Was ist ein F/V-Wandler?
Ein F/V-Wandler ist ein Gerät, das die Frequenz (Frequency) in eine Spannung (Voltage) umwandelt, die proportional zur Drehgeschwindigkeit oder Bewegung ist.
Er wird zur Überwachung und Analyse von Frequenzänderungen eingesetzt. Es gibt auch ein Gerät, das als V/F-Wandler bezeichnet wird und ein Umkehrwandler ist.
Dieses Gerät wird auch für Motoren in Hybrid- und Elektrofahrzeugen und für höhere Geschwindigkeiten an Produktionslinien in Fertigungsbetrieben verwendet. Es kann die Anlaufeigenschaften, die winzigen Rotationsschwankungen bei stationärer Rotation und transiente Phänomene wie Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit mit einer schnellen Reaktion messen.
Anwendungen von F/V-Wandlern
Da die Frequenz nicht sichtbar ist, wandeln F/V-Wandler die Frequenz in Spannung um. Da analoge Signale, die störanfällig sind, für Langstreckenfahrten nicht geeignet sind, können sie als digitale Werte erkannt werden, wenn ein A/D-Wandler (ein Gerät, das analoge Signale in digitale Signale umwandelt) mitverwendet wird.
Überprüft werden können u. a. die Anlaufeigenschaften von Motoren, Messungen der Drehzahl verschiedener rotierender Geräte, Messungen der Drehzahlschwankungen von Motoren und Motoren sowie Prüfungen der Drehzahl bei Überlast.
Funktionsweise von F/V-Wandlern
Wenn ein Impulssignal durch einen F/V-Wandler geleitet wird, entsteht ein zeitlich abklingendes Signal, und durch die Überlappung dieser Signale erhält man ein Spannungssignal, das der Impulsfrequenz entspricht. Es werden analoge und digitale Kanäle verwendet.
Das Signal des Sensors erzeugt am Komparator ein Toröffnungs-/-schließungssignal. Durch Änderung des Messbereichs wird die Referenzfrequenz umgeschaltet und das Tor öffnet und schließt sich entsprechend der Periode der Eingangsfrequenz.
Während dieser Zeit wird die Anzahl der Takte integriert. Der Inhalt des Zählers wird im nächsten Zyklus an den D/A-Wandler weitergegeben, was zu einem Ausgang führt, der in ein analoges Signal umgewandelt wird.
Arten von F/V-Wandlern
Je nach Typ unterstützen einige Geräte die Mehrkanalmessung und Detektoren für Signale mit kleinen Amplituden bei der Drehzahlmessung. Ausgestattet mit einer prädiktiven Berechnung können auch während der Verzögerung gleichmäßige Ausgänge erzielt werden, was sie für die Beschleunigung/Verzögerung von Antriebseinheiten und Tests zur Verhaltensanalyse nützlich macht.
Es stehen verschiedene Produkte zur Verfügung, darunter solche mit hohen Eingangsfrequenzen und großen Eingangsverstärker-Bandbreiten, die dem Trend zu Drehgebern mit Mehrfachimpulsen entsprechen.
Weitere Informationen zu F/V-Wandlern
1. Filterung
Integrierte Tiefpassfilterung oder programmierbare Filterfunktionen sind verfügbar. Integrierte Filter lassen einige Frequenzen des Signaleingangs durch, blockieren aber andere.
Der Tiefpassfilter hat einen festgelegten Schwellenwert. Signale unterhalb des Schwellenwerts können passieren, während Signale oberhalb des Schwellenwerts blockiert werden.
2. Schnelle Verzögerungsnachlauffunktion
Einige F/V-Wandler verfügen über eine Funktion zur Nachführung der Schnellverzögerung. Diese Funktion bremst den Rotationsausgang bis zum Stillstand ab, wenn für mehr als das vorherige Impulsintervall kein Eingangssignal anliegt, wenn das Eingangssignal z. B. durch ein rotierendes Objekt plötzlich abgebremst wird.
Wenn die Nachlauffunktion eingeschaltet ist, wird der Analogausgang sofort auf Null gesetzt, wenn nach dem Warten auf das Impulsintervall für eine bestimmte Anzahl von Malen kein Eingangssignal empfangen wird. Wenn die Nachlauffunktion ausgeschaltet ist, wird der Analogausgang auf 0 gesetzt, nachdem eine Zeitspanne verstrichen ist, seit das Eingangssignal 0 wurde.
3. Trigger-Funktion
Wenn ein triggerbares Spannungsimpulssignal eingegeben wird, kann ein F/V-Umwandlungsausgang mit einer zu seiner Frequenz proportionalen Ein-Impuls-Reaktion bereitgestellt werden. Der Triggerpegel wird vom Gerät vorgegeben und kann beliebig eingestellt werden, solange der Pegel innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt.
4. Linearität
F/V-Wandler können eine zur Frequenz proportionale Gleichspannung liefern, aber die Linearität zwischen Frequenz und Spannung ist durch eine Abnahme der Linearität gekennzeichnet, wenn ein großer Frequenzbereich genommen wird.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei einer hohen Frequenz des Impulssignals ein neues Impulssignal eingespeist wird, bevor die Entladung der in den Kondensatoren der Schaltung gespeicherten Ladung abgeschlossen ist.
Daher haben einige F/V-Wandler einen neuen Entladepfad hinzugefügt, um die Ladung im Kondensator in kurzer Zeit zu entladen. Herkömmliche Schaltungen weisen im Hochfrequenzbereich eine verminderte Linearität auf, aber die Umwandlung kann unter Beibehaltung der Linearität durchgeführt werden.