Precision Voltage-to-Frequency and Frequency-to-Voltage Converters by using LM331N [LEP]

สำหรับในการทดลองที่ 2 ตอนสุดท้าย จะเป็นการต่อวงจรให้ไอซี LM331N เป็นวงจรแปลงความถี่สัญญาณทางด้านอินพุตให้เป็นแรงดันกระแสตรงทางด้านเอาต์พุต (Frequency to Voltage Converter) ซึ่งจะเหมือนกับไอซี LM2907N ที่นำเสนอที่ผ่านมา (เนื้อหา LM2907N Frequency-to-Voltage Converter) โดยจุดเด่นของไอซี LM331N สามารถเปลี่ยนการต่อวงจรระหว่างตัวแปลงสัญญาณแรงดันอินพุตให้เป็นความถี่ (V/F Converter) และตัวแปลงความถี่ให้เป็นแรงดัน (F/V Converter) ได้ง่าย

สำหรับในรูปที่ 1 ถึงรูปที่ 3 เป็นการเริ่มประกอบวงจรแปลงสัญญาณความถี่ให้เป็นแรงดันกระแสตรงทางด้านเอาต์พุต (Frequency to Voltage Converter) โดยใช้เบรดบอร์ด ทั้งนี้อุปกรณ์ต่อใช้งานไม่มากนักและช่วยให้ต่อวงจรต้นแบบได้เร็วและปรับแต่งการทำงานของวงจรได้สะดวก

Datasheet for LM331N Precision Voltage-to-Frequency Converters

รูปที่ 4 แสดงฟังก์ชั่นเจนเนอร์เรเตอร์สำหรับทดลอง (หรืออาจจะเขียนโปรแกรมให้บอร์ด Arduino UNO สร้างสัญญาณขึ้นได้เช่นกัน) โดยในการทดลองจะใช้สัญญาณแบบสี่เหลี่ยมขนาด 5Vp-p และดิวตี้ไซเกิลเท่ากับ 50% ใช้สัญญาณความถี่ทดลองในช่วง 20-1000Hz จากนั้นสังเกตค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้

สำหรับรูปที่ 5 ถึงรูปที่ 12 เป็นการทดลองทั้ง 4 ครั้ง ด้วยการป้อนสัญญาณอินพุตที่ความถี่ประมาณ 20Hz, 200Hz, 500Hz และ 1000Hz ตามลำดับ จากผลการทดลองที่วัดด้วยออสซิลโลสโคปจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ ช่องวัดสัญญาณที่ 1 (CH1) จะเป็นสัญญาณอินพุตที่ป้อนให้กับไอซี และช่องวัดสัญญาณที่ 2 (CH2) จะเป็นค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้จากการป้อนความถี่นั้นๆ สำหรับดิจิตอลมัลติมิเตอร์จะเป็นการวัดค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้อีกส่วนหนึ่ง

สำหรับการนำเสนอเนื้อหาเกี่ยวกับไอซี LM331N ทั้ง 2 ตอนนี้ คงพอจะช่วยให้ผู้อ่านได้เห็นลักษณะของต่อวงจรเพื่อใช้งานได้ทั้ง 2 รูปแบบคือ การต่อวงจรแปลงสัญญาณแรงดันอินพุตให้เป็นความถี่ (V/F Converter) และตัวแปลงความถี่ให้เป็นแรงดัน (F/V Converter) รวมทั้งผลการทดลองที่ได้ ทั้งนี้การปรับแต่งช่วงของแรงดันอินพุตหรือความถี่ที่ต้องการใช้งานต่างๆ เราอาจจะต้องพิจารณาใช้อุปกรณ์ต่างๆ ใหม่เพื่อให้ได้รูปแบบการทำงานที่เหมาะสมในงานที่จะประยุกต์ใช้กันอีกครั้ง

Reference

1. https://www.ti.com/lit/ds/snosbi2c/snosbi2c.pdf
2. https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/311446/lm331-voltage-to-frequency-conversion-problems
3. https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/902992/lm331-resistor-and-capacitor-values-for-5v-supply-and-300-hz-input
4. https://www.ti.com/lit/an/snoa734b/snoa734b.pdf
5. https://www.ti.com/lit/an/snoa594b/snoa594b.pdf
6. https://www.ti.com/lit/an/snoa863/snoa863.pdf
7. https://www.ti.com/lit/an/snoa593b/snoa593b.pdf
8. https://www.twovolt.com/2016/11/29/voltage-frequency-converter-range-10hz-11khz-using-lm331/
9. https://www.codrey.com/electronic-circuits/light-intensity-to-frequency-converter-module/