6. Analisi tecnica

CONVERTITORE F/V

Il convertitore f/V è un circuito che, come dice il nome, trasforma il segnale emesso dal circuito multivibratore in una tensione la cui ampiezza è proporzionale alla frequenza del primo. Per svolgere questa funzione, viene utilizzato un preciso circuito che effettua la conversione tensione-frequenza, l'integrato LM331: la sua struttura si presta bene anche alla conversione inversa frequenza tensione. Lo schema circuitale è riportato in figura 3. Questo integrato è in grado di generare frequenze a fondo scala da 1 Hz a 100 kHz ed è compatibile con le più comuni famiglie logiche.

Figura 3. Schema del convertitore frequenza/tensione.

 

 

DIMENSIONAMENTO DEL CIRCUITO

Come già detto nel dimensionamento dell'oscillatore, la frequenza massima ammissibile dall'integrato LM331 nella configurazione utilizzata è di 10 kHz. Tale restrizione è già stata rispettata e, per il dimensionamento dei componenti da collegare al convertitore è sufficiente dimensionare alcune costanti di tempo relative ai componenti RT e CT, RL e CL, e RS. La formula che regola tali costanti per la determinazione della tensione d'uscita in relazione alla frequenza d'ingresso è la seguente: VOUT = fIN x 2,09V x RL / RS x (RT CT) I valori dei componenti sono raccomandati dalle note applicative riportate nei data sheets. I valori utilizzati sono quindi: · RL = 100 kW · RT = 6,8 kW · RS = 12 kW + 4,7 kW · CT = 0,01 mF Nelle misure pratiche effettuate nel circuito fin'ora descritto, la tensione in uscita dal convertitore ha presentato l'andamento riportato in figura 4.

 

 

Come evidentemente si nota, la conversione non presenta una caratteristica lineare in relazione alla frequenza. Ciò è dovuto al funzionamento non ideale del convertitore che ha una tolleranza di ±0,06%. Inoltre il segnale convertito a frequenza minima non è nullo, ma ha, all'incirca, 3 volt d'ampiezza. E' opportuno, quindi, mediante le tecniche di seguito descritte, annullare l'offset di 3 volt presentato dal segnale e amplificarne solamente la variazione al fine di ottenere i parametri desiderati.

 

OSSERVAZIONE

Osservando la figura 4 è importante riconoscere che il convertitore effettua una conversione invertente rispetto alla reale variazione dell'umidità: quando questa è massima si ha la tensione minima e viceversa. Ciò è causato dal fatto che l'oscillatore con la capacità minore (e quindi con umidità anch'essa bassa, come indicato in tabella 2) inserita nel circuito che determina la costante di tempo, genera un segnale a frequenza elevata, mentre con la capacità più grande (corrispondente all'umidità alta) genera un segnale a frequenza minore del primo. La frequenza, di conseguenza, determina l'ampiezza della tensione convertita dall'integrato LM331.