CN101873063A - 一种频率电压转换电路及多档频率电压转换方法 - Google Patents

一种频率电压转换电路及多档频率电压转换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种频率电压转换电路,包括频率适配控制器和频率电压转换模块,频率电压转换模块的充电泵输出电阻端连接有可调电阻,频率档信号输入频率适配控制器,频率适配控制器调节可调电阻;可调电阻为滑动触点式可调电阻;频率适配控制器包括频率档步进转换模块和步进器,频率档信号输入频率档步进转换模块,经过频率档步进转换模块转换为步进控制信号输出至步进器,步进器步进控制端与可调电阻的滑动触点连接;还公开了一种多档频率电压转换方法,通过在频率适配控制器中建立频率档/步进数对表,使得频率档变化时,频率适配控制器通过查找对应的步进数便可驱动可调电阻变化实现了多档频率在同一电路中的频率至电压转换。

Description

一种频率电压转换电路及多档频率电压转换方法
技术领域
本发明涉及一种传感器频率电压转换电路,具体涉及一种适用于多种传感器的频率电压转换电路及多档频率电压转换方法。
背景技术
现有技术的煤矿用于检测连续物理量的传感器多采用频率输出形式,频率输出制式常有1000Hz、2000Hz、5000Hz等多种,这些传感器包含瓦斯浓度传感器、负压(压力)传感器、风速传感器、液位传感器、物位仪、温度传感器、一氧化碳传感器以及其余以频率作为数据传输手段的智能设备。
对于频率输出传感器,系统为了获取传感器测量参数的大小,在后续阶段采用两种方式进行传感器信号后续处理1)直接获取传感器输出频率信号,即对频率输出传感器需要进行脉冲整形、CPU软件计数或者频率转模拟、模拟采样等处理;不仅加重了传感器后续信号处理硬件成本,也加重了CPU的负担,降低了检测系统的系统稳定性。2)利用传感器输出频率电压转换电路,将传感器输出的频率信号转化为易处理的电压信号,再进行传感信号的后续处理,由于电压信号较频率信号的处理对电路精度、硬件设备要求较低,因此这是目前普遍采用的一种方式;但现有技术的频率电压转换电路存在电路形式单一、一个电路设计只针对一个频率段的一种类型传感器进行转换的特点,并且电路的频率转化范围固定不可调。
发明内容
有鉴于此,为了解决上述问题,本发明公开了一种适用于多种传感器的频率电压转换电路,通过调节电路中的频率适配控制器,实现了在不改变电路组件的情况下,在同一电路设计中可同时容纳不同频段的不同类型传感器进行频率电压转换。
本发明的目的是这样实现的:一种频率电压转换电路,包括频率适配控制器和频率电压转换模块,频率电压转换模块的充电泵输出电阻端连接有可调电阻,频率档信号输入频率适配控制器,频率适配控制器调节可调电阻。
进一步,可调电阻为滑动触点式可调电阻;频率适配控制器包括频率档步进转换模块和步进器,频率档信号输入频率档步进转换模块,经过频率档步进转换模块转换为步进控制信号输出至步进器,步进器步进控制端与可调电阻的滑动触点连接;
进一步,频率电压转换电路满足如下频率电压转换关系:
Vo=VccfoutC1R1K
上式中,Vcc为频率电压转换模块直流电源端所连接的直流电源的电压值,C1为频率电压转换模块充电泵定时电容端接的定时电容的电容值,fout为频率电压转换模块的输入频率值,Vo为频率电压转换模块输出电压值,R1为频率电压转换模块充电泵输出电阻端连接的可调电阻的电阻值,K为频率电压转换模块的增益常数;
进一步,频率电压转换模块为LM2917芯片;
进一步,频率电压转换模块的传感器频率输入端连接有光耦隔离电路;光耦隔离电路包括光耦合器、直流电源、频率信号输出承载电阻;光耦合器包括发光二极管和光敏三极管,发光二极管与输入频率信号端连接,光敏三极管的光敏部位对向发光二级管发光部,光敏三极管的集电极连接直流电源,光敏三极管的发射极连接频率信号输出承载电阻,频率电压转换模块的频率信号输入端与光敏三极管的发射极连接。
频率电压转换电路的多档频率电压转换方法,包括以下步骤:
1)根据频率电压转换关系,建立频率档信号与可调电阻的电阻值之间的对应关系;
2)输入传感器对应的频率档信号;
3)频率适配控制器根据频率档信号和步骤1)获得的对应关系,调节可调电阻的电阻值。
进一步,步骤1)具体为:
11)根据频率电压转换电路的转换关系有:
Vmax=Vccf1C1R11K
Vmax=Vccf2C1R12K
Vmax=Vccf3C1R13K
...
Vmax=VccfnC1R1nK
Vcc为频率电压转换模块直流电源端所连接的直流电源的电压值,C1为频率电压转换模块充电泵定时电容端接的定时电容的电容值,f1至fn为各频率档信号对应的频率上限值;Vmax为频率电压转换电路输出电压最大值;R11至R1n分别对应第一档到第n档频率信号按正比例关系转换为电压信号时,可调电阻应该被控制调节到的电阻值;K为频率电压转换模块的增益常数;
12)通过11)获得并记录下R11至R1n
进一步,步骤3)具体为:
31)对于第i档频率,控制步进器将可调电阻R1从0调节到R1i,i=1...W,W为频率档总数,并记录步进数,将步进数与i档档数成对存储至频率档步进转换模块;
32)在频率档步进转换模块中记录下所有档次频率的档数/步进数对;
33)频率档步进转换模块接收频率档信号,从频率档信号中获取频率档数;
34)频率档步进转换模块中获取该频率档数对应的频率档数/步进数对,将步进数装入步进控制信号输出至步进器;
35)步进器根据步进控制信号,调节可调电阻滑动触点步进移动。
本发明的有益效果是:在不改变电路组件的情况下,通过调整与频率电压转换模块的充电泵输出电阻端连接的可调电阻,实现不同档频率在同一频率电压转换电路中的频率电压转换;在频率档步进转换模块中通过存储频率档/步进数对应表,实现了不同档频率电压转换的自动切换;在频率电压转换模块的频率信号输入端连接有光耦隔离电路,排除了频率电压转换电路中本安电源的安装,提高的转换电路的安全性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述:
图1示出了频率电压转换电路结构;
图2示出了频率适配控制器结构;
图3示出了光耦隔离电路结构。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细地描述。
如图1所示,频率电压转换电路包括频率适配控制器和频率电压转换模块U4,频率电压转换模块采用LM2917芯片,频率电压转换模块的充电泵输出电阻端即LM2917的第3引脚连接有可调电阻R1,频率电压转换模块的充电泵定时电容端即LM2917的第2引脚接电容C1,频率电压转换模块的直流电源输入端即LM2917的第8引脚连接直流电源Vcc,频率电压转换模块的增益常数为K;
此外,积分电容C2与可调电阻R1并联;直流电源Vcc经过分压电阻R4、二极管LED分压后,向频率电压转换模块的比较器的反相输入端即LM2917的第11引脚提供参考电压;直流电源Vcc通过限流电阻R3向频率电压转换模块的内部稳压管限流输入端即LM2917的第9引脚提供稳定电流;频率信号自频率电压转换模块的频率输入端即LM2917的第1引脚输入频率电压转换模块,经过转换获得的电压信号从电压输出端即LM2917的第5引脚输出,电压输出端即LM2917的第5引脚串联有负载电阻R2;频率电压转换模块的运算放大器负输入端10与电压输出端即LM2917的第5连接,采用运放跟随方式,减小输出阻抗。
如图3所示,频率电压转换电路还包括光耦隔离电路,频率电压转换模块U4的传感器频率信号输入端Fout连接有光耦隔离电路;光耦隔离电路包括光耦合器U1、直流电源Vc1、频率信号输出承载电阻;传感器频率信号从光耦合器U4的发光二极管输入,发光二极管发光导通的光敏三极管,光敏三极管的集电极连接直流电源Vc1,光敏三极管的发射极连接频率信号输出承载电阻,输出频率信号从光敏三极管的发射极输出。由于光电隔离的高耐压使得光耦具有很好的隔离效果,光耦输出侧不需要本安电源,光耦光敏二极管利用频率信号的电流打通,也不需要本安电源,提高了本频率转换电路的安全性。
如图2所示,频率适配控制器包括频率档步进转换模块M和步进器S,拨码开关B拨动产生频率档信号输入频率档步进转换模块M,频率档信号经过频率档步进转换模块M查表频率档数/步进数对表,并转换为对应的步进数,转换后的步进数被封装入步进控制信号,频率档步进转换模块M将步进控制信号输出至步进器S;
步进器S的步进控制端控制可调电阻R1的滑动触点来控制可调电阻R1大小。
多档频率电压转换思想:
图1所示频率电压转换电路输入频率信号大小fout和输出电压信号大小Vo满足如下关系:
Vo=VccfoutC1R1K
在不改变频率电压转换模块U4外围硬件的情况下,即电容C1,直流电源Vcc和电阻R1不改变时,输入频率与输出电压成正比关系,不同输入频率可以对应不同输出电压;但由于输出电压受直流电源Vcc的限制,有固定的取值范围,所以在不改变外围硬件的情况下,电路只能实现一定频率范围内的频率到电压转换。
为了实现多档较大范围频率到电压转换,将电阻R1改变为可调电阻,在不同的阻值下,输出电压Vo在固定取值范围内对应不同输入频率的范围,实现多频率档的频率电压转换。
因此,要在同一电路中,将电路切换为适应不同频率档的频率电压转换电路,就要知道不同频率档数与电阻R1对应关系,并在频率档切换后,自动调节电阻为适应的大小。
以传感器输出频率档为0-1K、0-2K和0-5K时,在本电路中的频率电压转换为例,多档频率到电压的转换转换方法步骤为:
1)根据频率电压转换电路的转换关系Vo=VccfoutC1R1K有
5v=VccC1R11K×1000
5v=VccC1R12K×2000
5v=VccC1R13K×5000
其中,Vcc为频率电压转换模块直流电源端所连接的直流电源的电压值,C1为频率电压转换模块充电泵定时电容端接的定时电容的电容值,f1至f3为各频率档信号对应的频率上限值,为f1=1000,f2=2000,f3=5000;Vmax为频率电压转换电路输出电压最大值,为Vmax=5v;R11至R13分别对应第一档到第3档频率信号按正比例关系转换为电压信号时,可调电阻应该被控制调节到的电阻值;K为频率电压转换模块的增益常数
2)通过1)记录下R11,R12,R13的值;
3)对于i档频率,控制步进器将可调电阻R1从0调节到R1i(i=1...W,W=3为频率档总数),并记录步进数,将步进数与i档档数成对存储至频率档步进转换模块;
5)在频率档步进转换模块中记录下所有档次频率的档次数/步进数对;
6)频率档步进转换模块M接收频率档信号,从频率档信号中获取频率档数;
7)频率档步进转换模块M获取该频率档数对应的频率档数和步进数对,将步进数装入步进控制信号输出至步进器S;
8)步进器S根据步进控制信号,调节可调电阻R1滑动触点步进移动。
本发明公开的频率电压转换电路及多档频率电压转换方法适用于煤矿设备的频率信号转换为电压信号,也可用于石化、燃气等对电器设备有防爆要求的场合。
以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种频率电压转换电路,其特征在于:包括频率适配控制器和频率电压转换模块,频率电压转换模块的充电泵输出电阻端连接有可调电阻,频率档信号输入频率适配控制器,频率适配控制器调节可调电阻。
2.如权利要求1所述的一种频率电压转换电路,其特征在于:可调电阻为滑动触点式可调电阻;频率适配控制器包括频率档步进转换模块和步进器,频率档信号输入频率档步进转换模块,经过频率档步进转换模块转换为步进控制信号输出至步进器,步进器步进控制端与可调电阻的滑动触点连接。
3.如权利要求2所述的一种频率电压转换电路,其特征在于:频率电压转换电路满足如下频率电压转换关系:
Vo=VccfoutC1R1K
上式中,Vcc为频率电压转换模块直流电源端所连接的直流电源的电压值,C1为频率电压转换模块充电泵定时电容端接的定时电容的电容值,fout为频率电压转换模块的输入频率值,Vo为频率电压转换模块输出电压值,R1为频率电压转换模块充电泵输出电阻端连接的可调电阻的电阻值,K为频率电压转换模块的增益常数。
4.如权利要求3所述的一种频率电压转换电路,其特征在于:频率电压转换模块为LM2917芯片。
5.如权利要求1至4中任一项所述的一种频率电压转换电路,其特征在于:频率电压转换模块的传感器频率输入端连接有光耦隔离电路;光耦隔离电路包括光耦合器、直流电源、频率信号输出承载电阻;光耦合器包括发光二极管和光敏三极管,发光二极管与输入频率信号端连接,光敏三极管的光敏部位对向发光二级管发光部,光敏三极管的集电极连接直流电源,光敏三极管的发射极连接频率信号输出承载电阻,频率电压转换模块的频率信号输入端与光敏三极管的发射极连接。
6.如权利要求1-5所述频率电压转换电路的多档频率电压转换方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)根据频率电压转换关系,建立频率档信号与可调电阻的电阻值之间的对应关系;
2)输入传感器对应的频率档信号;
3)频率适配控制器根据频率档信号和步骤1)获得的对应关系,调节可调电阻的电阻值。
7.如权利要求6所述的多档频率电压转换方法,其特征在于:步骤1)具体为:
11)根据频率电压转换电路的转换关系有:
Vmax=Vccf1C1R11K
Vmax=Vccf2C1R12K
Vmax=Vccf3C1R13K
...
Vmax=VccfnC1R1nK
Vcc为频率电压转换模块直流电源端所连接的直流电源的电压值,C1为频率电压转换模块充电泵定时电容端接的定时电容的电容值,f1至fn为各频率档信号对应的频率上限值;Vmax为频率电压转换电路输出电压最大值;R11至R1n分别对应第一档到第n档频率信号按正比例关系转换为电压信号时,可调电阻应该被控制调节到的电阻值;K为频率电压转换模块的增益常数;
12)通过11)获得并记录下R11至R1n
8.如权利要求6所述的多档频率电压转换方法,其特征在于:步骤3)具体为:
31)对于第i档频率,控制步进器将可调电阻R1从0调节到R1i,i=1...W,W为频率档总数,并记录步进数,将步进数与i档档数成对存储至频率档步进转换模块;
32)在频率档步进转换模块中记录下所有档次频率的档数/步进数对;
33)频率档步进转换模块接收频率档信号,从频率档信号中获取频率档数;
34)频率档步进转换模块中获取该频率档数对应的频率档数/步进数对,将步进数装入步进控制信号输出至步进器;
35)步进器根据步进控制信号,调节可调电阻滑动触点步进移动。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281774A (zh) * 2015-10-10 2016-01-27 陕西千山航空电子有限责任公司 一种频率转电压电路与方法
CN105680867A (zh) * 2016-01-12 2016-06-15 北京爱格信达科技有限公司 频率电压转换电路、信号判断电路以及信号反馈电路
CN106357175A (zh) * 2016-10-10 2017-01-25 广东顺德锐铂汇电子科技有限公司 无刷直流马达多档速控制电路
CN112985474A (zh) * 2021-03-10 2021-06-18 电子科技大学 一种电流型光电转换器、装置及方法
CN113098478A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 电子科技大学 一种电压型光电转换器、装置及方法
CN113098477A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 电子科技大学 一种电流型光电转换器、装置及方法
CN113098479A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 电子科技大学 一种电压型光电转换器、装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201311427Y (zh) * 2008-12-05 2009-09-16 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 新型频率/电压转换电路
CN201742295U (zh) * 2010-06-30 2011-02-09 煤炭科学研究总院重庆研究院 一种适用于多种传感器的频率电压转换电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201311427Y (zh) * 2008-12-05 2009-09-16 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 新型频率/电压转换电路
CN201742295U (zh) * 2010-06-30 2011-02-09 煤炭科学研究总院重庆研究院 一种适用于多种传感器的频率电压转换电路

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281774A (zh) * 2015-10-10 2016-01-27 陕西千山航空电子有限责任公司 一种频率转电压电路与方法
CN105281774B (zh) * 2015-10-10 2018-11-16 陕西千山航空电子有限责任公司 一种频率转电压电路与方法
CN105680867A (zh) * 2016-01-12 2016-06-15 北京爱格信达科技有限公司 频率电压转换电路、信号判断电路以及信号反馈电路
CN105680867B (zh) * 2016-01-12 2019-03-19 北京爱格信达科技有限公司 频率电压转换电路、信号判断电路以及信号反馈电路
CN106357175A (zh) * 2016-10-10 2017-01-25 广东顺德锐铂汇电子科技有限公司 无刷直流马达多档速控制电路
CN106357175B (zh) * 2016-10-10 2023-04-21 广东顺德锐铂汇电子科技有限公司 无刷直流马达多档速控制电路
CN112985474A (zh) * 2021-03-10 2021-06-18 电子科技大学 一种电流型光电转换器、装置及方法
CN113098478A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 电子科技大学 一种电压型光电转换器、装置及方法
CN113098477A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 电子科技大学 一种电流型光电转换器、装置及方法
CN113098479A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 电子科技大学 一种电压型光电转换器、装置及方法
CN112985474B (zh) * 2021-03-10 2022-11-01 电子科技大学 一种电流型光电转换器、装置及方法

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