Bu blogdaki çoğu otomatik pil şarj devresinde, bazı önemli işlevler için histerezis özelliği bulunan bir opamp görmüş olabilirsiniz. Aşağıdaki makale, opamp devrelerinde histerezis fonksiyonu için önemi ve tasarım tekniklerini açıklamaktadır.
Histerezin tam olarak ne olduğunu öğrenmek için bu makaleye bakabilirsiniz. Bir röle örneği aracılığıyla histerezi açıklar
Çalışma prensibi
Şekil 2, histerezisi kullanmadan bir karşılaştırıcı için geleneksel bir tasarımı göstermektedir. Bu düzenleme, minimum eşik voltajını oluşturmak için bir voltaj bölücü (Rx ve Ry) kullanarak çalışır.
Karşılaştırıcı, giriş sinyalini veya voltajı (Vln), belirlenen eşik voltajı (Vth) ile değerlendirir ve karşılaştırır.
Karşılaştırılacak karşılaştırıcı giriş besleme voltajı, ters çevirme girişine bağlanır, bunun sonucunda çıkış ters bir polariteye sahip olur.
Her Vin> Vth olduğunda çıkışın negatif beslemeye yaklaşması beklenir (gösterilen diyagram için GND veya mantık düşük). ve ne zaman Vln Bu kolay çözüm, gerçek bir sinyalin, örneğin sıcaklığın belirli bir belirleyici eşik sınırının üzerinde olup olmadığına karar vermenizi sağlar. Öyle bile olsa, bu tekniği kullanmak bir çıkmaza sahip olabilir. Giriş besleme sinyalindeki parazit, potansiyel olarak girişin, tutarsız veya dalgalanan çıktı sonuçlarını tetikleyerek ayarlanan eşiğin üstünde ve altında değişmesine neden olabilir. Şekil 3, dalgalanan bir giriş gerilimi modeli ile histerezisi olmayan bir karşılaştırıcının çıkış yanıtını göstermektedir. Giriş sinyali voltajı ayarlanan limite (voltaj bölücü ağ tarafından) ulaşırken (Vth = 2.5V), bir dizi durumu minimum eşiğin üstünde ve altında ayarlar. Sonuç olarak, çıkış da girişe göre dalgalanır. Gerçek devrelerde, bu dengesiz çıktı kolaylıkla istenmeyen sorunlara neden olabilir. Örnek olarak, giriş sinyalinin bir sıcaklık parametresi olduğunu ve çıkış yanıtının bir mikro denetleyici tarafından yorumlanacak olan kritik bir sıcaklık temelli uygulama olduğunu düşünün. Dalgalanan çıkış sinyali yanıtı, mikro denetleyiciye güvenilir bir bilgi sağlamayabilir ve kritik eşik seviyelerinde mikro denetleyici için 'kafa karıştırıcı' sonuçlar üretebilir. Ek olarak, bir motoru veya valfi çalıştırmak için karşılaştırıcı çıktısının gerekli olduğunu hayal edin. Eşik limitleri sırasındaki bu tutarsız anahtarlama, kritik eşik durumları sırasında valfi veya motoru birçok kez AÇIK / KAPALI konuma getirmeye zorlayabilir. Ancak, karşılaştırıcı devresinde küçük bir değişiklik yoluyla 'soğuk' bir çözüm, eşik geçişleri sırasında titrek çıkışı tamamen ortadan kaldıran histerezi dahil etmenizi sağlar. Histerez, tartışılan devrede görüldüğü gibi dalgalanan geçişlerden uzak durmak için birkaç farklı eşik voltaj limitinden yararlanır. Giriş sinyali beslemesinin, düşük bir çıktının geçişini oluşturmak için üst eşiği (VH) aşması veya yüksek bir çıktıya geçmek için alt ayarlı eşik sınırının (VL) altında olması gerekir. Şekil 4, bir karşılaştırıcıdaki histereziyi göstermektedir. Rezistör Rh, histerezis eşik seviyesinde kilitlenir. Çıkışın mantıksal olarak yüksek (5V) olduğu her sefer, Rh, Rx ile paralel kalır. Bu, Ry'ye ekstra akımı iter ve eşik sınır voltajını (VH) 2,7 V'a yükseltir. Giriş sinyalinin, çıkış yanıtının mantık düşüklüğüne (0V) geçmesini sağlamak için muhtemelen VH = 2.7V'nin üzerine çıkması gerekecektir. Çıkış mantıksal düşük (0V) iken, Rh, Ry ile paralel olarak ayarlanır. Bu, akımı Ry'ye düşürür ve eşik voltajını 2.3V'a düşürür. Giriş sinyali, çıkışı mantıksal yüksekliğe (5V) ayarlamak için VL = 2.3V'nin altına inmek isteyecektir. Şekil 5, dalgalanan bir giriş voltajı ile histerezisli bir karşılaştırıcının çıkışını belirtir. Opamp çıkışının mantık düşüklüğüne (0V) kayması için giriş sinyali seviyesinin yüksek eşik sınırının (VH = 2.7V) üzerine çıkması beklenir. Ayrıca, opamp çıkışının mantıksal yüksekliğe (5V) sorunsuz bir şekilde tırmanması için giriş sinyali seviyesinin Alt eşiğin altında hareket etmesi gerekir. Bu örnekteki rahatsızlık önemsiz olabilir ve bu nedenle histerezis sayesinde göz ardı edilebilir. Ancak bunu söylemiş olmak, giriş sinyali seviyelerinin histerezis hesaplanan aralığın (2.7V - 2.3V) üzerinde olduğu durumlarda, ek dalgalı çıkış geçiş yanıtlarının üretilmesine neden olabilir. Bunu düzeltmek için, histerezis aralığı ayarının, verilen spesifik devre modelinde indüklenen bozukluğun ortadan kaldırılması için yeterince genişletilmesi gerekir. Bölüm 2.1, seçilen uygulama taleplerinize göre eşikleri sabitlemek için bileşenleri belirlemeye yönelik bir çözüm sunar. Denklemler (1) ve (2), histerezis eşik voltajları VH ve VL'yi yaratmak isteyen dirençlere karar vermede yardımcı olabilir. Tek bir değerin (RX) keyfi olarak seçilmesi gerekir. Bu çizimde, mevcut çekimin azaltılmasına yardımcı olmak için RX 100k olarak belirlendi. Rh 575k olarak hesaplandı, buna göre anlık standart değer 576k uygulandı. Denklem (1) ve (2) için onay Ek A'da sunulmuştur. Rh / Rx = VL / VH - VL Bir IC 741 akü şarj devresi örneğini alıyoruz ve geri besleme histerezis direncinin, kullanıcının rölenin tam şarj kesintisini ve düşük şarj restorasyonunu bir miktar voltaj farkı ile ayırmasını nasıl sağladığını öğreniyoruz. Histerez oluşmamışsa röle, kesme seviyesinde hızla AÇIK KAPALI konuma geçerek sistemde ciddi bir soruna neden olur. Soru, bu blogun kendini adamış okuyucularından biri olan Mr. Mike tarafından ortaya atıldı. Soru: 1) Merhaba bu devre çok dahice! Ama karşılaştırıcı opamplar hakkında bazı sorularım var Referans voltajı için neden 4.7 zener kullanılıyor? 12 voltun deşarj için 11'in altına düşmesini istemiyorsak, neden bu kadar düşük bir zener değeri? Geri besleme direnci sanal toprak noktasına 100K direnç mi gidiyor? Öyleyse, neden bu değer seçildi? Herhangi bir yardım için teşekkürler! 2) Ayrıca özür dilerim, BC 547 transistörlerinin tabanlarında neden 4.7 zener olduğunu unuttum. 3) Ayrıca bugün bu devre için son sorum. Kırmızı / yeşil gösterge LED'leri nasıl yanar? Demek istediğim, kırmızı LED direnciyle üst + raya bağlanır, OPAMP çıkışına bağlanır ve ardından yeşil LED'e doğru seri olarak aşağı iner. Görünüşe göre her iki devrede de seri halinde oldukları için ikisi de aynı anda açık olacaklar. Geri besleme devresi ve sanal toprakla bir ilgisi var mı? Oh sanırım görebilirim. Dolayısıyla, OPAMP kapalıyken üstteki kırmızı LED Akım, geri besleme direncinden (dolayısıyla 'açık') sanal zemin noktasına mı gidiyor? Ancak OPAMP bir çıktıya sahipken nasıl kapatılır? OP AMP bir çıktı aldığında, bunun yeşil LED'e düştüğünü görebiliyorum, ancak bu durumda kırmızı LED nasıl kapanıyor? Herhangi bir yardım için tekrar teşekkürler! Cevabım 4.7 sabit bir değer değildir, diğer değerlere de değiştirilebilir, pim # 3 ön ayarı nihayetinde seçilen zener değerine göre eşiği ayarlar ve kalibre eder. Soru Yani referans voltajı zener pin 2'de (üstten görünüm opamp) doğru mu? 100K geri besleme direnci ve pot, histerezis değeri (yani, opampı + ray voltajına yüksek sallamak için pim 2 ve 3 arasındaki fark)? Bu yapılandırmadaki opamp her zaman 2 ve 3 pinlerinin geri besleme direnci aracılığıyla aynı değere ulaşmasını sağlamaya çalışıyor, doğru (sıfır, çünkü geri besleme bölücü @ 0 ve pin 3 @ toprak)? Bu solar şarj kontrol cihazının geri besleme olmadan yapıldığını gördüm, sadece voltaj referans pinli birkaç opamp ve diğerinde bir pot kullanarak. Histerezisin bu durumda nasıl çalıştığını anlamaya çalışıyorum, bu devredeki matematiği anlamıyorum. 100k 10k önceden ayarlanmış geri bildirim kesinlikle gerekli mi? Diğer opamp devrelerinde, herhangi bir geri besleme kullanmazlar, sadece onları ters çevirici / ters çevirmeyen pimdeki ref voltajı ile karşılaştırıcı yapılandırma modunda kullanın ve biri aşıldığında, opamp ray voltajına sallanır Geri bildirim ne yapıyor? Opamp kazanç formülünü anlıyorum, bu durumda 100k / 10k x POT voltajı (önceden ayarlanmış) değeri ve 4.7 zener arasındaki voltaj farkı mı? Veya bu bir Schmidt tetik tipi histerezis UTP LTP devresi mi Hala opampı doygunlukta kullandığımı gördüğüm 100k / 10k en opamp karşılaştırıcıları ile geri beslemeyi geri alamıyorum, bunun için geri bildirim ve kazanımın nedenini açıklayabilir misiniz? Tamam, 10K ön ayarı voltajı 12 voltluk raydan bölmek için kullanılıyor, doğru mu? Peki, POT sileceğine göre ön ayar değeri daha fazla olduğunda? 4.7V zenerden daha yüksek, opampı yüksek mi sallıyoruz? hala 100k geri bildirimi almıyorum ve neden bir karşılaştırıcı devresinde kullanıldı Cevabım Geri besleme direncinin bir Opamp devresinde nasıl çalıştığını anlamak için lütfen yukarıdaki örnek şekle bakın. Voltaj bölücülerin nasıl çalıştığını bildiğinizden eminim? Dolu olur olmaz şarj eşiği tespit edildiğinde, pim # 3 ayarına göre, pim # 3'teki voltaj pim # 2 zener voltajından biraz daha yüksek olur, bu, opamp çıkışını önceki sıfır voltundan besleme seviyesine sallamaya zorlar ... demek 0'dan 14V'a anında değişir. Bu durumda, şimdi geri beslemenin 'pozitif besleme' ile pin # 3 arasına bağlı olduğunu varsayabiliriz ... bu olduğunda, geri besleme direnci bu 14V'yi pin # 3'e sağlamaya başlar, bu da önceden ayarlanmış voltajı daha da güçlendirdiği ve bazılarını eklediği anlamına gelir. direnç değerine bağlı olarak ekstra volt, teknik olarak bu, bu geri beslemenin, merkez kolu ile pozitif kol arasında ayarlanan önceden ayarlanmış dirençle paralel hale geldiği anlamına gelir. Öyleyse, geçiş pimi # 3 sırasında 4.8V olduğunu ve bunun, çıkışı besleme seviyesine geçirdiğini ve beslemenin, geri besleme direnci aracılığıyla pim # 3'e geri dönmesine izin verdiğini varsayalım, bu da pim # 3'ün 5V'de biraz daha yükseğe çıkmasına neden oldu. .... bu pin 3 nedeniyle voltajın 4.7V zener değer seviyesinin altına inmesi daha uzun sürecektir çünkü 5V'a yükseltilmiştir ... buna histerezis denir. Her iki LED de asla yanmayacaktır çünkü bağlantıları opampın 6 numaralı pimine bağlıdır, bu 0V veya besleme voltajında olacaktır, bu da kırmızı LED'in yandığını veya yeşilin yandığından emin olur, ancak asla birlikte olmaz. Soru Tüm sorularımı, özellikle de geri bildirimle ilgili olanı yanıtladığınız için teşekkür ederiz, bu biraz gelişmiş bir yapılandırma gibi görünüyor, bu yüzden benim için yeni olan bu düşük voltaj ayar noktası devre seçeneğinin yanı sıra invertörde 14 volt, invertörde 12 volt zener referans pimi. 14 VDC rayı 12'ye düştüğünde, opamp çıkışı açılır. Bu, devrenin düşük voltaj bölümünü etkinleştirir. Sizin durumunuzda, 10k pot sadece 'ayarlıyor', 'bölüyor' veya 14 voltluk rayı 4.7zener'e daha yakın bir voltaja getiriyor mu? Hala 14 VDC'yi kontrol ediyorsunuz. Demek istediğim, 11 VDC'ye vb. Gittiğinde, opampı yüksek sallayacak bir oran istersiniz. 4.7'yi başka bir zener değeri ile değiştirirseniz, pot bölücü yeni bir oran oluşturacaktır, ancak pot hala 'takip ediyor' mu yoksa ray 14 VDC ile orantılı mı? Bir opamp pinine 14VDC koymak yerine, onu bir bölücüden düşürüyorsunuz, ancak oran hala 10K pota aracılığıyla 14VDC'den 11 VDC'ye küçük bir düşüşü kontrol ediyor, bu 4.7V'a düşecek mi? Devrenin 11VDC'den (düşük voltaj ayar noktasının olmasını istediğimiz yer) ve 4.7 vdc'lik ref voltajını nasıl kapattığını anlamaya çalışıyorum. Gördüğüm karşılaştırıcı devrelerinin çoğu pin 2'de ref vdc'ye sahip, örneğin 6 VDC. ve 12 VDC gibi bir ray voltajı. Sonra bir tencere bu 12VDC rayından bir bölücü kurar, bölücünün orta noktasından 6 VDC demek için düşer. Pim 3'teki voltaj 6 VDC @ pin 2'ye yaklaştığında, opamp, yapılandırmasına göre (ters veya ters çevirmeyen) sallanır Belki de karıştırdığım yer burası - baktığım diğer devrelerde ray voltajının sert olduğu varsayılıyor, ancak bu durumda düşecek Bu düşüş (14VDC'den 11VDC'ye) 10K voltaj bölücüyü bozuyor oran? Ve bu oranı 4.7 zener referans olarak mı kullanıyorsunuz? yani 10K pota 5 k orta konumunda sahipseniz, bu bölücü 14 ray 11 VDC'ye giderse 14VDC'yi 7 VDC'ye (R2 / R1 + R2) ayarlayacaktır, bölücü orta konumu şimdi 5.5'tir, bu nedenle sileceğin nerede olduğuna bağlı, onu almaya başladım mı? Silecekleri 4.7 voltaj bölücüye ve istediğimiz ray düşüşüne oranlayana kadar ayarlıyoruz. yani bu devre normal opamp karşılaştırıcı prensiplerini kullanıyor, ancak düşük voltaj ayar noktası kontrolü için histersisin ek etkisi ile mi? Cevabım Evet doğru anlıyorsun. Bir 12V zener de işe yarardı, ancak bu opampın 12V ile 12.2V arasında değişmesine neden olur, feedaback sistemi opampın 11V ile 14V arasında geçiş yapmasına izin verir, bu bir geri besleme histerezis direnci kullanmanın ana avantajıdır. Benzer şekilde, benim durumumda, geri besleme direnci kaldırılırsa, opamp, 14.4V kesme seviyesi ile 14.2V geri dönüş seviyesi arasında sık sık salınmaya başlayacaktır. çünkü 10K ön ayarının ayarına göre opamp 14.4V'de kesilir ve pil voltajı birkaç milivolt düştüğünde opamp tekrar KAPANIR ve bu sürekli olarak devam eder ve sürekli AÇIK / KAPALI olur. rölenin anahtarlanması. Ancak, transistör yerine bir röle kullanılmasaydı yukarıdaki durum iyi olurdu. Soru Normalde karşılaştırıcılarda gördüğüm şey, @ pin 2'ye sahip olduğunuz gibi sabit bir voltajdır, genellikle bir voltaj bölücü veya zener vb. Aracılığıyla, ardından pim 3'te kaynak - pot - zemin yapılandırmasından ortada silecek (pot) ile değişken bir voltaj ve silecek, pim 2'nin ayar noktasını bulacaktır. Sizin durumunuzda 4.7 sabit zener voltajı ve opamp'ı yaklaşık olarak raylarına sallayın, kafa karıştırıcı olduğu yerde, devrenizdeki 10K silicinin 14.4 voltta ayarlanmış olması? Öyleyse bu 4.7 zener'i açacak mı? Maçı başlatmadım mı? Cevabım İlk olarak, geri besleme direnci kesilmiş olarak değişken bir güç kaynağından 14.4V sağlayarak pota üzerinden üst eşiği kesip ayarladık. Yukarıdakiler ayarlandıktan sonra, yuvaya doğru seçilmiş bir histerezis direnci bağlarız ve ardından opampı istenen düşük 11V'de kapatmayı bulana kadar voltajı düşürmeye başlarız. bu devreyi mükemmel bir şekilde kurar. ŞİMDİ, bunu pratik olarak onaylamadan önce önce pilin bağlandığından ve ardından gücün açıldığından emin oluyoruz. Bu, güç kaynağının pil seviyesi tarafından aşağı çekilebilmesi ve tam olarak pil boşalma seviyesine eşit bir seviyeyle başlaması için önemlidir. hepsi bu, bundan sonra opamp ile kullanıcı tarafından belirlenen cut off desenini takip eden tamamen pürüzsüz bir yelken. diğer önemli bir şey de, güç kaynağı akımının pil seviyesinin başlangıçta kolayca aşağı çekilebilmesi için AH pilinin 1 / 10'u civarında olması gerektiğidir. Soru Evet, tekrar düşünüyordum ve histerezis olmadan işe yaramazdı. Pim 2'ye bir 7 zener koyarsam, Vin @ pin 3'ü 5k voltaj bölücü üzerinden 7 volt olacak şekilde ve devrede deşarj olmuş bir pili ayarlayın, akü 14 volta şarj olur olmaz röle düşer ve yükü çekin, ancak yük 7'yi pota hemen düşürür, böylece röle düşer. Histerez olmadan, neden çalışmayacağımı şimdi anlayabiliyorum, teşekkürler Cevabım Yük olmasa bile pil asla 14,4V sınırına yapışmayacak ve anında 12,9V veya 13V civarına düşmeye çalışacaktır. Opamp o / p (+) 'ya sallandığında, besleme rayı kadar iyi olur, bu da geri besleme direncinin besleme rayı ile bağlandığını gösterir, bu ayrıca pim # 3'ün ek olarak ayrı bir paralel voltaja maruz kaldığı anlamına gelir. Besleme rayına bağlı üst bölüm direncini önceden ayarlar. Geri beslemeden gelen bu ilave voltaj, pim # 3'ün 4.7V'den 5V'ye yükselmesine neden olur ... bu, pin3 / 2 için hesaplamayı değiştirir ve opamp'ı, 5V 4.7v'nin altına düşene kadar kilitli kalmaya zorlar, bu sadece olur akü voltajı 11V'a düştüğünde .... bu olmadan opamp sürekli olarak 14.4V ile 14.2V arasında geçiş yapmak zorunda kalırdı. Aşağıdaki tartışma, kurşun asitli aküler için tam şarj voltajının ve akü şarj sistemlerinde histerezisin öneminin ne olduğunu anlatmaktadır. Sorular Bay Girish tarafından soruldu Pil Şarj Parametrelerinin Tartışılması Tam Şarj Kesme ve Histeresiz Genel bir kural olarak, bu akım Ah / 70 civarında olabilir, yani pilin AH değerinden 50 ila 100 kat daha azdır. Örneğin, histerezis özelliği olmayan bir opamp, bir pil şarj sistemindeki aşırı şarj durumunu izlemek üzere yapılandırılmışsa, tam şarj düzeyinde, pilin şarj beslemesini keser kesmez pil, pilini düşürme eğilimini gösterecektir. voltaj ve daha düşük voltaj konumuna yerleşmeye çalışın. Bunu, bir borunun içindeki havayı pompalamakla karşılaştırabilirsiniz, ancak pompalama basıncı borunun içindeki hava içeride olduğu sürece, ancak pompalama durur durmaz boru yavaşça sönmeye başlar… aynı batarya için de olur. Bu gerçekleştiğinde, opamp giriş referansı geri döner ve çıkışından şarjı tekrar AÇIK konuma getirmesi istenir, bu da pil voltajını daha yüksek kesme eşiğine doğru iter ve döngü tekrar etmeye devam eder ……. bu eylem, tam şarj eşiğinde opamp çıkışının hızlı bir şekilde değiştirilmesini sağlar. Bu durum genellikle herhangi bir opamp kontrollü karşılaştırma sisteminde önerilmez ve bu, röle gevezelerine neden olabilir. Bunu önlemek için, çıkış pini ve opampın algılama pini boyunca bir histerezis direnci ekliyoruz, böylece kesme sınırında opamp çıkışını kapatır ve bu konumda mandallanır ve algılama besleme girişi olmadığı sürece ve kadar gerçekten güvenli olmayan bir alt limite düştü (burada oamp histerezisi mandalı tutamaz), opamp daha sonra tekrar AÇIK konuma geçer. Kurşun asitli aküler için tam şarj voltajı ve akü şarj sistemlerindeki histerezisin önemi konusunda daha fazla şüpheniz varsa, yorumlarda bulunmaktan çekinmeyin.Histerezsiz Karşılaştırıcı
Histerezisli Karşılaştırıcı
Değişken Girişli Compartaor Çıkışı
Histeresiz Karşılaştırıcı Tasarımı
Pratik bir Örnek ile histerezi tartışmak
Referans Zener Neden Kullanılır?
Geri Besleme Direnci Neden Kullanılır?
Histerezis nedir
Eşik Gezi Noktaları Nasıl Kurulur
Tam Şarj Gerilimi ve Histerisiz Nedir
Kafamı kaşıyan birkaç sorum var:
1) Standart bir Kurşun-Asit akü için tam akü voltajı nedir, akünün şarj cihazından kesilmesi gereken voltajda. Bir kurşun asit akü için yüzer şarj voltajı ne olmalıdır.
2) Karşılaştırma devresinde histerezis direnci çok önemlidir? onsuz düzgün çalışacak mı? Googledim ve kafa karıştırıcı birçok cevap buldum. Umarım cevap verebilirsin Projeler yolda.
Saygılarımızla.
Merhaba Girish,
1) 12V kurşun asitli bir akü için güç kaynağından tam şarj 14,3 V'tur (kesme sınırı), tampon şarj bu voltajda en düşük akım miktarı olabilir, bu da pilin kendi kendine deşarj olmasını engeller ve ayrıca aşırı şarj nedeniyle pil.
Opamplarda, opamp tarafından izlenmekte olan dalgalı bir girişe yanıt olarak dalgalı bir çıkış (AÇIK / KAPALI) üretmelerini önlemek için histerezis gereklidir.
Önceki: Tek Fazlı Jet Pompası Kontrol Devresi Sonraki: Tek IC 741 ile Toprak Nemi Test Cihazı Devresi Nasıl Yapılır
