5脚的平均电平是V5，
V5＝5V/2*R17/(R16+R17)=5V/2*（1K/（1K+20.5K））=0.11628V
gx_huang，根据你推导的关系，输出频率与输入电压Fout=Vin/V5*(Fin/2)
热电偶电压-温度关系:
30℃=1.2033mV  155℃=6.3395mV 360℃=14.7126mV
计算得30℃时Fout=5.17K Hz,  155℃时Fout=27.25K Hz,  360℃时Fout=63.26K Hz
但是实际测量电路的输出频率30℃时Fout=18.38K Hz,  155℃时Fout=38.46K Hz,  360℃时Fout=71.43K Hz
gx_huang，计算结果与实际结果偏差比较大喔。

只看该作者 · 2011-4-30 16:14

gx_huang，我的理解如下：
输入电压为Vin，Vcc，R13，R14，C10组成加法积分电路，经三极管Q1放大后，进入D触发器，当Q1放大后的电压达到D触发器的输入高电平时（TYPE= 2.4V），D触发器Q端（5脚）输出高电平，此时积分器停止积分，运放7脚输出高电平5V，Q1饱和导通，触发器5脚输出低电平。积分器重新开始积分，在输入电压为Vin固定不变的情况下,触发器5脚输出一个固定频率。Vin变,触发器5脚输出频率也变。

只看该作者 · 2011-4-30 16:31

我的计算如下：
设输入电压为Vin，运放的7脚输出电压为V7，三极管放大倍数为-K，积分时间为T，输出Fout=1/T.

只看该作者 · 2011-4-30 16:32

我的计算方法如下：设积分周期为T，运放7脚电压为V7，三极管的放大倍数为K，Fout=1/T;[img][/img]

2万 · 2011-4-30 21:40

不要怀疑我的公式，肯定没有错的。
在小信号应用场合，LF353的输入漂移不能忽略，R14/R13还会提高输入电压。
所以，有误差不要紧，要从误差中找原因。
如果你没有找到原因，程序是无法商用的。
使用这个电路需要比较深厚的模拟电路知识。
这个电路，是商用的成熟电路，比普通V/F电路的漂移小一些。

只看该作者 · 2011-4-30 23:59

我的计算方法如下图片：计算结果也是与实际测量值不相符。

只看该作者 · 2011-5-1 00:15

gx_huang，我还有几个疑问，请指教：
1、由运放7脚的波形看到有一 0.6V 的直流偏移量。但是此偏移量是那里来的？我从电路图看不出是那个元件引入的，所以我怀疑是否是运放的失调电压？而且这个0.6V刚好提供三极管的基极直流工作点。
2、电阻R13（820K）的作用?
3、热电偶的输入叠加了一个直流电压=（R6+R7）/（R3+R6+R7+R9）*Vcc=（100K+10K）/（1000K+100K+10K+10K）=0.49V，K型热电偶最低-270℃时为-6.4577mV,为什么要叠加这么大的直流分量？
非常感谢你。

2万 · 2011-5-1 07:10

1、运放7脚是输出脚，是运放为了保证正负输入电压相等，对积分电容充放电自动产生的。
2、R13为了使输入到运放的电压大于0，这个电路只能测试正电压。
3、热电偶的内阻是很低的，R3只是上拉防止热电偶开路的。计算分压的时候，你怎么认为热电偶是开路的呢？
你的问题真多，还是需要静心自己多思考。
我回答你的已经很详细了。

只看该作者 · 2011-7-7 23:18

gx_huang。现在终于明白你的算法是对的。非常感谢！！！

一个仪表热电偶输入频率转换电路

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