ماژول ورودی آنالوگ ایزوله ارائه شده در اینجا برای کاربردهای الکترونیک صنعتی بسیار مناسب است. ولتاژ آنالوگ ایزوله ارسال شده از سنسورهای آنالوگ از طریق کابلها با مسافتهای طولانی بسیار دشوار است زیرا سیگنالها می توانند تحت تأثیر نویز ناخواسته از منابع مختلف نویزدار و تحت تاثیر وجود اختلاف پتانسیل بین زمینهای بخش ارسالی و دریافتی در مدارقرار بگیرند.
یک روش اثبات شده برای جلوگیری از این مشکلات دست و پاگیر ، جداسازی کامل ولتاژ آنالوگ ایزوله از موارد تاثیر گذار در آن می باشد. یک راه حل مدار مبدل ولتاژ به فرکانس (V-F) با ایزوله کردن گالوانیک در خروجی آن است. ولتاژ ایزوله گالوانیک به معنی جداسازی الکتریکی به منظور جلوگیری از جریان نشتی می باشد.
در طراحی از یک مبدل V-F ارزان اما همه کاره ،با شماره آیسی LM331 ساخت شرکت تگزاس استفاده شده است.
مدار نشان داده شده در بالا مبدل ولتاژ به فرکانس است. ولتاژ آنالوگ ایزوله شده توسط مدار از یک مبدل به نام LM331 و یک اپتوکوپلر به شماره ۴N25 به عنوان جداکننده گالوانیک استفاده می کند. ولتاژ منبع تغذیه بر روی ۱۵ ولت و دامنه ورودی ۰ تا ۱۰ ولت است. مقاومت R6 جریان درایو را برای ۴N25 تنظیم می کند ، اما می توان آن را در محدوده جریان مناسب برای ۴N25 و LM331 تغییر داد. شکل موج خروجی را می توان در نقطه TPF مشاهده کرد. این طراحی (آزمایش شده با KA331) در حقیقت ، یک اقتباس از یک مثال کاربردی است که در دیتاشیت LM331 موجود است ، که توسط TI منتشر شده است. برای مدارهای پیچیده تر با دقت بالاتر و زمان پاسخدهی سریع تر ، به دیتاشیت LM331 مراجعه کنید. توجه داشته باشید که فرکانس از حدود ۲۰ هرتز در ورودی صفر ولت به ۱۰ کیلوهرتز با ورودی ۱۰ ولت می رود و با تغییر ولتاژ ورودی ، دیوتی سایکل نیز تغییر می کند . با تنظیم مقدار مولتی ترن (RP1) مقدار دیوتی سایکل تنظیم میشود.
نمودار زیر ، دو نمودار خروجی مدار در اسکوپ می باشد و با دو مقدار ولتاژ ورودی آنالوگ متفاوت باعث تولید دو فرکانس متفاوت میشود.
برای بهبود عملکرد ، همه قطعات باید از اجزای با قابلیت ضریب دمایی پایین ، مانند مقاومت متال-فیلم و خازن هایی با جذب دی الکتریک کم برخوردار باشند.
برای کارکرد صحیح ، در نزدیکی آیسی LM331 پین تغذیه باید توسط خازن ۱ میکروفاراد و ESR کم به زمین متصل شود. خازن بای پس بایستی تا حد امکان نزدیک پین تغذیه آیسی قرار بگیرد.
استفاده از یک سطح برای ایجاد زمین کم مقاومت در سراسر مدار بسیار توصیه می شود.
از خروجی اپتوکوپلر مبدل V-F می توان به عنوان ورودی آنالوگ میکروکنترلر (مانند آردوینو) استفاده کرد.خروجی اپتوکوپلر با توجه به فرکانس ورودی آن ولتاژ موثری تولید می کند و با مبدل آنالوگ به دیجیتال درون میکروکنترلر میتوان مقدار ولتاژ دریافت شده را تشخیص داد.