2% environ peut être obtenu par ce simple schéma :
Schéma du convertisseur fréquence / tension
Fonctionnement du convertisseur fréquence / tension
Le signal d'entrée est un créneau d'amplitude connue avec précision (ici, 10Vpp, soit tantôt +5V, tantôt -5V). R1/C1 est un filtre passe haut et sa constante de temps doit être très inférieure à la plus petite période qui arrivera à son entrée. Aux bornes de C1, la tension évolue en pics d'amplitude 10V. C1 doit avoir le temps de bien se décharger entre deux pics (demi périodes).
A l'oscilloscope, la surface d'un pic (intégrale de la tension) est ainsi déterminée uniquement par la constante de temps R1 x C1. Elle ne dépend pas de la fréquence du créneau d'entrée.
D1 ne laisse passer que les pics de tension positive. R2, R3 et C2 (filtre passe bas) créent une tension continue moyenne. Etant donné que la surface d'un pic est constante, la tension moyenne est proportionnelle à la fréquence des pics, donc à la fréquence du signal d'entrée. R3 permet à C2 de se décharger, sinon D1, R2 et C2 formeraient un détecteur de crête.
R2 permet d'ajuster un peu le rapport entre la fréquence d'entrée et la tension de sortie.
Le choix de C2 est un compromis entre une réactivité trop lente à une variation de fréquence (C2 trop grand) et une ondulation résiduelle excessive (C2 trop petit).
On peut aussi ajouter à la sortie un 2ème filtre RC simple si l'ondulation résiduelle est critique.
Plage de fonctionnement du convertisseur fréquence tension
Pour un créneau de +/-5V (10Vpp) :
fréquence d'entrée : 500Hz - 15000Hz (précision 2% sur cette plage)
Tension de sortie (mV) = 0.01 x Fréquence (Hz)
Pour adapter à une autre plage de tension, on peut jouer sur les valeurs de C1 et C2 (en conservant la proportionnalité) et éventuellement, pour les fréquences élevées, changer la classique 1N4148.
Applications du convertisseur fréquence tension
- Remplacement très économique de convertisseurs spécifiques
- Transformer un millivoltmètre en fréquencemètre
- Compte tours de régime moteur
- Mesures de vitesse de rotations...
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