Opampi hüsterees - arvutused ja kaalutlused

Selle ajaveebi enamikus automaatsetes akulaadijate vooluringides võisite näha mõne hädavajaliku funktsiooni jaoks hüstereesi funktsiooniga opampi. Järgmine artikkel selgitab hüstereesi funktsiooni olulisust ja projekteerimistehnikaid Opamp-ahelates.

Selleks, et täpselt teada saada, mis on hüstererees, võite viidata sellele artiklile selgitab hüsteereesi relee näite kaudu

Toimimispõhimõte

Joonisel 2 on näidatud komparaatori tavapärane disain ilma hüsterereesi kasutamata. See paigutus töötab minimaalse lävipinge määramiseks pingejaguri (Rx ja Ry) abil.

Võrdleja hindaks ja võrdleks sisendsignaali või pinget (Vln) seatud lävipingega (Vth).

Võrdletava sisendtoite toitepinge, mis tuleb võrrelda, on ühendatud inverteeriva sisendiga, mille tulemusel hakkab väljund olema pööratud polaarsusega.

Iga kord, kui Vin> V arv peaks väljund jõudma negatiivse pakkumise lähedale (näidatud diagrammil on GND või loogika madal). ja kui Vln

See lihtne lahendus võimaldab teil otsustada, kas tõeline signaal, näiteks temperatuur ületab etteantud otsustavat künnispiiri või mitte.

Isegi nii võib selle tehnika kasutamisel tekkida kitsikus. Sisendtoite signaali häirimine võib potentsiaalselt põhjustada sisendi üleminekut üle ja alla seatud künnise, mis põhjustab ebajärjekindlaid või kõikuvaid väljunditulemusi.

Võrdleja ilma hüsterereesita

Joonis 3 illustreerib hüstereesita võrdleva seadme väljundreaktsiooni kõikuva sisendpinge mustriga.

Samal ajal kui sisendsignaali pinge saabub seatud piirini (pingejaguri võrgu kaudu) (Vth = 2,5 V), kohandub see minimaalsest künnisest üle ja alla mitmete juhtumite.

Seetõttu kõigub väljund ka vastavalt sisendile. Tegelikes vooluringides võib see ebastabiilne väljund kergesti põhjustada ebasoodsaid probleeme.

Näiteks mõtle sisendsignaalile kui temperatuuri parameetrile ja väljundreaktsioonile kui ülitähtsale temperatuuripõhisele rakendusele, mida mikrokontroller tõlgendab.

Kõikuv väljundsignaali vastus ei pruugi anda mikrokontrollerile tõelist teavet ja võib anda mikrokontrolleri jaoks segadust tekitavaid tulemusi üliolulistel künnise tasemetel.

Lisaks kujutage ette, et mootori või klapi käitamiseks on vaja võrdlusväljundit. See ebajärjekindel lülitamine künnispiiride ajal võib sundida ventiili või mootorit kriitilise tähtsusega olukordades mitu korda sisse / välja lülitama.

Kuid 'lahe' lahendus komparaatori voolu tagasihoidliku muutmise kaudu võimaldab teil lisada hüstereesi, mis omakorda välistab täielikult kiusliku väljundi künnise vahetamisel.

Hüstererees kasutab ära paar erinevat läve pinge piirmäära, et jääda kõikuvast üleminekust selgeks, nagu on kirjeldatud arutletud vooluahelas.

Sisendsignaali etteandmine peab ületama ülemise künnise (VH), et genereerida madal väljund või üle alumise seatud künnispiiri (VL), et üle minna kõrgele väljundile.

Võrdleja hüsterereesiga

Joonis 4 näitab hüstereesi võrdlusalusel. Takisti Rh lukustub hüstereesi künnise tasemele.

Iga kord, kui väljund on loogikalises kõrguses (5 V), jääb Rh Rx-ga paralleelselt. See surub lisavoolu Ry-sse, tõstes künnispiiri (VH) 2,7 V-ni. Sisendsignaal peab tõenäoliselt minema üle VH = 2,7 V, et väljundreaktsioon viiks loogika madalale (0V).

Kui väljund on loogikaliselt madalal (0V), on Rh seatud Ry-ga paralleelselt. See vähendab voolu Ry-le, viies lävipinge 2,3 V-ni. Sisendsignaal soovib minna alla VL = 2,3 V, et viia väljund loogika kõrgele (5 V).

Võrdleva väljundiga kõikuv sisend

Joonis 5 tähistab kõikuva sisendpingega hüstereesiga võrdleja väljundit. Sisendsignaali tase peaks liikuma üle kõrgema künnispiiri (VH = 2,7 V), et opampi väljund libiseks alla loogika madalale (0 V).

Samuti peab sisendsignaali tase liikuma alumise künnise alla, et opampi väljund sujuvalt loogikakõrgusele (5V) tõuseks.

Selle näite häirimine võib olla tühine ja seetõttu võidakse seda tänu hüstereesile ignoreerida.

Kuid öeldes võib see juhul, kui sisendsignaali tasemed olid kõrgemad kui hüstereesi arvutatud vahemik (2,7 V - 2,3 V), tekitada täiendavaid kõikuvaid väljundi ülemineku reaktsioone.

Selle parandamiseks tuleb hüstereesi vahemiku sätet piisavalt laiendada, et kõrvaldada antud spetsiifilises ahelamudelis indutseeritud häire.

Punktis 2.1 pakutakse lahendust komponentide määramiseks künniste fikseerimiseks vastavalt teie valitud rakenduse nõudmistele.

Hüstereesi võrdleja kujundus

Võrrandid (1) ja (2) võivad olla abiks otsustamisel, millised takistid soovivad luua hüstereesi lävipinge VH ja VL. Suvaliselt tuleb välja valida üks väärtus (RX).

Selles illustratsioonis määrati RX väärtuseks 100 k, et aidata vähendada praegust joonist. Rh arvutati 575k-ni, vastavalt sellele rakendati viivitamatu standardväärtus 576k. Valemite (1) ja (2) kinnitus on esitatud lisas A.

Rh / Rx = VL / VH - VL

Hüsterereesi arutamine praktilise näitega

Võtame näite akulaadija IC 741 ahelast ja õpime, kuidas tagasiside hüstereesitakisti võimaldab kasutajal relee täieliku laadimise katkestuse ja madala laengu taastamise teatud pinge erinevusega lahutada. Kui hüstereesi ei viidaks sisse, lülitub relee kiiresti väljalülitatud asendis, mis põhjustab süsteemis tõsiseid probleeme.

Küsimuse tõi selle ajaveebi üks pühendunud lugeja hr Mike.

Miks kasutatakse võrdluszenerit

Küsimus:

1) Tere, see vooluring on väga geniaalne!

Kuid mul on mõned küsimused võrdlusvõimaluste kohta

Miks kasutatakse võrdluspingeks 4,7 zenerit? Kui me ei soovi, et 12 volti tühjenemise korral langeks alla 11, siis miks nii madal zeneri väärtus?

Kas virtuaalsesse maanduspunkti minev tagasisidetakisti on 100K takisti? Kui jah, siis miks see väärtus valiti?

Täname abi eest!

2) Samuti vabandan, unustasin, et miks on BC 547 transistoride alustel 4,7 zenerit?

3) Ka minu viimane küsimus selle vooluringi jaoks tänaseks. Punased / rohelised märgutuled, kuidas need põlevad? Ma mõtlen, et punane LED on ühendatud läbi oma takisti ülemise + rööpaga, ühendub OPAMP-i väljundiga ja läheb seejärel järjestikku rohelise LED-i poole.

Tundub, et nad oleksid mõlemad korraga sisse lülitatud, kuna nad on järjest, mõlemas vooluringis.

Kas sellel on midagi pistmist tagasiside ahela ja virtuaalse maaga? Oh, ma arvan, et näen. Nii et kui OPAMP on välja lülitatud, siis ülemine punane LED

Vool läheb tagasisidetakisti kaudu (seega on see sisse lülitatud) virtuaalsesse maanduspunkti? Aga kuidas see välja lülitatakse, kui OPAMP-il on väljund? Kui OP AMP saab väljundi, näen, et see läheb rohelisele LED-le, kuid kuidas selles olekus punane LED siis välja lülitatakse?

Täname veelkord abi eest!

Minu vastus

4.7 ei ole fikseeritud väärtus, seda saab muuta ka muudeks väärtusteks. Eelseadistatud tihvt nr 3 lõpuks kohandab ja kalibreerib künnist vastavalt valitud zeneri väärtusele.

Küsimus

Nii et võrdluspinge on see, et zener on tihvtis 2 (ülaltvaate opamp) õige? 100K tagasiside takisti ja pott loovad hüstereesi väärtus (see tähendab, et vahe tihvtide 2 ja 3 vahel muudab opampi + rööpapinge kõrgeks)?

Selles konfiguratsioonis olev opamp üritab alati, et tihvtid 2 ja 3 jõuaksid oma tagasisidetakisti kaudu samale väärtusele, kas õige (null, kuna tagasiside jagaja on @ 0 ja tihvt 3 on maandatud)?

Olen näinud, et see päikeselaadija kontroller on tehtud ilma tagasisideta, lihtsalt kasutades mitut pinge võrdlusnõeltega opampi ja teist potti.

Püüan lihtsalt aru saada, kuidas hüsterees töötab. Sel juhul ei saa ma aru selle vooluringi matemaatikast. Kas 100 k 10 k eelseadistatud tagasiside on tingimata vajalik?

Teistes opamp-ahelates ei kasuta nad tagasisidet, lihtsalt kasutage neid võrdluskonfiguratsiooni režiimis, kui ref-pinge on inverdi / mitte-inverti tihvtil, ja kui see ületatakse, kiigub opamp oma rööpapingele

Mida tagasiside teeb? Ma saan opamp võimenduse valemist aru, kas antud juhul on see POT pinge (eelseadistatud) väärtuse ja 4,7 zeneri väärtus 100k / 10k x pinge vahe?

Või on see Schmidti päästiku tüüpi hüstereesi UTP LTP-ahel

Ma ei saa ikka veel tagasisidet 100k / 10k enamiku opampi võrdlusseadmetega, mida olen näinud, et lihtsalt kasutavad opampi küllastatult, kas saaksite selgitada, miks selle tagasiside ja kasu on?

Okei, mul on nõme, et 12-voldise rööpme pinge jagamiseks kasutatakse 10K eelseadet, eks? Niisiis, kui selle eelseadistatud väärtus POT-klaasipuhasti järgi on suurem? kui 4.7V zener, siis kiigame opampi kõrgele? ikka ei saa 100 000 tagasisidet ja miks seda kasutatakse võrdlusahelas

Miks kasutatakse tagasisidetakistit

Minu vastus

Palun vaadake ülaltoodud näite joonist, et mõista, kuidas tagasiside takisti töötab Opampi vooluahelas

Olen kindel, et teate, kuidas pingejagurid töötavad? Niipea kui täis

Tuvastatakse laengulävi, kuna tihvti nr 3 reguleerimise korral on pinge # 3 pinge veidi kõrgem kui tihvti nr 2 zeneri pinge, see sunnib opampi väljundit varasema nullvoltiga toitetasemele kiigama. see tähendab, et see muutub koheselt ütlemisest 0 kuni 14 V.

Selles olukorras võime nüüd eeldada, et tagasiside on ühendatud positiivse toiteallika ja tihvti nr 3 vahel ... kui see juhtub, hakkab tagasisidetakisti seda 14V toite andma kontaktile nr 3, mis tähendab, et see tugevdab veelgi eelseadistatud pinget ja lisab mõned lisavolti sõltuvalt takistuse väärtusest, tähendab see tehniliselt seda, et see tagasiside muutub paralleelselt eelseadistatud takistiga, mis on seatud selle keskosa ja positiivse hoova vahele.

Oletame, et üleminekupoldi nr 3 ajal oli 4,8 V ja see lülitas väljundi toite tasemele ning võimaldas toiteallikal tagasisidetakisti kaudu jõuda tagasi tihvtini nr 3, mis põhjustas tihvti nr 3 5 V juures veidi kõrgema ütluse .... selle tihvti nr 3 tõttu võtab pinge tagasi jõudmine 4,7 V zeneri taseme alla, kuna see on tõstetud 5 V-ni ... seda nimetatakse hüstereesiks.

Mõlemad valgusdioodid ei sütti kunagi, kuna nende ristmik on ühendatud opampi tihvtiga nr 6, mis kas 0V või toitepinge korral tagab, et kas punane LED põleb või roheline, kuid mitte kunagi koos.

Mis on hüstererees

Küsimus

Täname, et vastasite kõikidele minu küsimustele, eriti tagasisidet puudutavale küsimusele, mis näib olevat natuke arenenud konfiguratsioon, nii et minu jaoks oleks uus see, kas see madalpinge seadepunkti vooluahela variant töötaks ka 14 volti mitteinvertil, 12 volti zeneril võrdlusnõel.

Kui 14 VDC rööp langeb 12-le, lülitub opamp-väljund edasi. See aktiveeriks vooluahela madalpinge osa. Teie puhul on 10k pott lihtsalt 'reguleerimine', 'jagamine' või 14-voldise rööbastee pingele lähendamine 4.7-generaatorile lähemal? Kas te ikkagi kontrollite 14 VDC-d.

Ma mõtlen, kui see läheb 11 VDC-le jne, soovite suhet, mis tõstaks opampi kõrgele. kui asendaksite 4.7 mõne muu zeneri väärtusega, seadistaks poti jagaja uue suhte, kuid pott on ikka 'järgmises' või suhtega rööpaga 14 VDC? Selle asemel, et panna 14VDC ühele opamp-pinile, viskate selle läbi jaguri, kuid suhe kontrollib siiski 10K poti kaudu väikest langust ütleme 14VDC-lt 11 VDC-le, mis langeb 4,7V-ni?

Püüan lihtsalt mõista, kuidas vooluahel sulgeb 11VDC (seal, kus me tahame, et madalpinge seadepunkt oleks) ja refraktsioonipinge 4,7 vdc. Enamikul võrdlusahelatest, mida ma olen näinud, on lihtsalt kontaktvdc kontaktil 2, näiteks 6 VDC. ja rööpapinge näiteks 12 VDC. Seejärel paneb pott sellest 12VDC rööpast eraldaja, langeb jaguri keskpunkti kaudu 6 VDC. Kui tihvti 3 pinge läheneb ref 6 VDC @ tihvtile 2, kiigub opamp vastavalt selle konfiguratsioonile (ümberpööratud või mitteinverteeritud)

Võib-olla on siin see, kus ma segi ajan - teistes vaadatud vooluringides eeldatakse, et rööpapinge on jäik, kuid sel juhul langeb selle langus (see 14 VDC kuni 11 VDC) häirib 10K pingejaoturit suhe?

Ja kas kasutate seda suhet 4.7 zeneri viitamiseks? nii et kui teil on 10K pott keskmises asendis 5 k, määraks see jagur 14 VDC väärtuseks 7 VDC (R2 / R1 + R2), kui 14 rööp läheb 11 VDC-le, on jaguri keskasend nüüd 5,5, nii et see sõltub sellest, kus klaasipuhasti on, kas ma hakkan seda hankima?

Reguleerime lihtsalt klaasipuhasti, kuni 4.7 on pingejaguri ja soovitud rööpa languse suhtes?

nii et see vooluring kasutab tavalisi opamp-võrdlusprintsiipe, kuid kas hüstereesi lisandub madalpinge seadepunkti juhtimisel?

Minu vastus

Jah, saate õigesti aru.

Töötaks ka 12V zener, kuid see põhjustaks opampi lülitamise 12V ja 12,2V vahel, tagasiside süsteem võimaldab opampil vahetada 11V ja 14V vahel, see on tagasiside hüstereesitakisti kasutamise peamine eelis.

Samamoodi minu puhul, kui tagasisidetakisti eemaldataks, hakkaks opamp sageli võnkuma 14,4 V piirväärtuse ja 14,2 V tagasipöörduva taseme vahel. kuna vastavalt 10K eelseadistuse sätetele katkeb opamp 14,4 V juures ja niipea, kui aku pinge langeb mõne milliliidise võrra, lülitub opamp uuesti välja ja see jätkub pidevalt, põhjustades pidevalt ON / OFF relee lülitamine.

Ülaltoodud olukord oleks hea, kui relee ei kasutataks, pigem kasutatakse transistorit.

Küsimus

Tavaliselt näen võrdlusseadmetes fikseeritud pinget, nagu teil on @ tihvt 2, tavaliselt läbi pingejaoturi või zeneri jne., Siis kontakti 3 juures muutuv pinge allikast - pott - maa konfigureeritud, klaasipuhasti (pott) keskel ja klaasipuhasti leiab tihvti 2 seadepunkti.

Teie puhul on 4,7 fikseeritud zeneri pinget ja pöörake opampi umbes oma rööbastele vastavalt konfiguratsioonile, kus segadust tekitab see, et teie vooluringi 10K klaasipuhasti on seatud 14,4 volti? Siis peaks see 4,7 zeneri lahti lööma? Ma ei saa tikku üles?

Kuidas seada künnisreiside punkte

Minu vastus

seadsime kõigepealt poti kaudu ära lõigatud ülemise künnise, varustades muutuva toiteallikaga 14,4 V tagasisidetakistiga.

kui ülaltoodud on seatud, ühendame pilusse õigesti valitud hüstereesitakisti ja hakkame seejärel pinget vähendama, kuni leiame, et soovitud alumise, näiteks 11 V, opamp lülitub välja.

see loob ahela ideaalselt.

NÜÜD, enne selle praktilise kinnitamist veendume, et kõigepealt on aku ühendatud ja seejärel toide sisse lülitatud.

see on oluline, et toiteallikas saaks aku taseme abil alla tõmmata ja alustada tasemega, mis on täpselt võrdne aku tühjenemise tasemega.

see on kõik, pärast seda on kõik sujuv, kui opamp järgib kasutaja määratud katkematut mustrit.

teine ​​oluline asi on see, et toiteallika vool peab olema umbes üks kümnendik aku AH-st, nii et toiteallikat oleks võimalik aku laetuse tõttu kergesti alla tõmmata.

Küsimus

Jah, ma mõtlesin selle üle ja ilma hüstereesita see ei töötaks. Kui ma paneksin pistiku 2 külge 7 zeneri, seadsin Vin @ pin 3 läbi 5k pingejaoturi 7 voltiks ja tühjenenud aku vooluahelale, niipea kui aku laaditi 14 voltini, langes relee sisse ja tõmmake koormus sisse, kuid koormus langeks 7 poti juures kohe alla, nii et relee langeks välja. Ilma hüsterereesita näen nüüd, miks ma ei töötaks, aitäh

Minu vastus

Isegi ilma koormata ei hoia aku kunagi kinni 14,4 V piirist ja proovib koheselt leppida umbes 12,9 V või 13 V pingega.

Kui opamp o / p kiigub (+) -ni, saab see sama hea kui toiteplokk, mis tähendab, et tagasisidetakisti seotakse toiteplokiga, mis tähendab veel, et tihvt nr 3 allutatakse lisaks paralleelsele pingele ka eraldi eelseadistab ülemise sektsiooni takistuse, mis on ühendatud toitetoruga.

See tagasisidestatud lisapinge põhjustab tihvti # 3 tõusu 4,7 V-lt 5 V-ni ... see muudab pin3 / 2 arvutusi ja sunnib opampi lukustama, kuni 5V on langenud alla 4,7 V, mis juhtub ainult kui aku pinge on langenud 11 V-ni ... ilma selleta oleks opamp pidevas vahemikus 14,4 V kuni 14,2 V

Mis on täislaadimispinge ja hüsterees

Järgnev arutelu räägib meile pliiakude täislaadimispinge ja hüstereesi olulisuse kohta akude laadimissüsteemides. Küsimused esitas hr Girish

Aku laadimisparameetrite arutamine
Mul on paar küsimust, mis panevad mind pead kratsima:
1) Milline on tavalise pliiakude täielik aku pinge, millise pinge korral peab aku laadijast eralduma. Milline peab olema pliiakude ujuklaadimispinge.
2) Kas hüstereesitakisti on võrdlusahelas ülioluline? ilma selleta töötab see korralikult? Olen googeldanud ja leidnud palju segaseid vastuseid. Loodan, et oskate vastata. Projektid on teel.
Tervitades.

Täiskoormuse katkestamine ja hüsterees
Tere, Girish,
1) 12 V pliiakude korral on toiteallika täislaadimine 14,3 V (väljalülituspiir), ujuklaadimine võib olla selle pinge juures väikseim vooluhulk, mis takistab aku isetühjenemist ja takistab ka aku ülelaadimisest.

Rusikareeglina võib see vool olla umbes Ah / 70, see on 50–100 korda väiksem kui aku AH-nimiväärtus.
Hüperees on vajalik opampides, et need ei tekitaks kõikuvat väljundit (ON / OFF) vastusena kõikuvale sisendile, mida opamp jälgib.

Näiteks kui hüstereesifunktsioonita opamp on konfigureeritud jälgima aku laadimissüsteemi ülelaadimise olukorda, näitab aku täieliku laadimise taseme korral niipea, kui see aku laadimisvarustuse katkestab. pinge ja proovige leppida madalama pinge asendiga.

Seda saab võrrelda õhu pumpamisega torus, kui toru sees on õhk, kuid niipea kui pumpamine peatatakse, hakkab toru aeglaselt tühjenema ... sama juhtub ka akuga.

Kui see juhtub, taastub opampi sisendi võrdlus ja selle väljundil palutakse laadimine uuesti sisse lülitada, mis surub aku pinge taas kõrgema väljalülitusläveni ja tsükkel kordub ... see toiming loob opamp-väljundi kiire ümberlülituse täislaadimise lävel. Seda tingimust ei soovitata tavaliselt üheski opamp-juhitavas võrdlussüsteemis ja see võib põhjustada relee lobisemist.

Selle vältimiseks lisame hüstereesitakisti üle väljundtapi ja opampi tundnõela nii, et väljalülituspiiril lülitab opamp oma väljundi välja ja lukustub selles asendis ning kuni andurite etteande sisendini on tõepoolest langenud ohtlikule alampiirile (kusjuures hüsterees ei suuda riivi kinni hoida), lülitub opamp seejärel uuesti sisse.

Kui teil on veel kahtlusi pliiakude täislaadimispinge ja hüstereesi olulisuse osas akude laadimissüsteemides, ärge kartke neid kommentaaride kaudu kustutada.