V večini avtomatskih vezij za polnjenje baterij v tem blogu ste morda videli opamp z vključeno funkcijo histereze za nekatere ključne funkcije. Naslednji članek pojasnjuje pomen in tehnike oblikovanja za funkcijo histereze v opampskih vezjih.
Če želite natančno izvedeti, kaj je histereza, si lahko ogledate ta članek, ki razloži histerezo na primeru releja
Načelo delovanja
Na sliki 2 je prikazana običajna zasnova primerjalnika brez uporabe histereze. Ta ureditev deluje tako, da z napetostnim delilnikom (Rx in Ry) določimo najnižjo mejno napetost.
Primerjalnik bi ovrednotil in primerjal vhodni signal ali napetost (Vln) z nastavljeno mejno napetostjo (Vth).
Napajalna napetost primerjalne napetosti, ki jo je treba primerjati, je povezana z invertirajočim vhodom, zato bo izhod imel obrnjeno polarnost.
Vsakič, ko je Vin> Vth, naj bi se izhod približal negativni oskrbi (GND ali logična nizka vrednost za prikazani diagram). in ko Vln Ta enostavna rešitev vam omogoča, da se odločite, ali je resnični signal, na primer temperatura, nad določeno mejo meje. Kljub temu ima lahko uporaba te tehnike težave. Motnje na vhodnem napajalnem signalu lahko povzročijo, da se vhod spremeni nad in pod nastavljenim pragom, kar sproži neskladne ali nihajoče izhodne rezultate. Slika 3 prikazuje izhodni odziv primerjalnika brez histereze z nihajočim vzorcem vhodne napetosti. Medtem ko napetost vhodnega signala doseže nastavljeno mejo (z omrežjem delilnika napetosti) (Vth = 2,5V), se število primerov prilagodi zgoraj in pod najnižjim pragom. Posledično tudi proizvodnja niha v skladu z vložkom. V dejanskih tokokrogih lahko ta nestabilen izhod zlahka povzroči neugodne težave. Za ponazoritev si omislite, da je vhodni signal temperaturni parameter, izhodni odziv pa ključna aplikacija, ki temelji na temperaturi, kar mikrokontroler interpretira. Nihajni odziv izhodnega signala morda ne bo prispeval verodostojnih informacij do mikrokrmilnika in bi lahko ustvaril 'zmedene' rezultate za mikrokrmilnik na ključnih mejnih ravneh. Poleg tega si predstavljajte, da je za delovanje motorja ali ventila potreben izhod primerjalne naprave. To nedosledno preklapljanje med mejnimi vrednostmi pragov lahko povzroči, da se ventil ali motor večkrat vklopi / izklopi med ključnimi pragovi. Toda 'kul' rešitev s skromno spremembo primerjalnega vezja vam omogoča, da vključite histerezo, ki v celoti odpravi tresenje med spreminjanjem praga. Histereza izkoristi nekaj ločenih mejnih vrednosti napetosti, da se izogne nihajočim prehodom, kot je razvidno iz obravnavanega vezja. Dovod vhodnega signala mora preseči zgornji prag (VH), da ustvari prehod z nizkim izhodom ali pod spodnjo nastavljeno mejno vrednost praga (VL), da preklopi na visok izhod. Slika 4 prikazuje histerezo primerjalnika. Upor Rh se zaklene na ravni praga histereze. Vsakič, ko je izhod logično visok (5V), Rh ostane vzporedno z Rx. To potisne dodaten tok v Ry in zviša mejno napetost (VH) na 2,7V. Vhodni signal bo verjetno moral preseči vrednost VH = 2,7 V, da se izhodni odziv pozove na nizko logično vrednost (0 V). Medtem ko je izhod na logičnem nivoju (0V), je Rh nastavljen vzporedno z Ry. S tem se tok zmanjša v Ry, prag napetosti pa se zniža na 2,3 V. Vhodni signal se bo želel znižati pod VL = 2,3V, da bo izhod poravnal na visoko logično vrednost (5V). Slika 5 pomeni izhod primerjalnika s histerezo z nihajočo vhodno napetostjo. Raven vhodnega signala naj bi se premaknila čez zgornjo mejno vrednost (VH = 2,7 V), da bi izhod opampa zdrsnil navzdol na logično nizko vrednost (0 V). Prav tako se mora nivo vhodnega signala premakniti pod spodnji prag, da se izhod opampa nemoteno povzpne na visoko logično vrednost (5V). Motnje v tem primeru so lahko zanemarljive in jih je zaradi histereze mogoče prezreti. Toda ob upoštevanju tega bi lahko v primerih, ko so bile ravni vhodnega signala nad izračunanim obsegom histereze (2,7 V - 2,3 V), ustvarili dodatne nihajoče odzivne prehodne odzive. Da bi to odpravili, je treba nastavitev obsega histereze razširiti dovolj, da se odpravi povzročena motnja v danem posebnem modelu vezja. Oddelek 2.1 ponuja rešitev za določanje komponent za določitev pragov v skladu z izbranimi zahtevami aplikacije. Enačbi (1) in (2) sta lahko v pomoč pri odločanju o uporih, ki želijo ustvariti prag histereze napetosti VH in VL. Za poljubno izbiro je potrebna ena vrednost (RX). V tej ilustraciji je bil RX določen na 100k, da bi pomagal zmanjšati trenutno porabo. Rh je bil izračunan na 575k, zato je bila uvedena takojšnja standardna vrednost 576k. Potrditev enačb (1) in (2) je predstavljena v Dodatku A. Rh / Rx = VL / VH - VL Vzamemo primer vezja polnilnika akumulatorjev IC 741 in se naučimo, kako povratni histerezni upor uporabniku omogoča, da z nekaj napetostne razlike loči polni naboj in obnovo nizkega naboja releja. Če histereza ni bila uvedena, bi se rele hitro IZKLOPIL na izklopljeni ravni, kar bi povzročilo resne težave s sistemom. Vprašanje je postavil eden od predanih bralcev tega spletnega dnevnika, gospod Mike. Vprašanje: 1) Živjo, to vezje je zelo genialno! Imam pa nekaj vprašanj glede primerjalnih opampov Zakaj se za referenčno napetost uporabljajo 4,7 zenera? Če ne želimo, da 12 voltov pade pod 11 pri praznjenju, zakaj tako nizka cenerjeva vrednost? Ali povratni upor gre v navidezno ozemljitveno točko 100K upor? Če da, zakaj je bila izbrana ta vrednost? Hvala za pomoč! 2) Tudi, opravičujem se, pozabil sem, zakaj je na dnu tranzistorjev BC 547 4,7 zenerov? 3) Tudi moje zadnje vprašanje za danes za to vezje. Kako svetijo rdeče / zelene indikacijske lučke? Mislim, da je rdeča dioda LED prek svojega upora priključena na zgornjo + tirnico, se poveže z izhodom OPAMP-a in se nato serijsko spusti proti zeleni LED. Zdi se, da bi oba vklopila hkrati, saj sta v obeh vezjih zaporedoma. Je to povezano s povratnim vezjem in virtualnim ozemljitvijo? Oh, mislim, da bom morda videl. Ko je OPAMP ugasnjen, zgornja rdeča LED Tok teče skozi povratni upor (torej vklopljen) do navidezne ozemljitvene točke? Kako pa se izklopi, ko ima OPAMP izhod? Ko OP AMP dobi izhod, vidim, da gre navzdol do zelene LED, toda kako se v tem stanju rdeča LED potem ugasne? Še enkrat hvala za pomoč! Moj odgovor 4.7 ni fiksna vrednost, jo je mogoče spremeniti tudi na druge vrednosti, prednastavitev nožice 3 na koncu prilagodi in umeri prag glede na vrednost selecte zener. Vprašanje Torej, referenčna napetost je, da je cener na pin 2 (opamp od zgoraj) pravilno? 100K povratni upor in lonec ustvarjata vrednost histereze (kar pomeni, razlika med zatičem 2 in 3, da se opamp zaniha visoko na + tirnico)? Opamp v tej konfiguraciji skuša vedno doseči, da zatiči 2 in 3 dosežeta enako vrednost prek povratnega upora, pravilno (nič, ker je delilnik povratnih informacij @ 0, pin 3 pa @ ozemljitev)? Videl sem, da je ta solarni krmilnik polnilnika narejen brez povratne napake, samo z uporabo več opampov z referenčnimi zatiči napetosti in loncem na drugem. Samo poskušam razumeti, kako deluje histereza v tem primeru, ne razumem matematike v tem vezju. Ali so prednastavljene povratne informacije 100k 10k nujno potrebne? V drugih opampskih vezjih ne uporabljajo povratnih informacij, temveč jih uporabljajo v konfiguracijskem načinu primerjalnika z ref napetostjo na invertnem / neinvertirnem zatiču in ko je ena presežena, opamp preklopi na železniško napetost. Kaj počne povratna informacija? Razumem formulo opamp ojačanja, v tem primeru gre za 100k / 10k x napetostno razliko napetosti POT (prednastavljene) in 4,7 zenerja? Ali pa gre za Schmidtov tip sprožilnega vezja za histerezo UTP LTP Še vedno ne dobim povratne informacije z večino primerjalnikov opampov 100k / 10k. Videl sem, kako samo uporabljam opamp v nasičenosti. Bi lahko pojasnili, zakaj povratne informacije in pridobitev za to? Ok, prefinjen sem, da se prednastavitev 10K uporablja za delitev napetosti od 12voltne tirnice, kajne? Torej, kdaj je njegova prednastavljena vrednost glede na brisalnik POT večja? kot 4.7V cener, opamp visoko zanihamo? še vedno ne dobim povratne informacije 100k in zakaj se uporablja v primerjalnem vezju Moj odgovor Oglejte si zgornjo sliko za razumevanje, kako deluje povratni upor v vezju Opamp Prepričan sem, da veste, kako delujejo napetostni delilniki? Takoj ko polno zazna se prag polnjenja, saj po nastavitvi prednastavljenega kontakta št. 3 napetost na kontaktu št. 3 postane le višja od napetosti cenerja kontakta št. 2, zaradi česar se izhod opampa premakne na raven napajanja s prejšnjih nič voltov .... kar pomeni, da se takoj spremeni od recimo 0 do 14V. V tej situaciji lahko zdaj domnevamo, da je povratna informacija povezana med 'pozitivno napajalno napetostjo' in zatičem # 3 ... ko se to zgodi, povratni upor začne napajati ta 14V na zatič # 3, kar pomeni, da še okrepi prednastavljeno napetost in doda nekaj dodatnih voltov, odvisno od njegove vrednosti upora, tehnično to pomeni, da te povratne informacije postanejo vzporedne s prednastavljenim uporom, ki je nastavljen med njegovo srednjo roko in pozitivno roko. Predpostavimo torej, da je bil med prehodom zatiča št. 3 4,8 V, to pa je preklopilo izhod na raven napajanja in omogočilo, da se napajalnik vrne nazaj na zatič št. 3 prek povratnega upora, zaradi česar je bil zatič št. 3 nekoliko višji pri 5 V .... zaradi tega zatiča št. 3 bo napetost trajala dlje, da se vrne pod nivo cenerja 4,7 V, ker je bila povišana na 5 V ... to se imenuje histereza. Obe LED ne bosta nikoli prižgali, ker je njun spoj povezan z zatičem št. 6 opampa, ki bo bodisi pri 0 V bodisi za napajalni volt, ki bo zagotovil, da bo zasvetila rdeča LED ali zelena, vendar nikoli skupaj. Vprašanje Hvala, ker ste odgovorili na vsa moja vprašanja, zlasti na tisto o povratnih informacijah, ki se mi zdi nekoliko napredna konfiguracija, zato bi bila zame nova, če bi ta nizkonapetostna nastavljena točka vezja delovala tudi 14 voltov na neinvertiranem, 12 voltov cenerja na invertu referenčni zatič. Ko se tirnica 14 VDC spusti na 12, se izhod opampa sproži. To bi aktiviralo nizkonapetostni del vezja. V vašem primeru 10k lonec samo 'prilagaja', 'deli' ali 14voltno tirnico približa napetosti bližje 4.7zenerju? Vaš še vedno nadzoruje 14 VDC. Ko enkrat preide na 11 VDC itd., Želite razmerje, ki bo opamp močno zanihalo. če ste 4.7 zamenjali z drugo Zenerjevo vrednostjo, bi delilnik loncev nastavil novo razmerje, vendar pot še vedno 'sledi' ali je v razmerju s tirnico 14 VDC? Namesto da na en opamp zatič namestite 14VDC, ga spustite skozi delilnik, vendar razmerje še vedno nadzoruje majhen padec od recimo 14VDC na 11 VDC skozi lonec 10K, ki bo padel na 4,7V? Samo poskušam razumeti, kako vezje zapre 'širjenje' iz 11VDC (kjer želimo, da je nastavljena vrednost nizke napetosti) in ref napetost 4,7 vdc. večina primerjalnih vezij, ki sem jih videl, imajo ref vdc na pin 2, na primer 6 VDC. in napetost tirnice recimo 12 VDC. Nato lonec postavi delilnik od te tirnice 12VDC in pade na 6 VDC skozi sredino točke delilnika. Ko se napetost na pin 3 približa ref 6 VDC @ pin 2, se opamp zaniha v skladu s svojo konfiguracijo (invert ali non-invert) Morda je to, kar sem pokvaril, tukaj - v drugih vezjih, ki sem si jih ogledal, se domneva, da je napetost tirnice trda, toda v tem primeru bo njen padec (14VDC na 11VDC) razburil napetostni delilnik 10K razmerje? In kako uporabljate to razmerje za sklicevanje na 4,7 zenerja? Torej, če imate lonec 10K v srednjem položaju 5 k, bi ta delilnik postavil 14VDC na 7 VDC (R2 / R1 + R2), če bi šina 14 prešla na 11 VDC, je srednji položaj delilnika zdaj 5,5, torej odvisno od tega, kje je brisalec, ga začnem dobivati? Brisalnik samo nastavljamo, dokler 4,7 ni v razmerju do delilnika napetosti in želenega padca tirnice? torej to vezje uporablja običajna načela primerjave opampov, vendar z dodatnim vplivom histereze na nizko napetostno krmiljenje nastavljene vrednosti? Moj odgovor Ja, prav ste razumeli. Deloval bi tudi 12V cener, vendar bi to povzročilo, da bi opamp preklopil med 12V in 12,2V, sistem povratnega napajanja omogoča opampu, da preklopi med 11V in 14V, to je glavna prednost uporabe povratnega histereznega upora. Podobno v mojem primeru, če bi odstranili povratni upor, bi opamp začel pogosto nihati med nivojem izklopa 14,4 V in nivojem povratka 14,2 V. ker bi se po nastavitvi prednastavitve 10K opamp izklopil pri 14,4V in takoj, ko bi napetost akumulatorja padla za nekaj milivoltov, bi se opamp spet IZKLOPIL in to bi se nadaljevalo neprestano, kar bi povzročalo stalno VKLOP / IZKLOP preklapljanje releja. Vendar bi bila zgornja situacija v redu, če ne bi uporabili releja, temveč tranzistorja. Vprašanje Običajno v primerjalnikih vidim fiksno napetost, kakršno imate @ pin 2, običajno skozi delilnik napetosti ali cener itd., Nato na pin 3 spremenljivo napetost od vira - pot - tla konfiguracije z brisalcem (lonec) na sredini in brisalec bo našel nastavljeno točko zatiča 2. V vašem primeru je 4,7 fiksne napetosti cenerja in opamp zasukajte približno na tirnice, glede na njegovo konfiguracijo, kjer je zmedeno, da je 10K brisalec v vašem vezju nastavljen na 14,4 voltov? Potem naj bi se spotaknila 4,7 cenerja? Ne dobim tekme? Moj odgovor najprej nastavimo zgornji prag, odrezan skozi lonec, tako da napajamo 14,4 V iz spremenljivega napajalnika z odklopljenim povratnim uporom. ko je zgoraj nastavljeno, v režo priključimo pravilno izbran histerezni upor in nato začnemo zniževati napetost, dokler ne ugotovimo, da se opamp izklopi na želeni spodnji recimo 11V. to popolnoma nastavi vezje. ZDAJ, preden to praktično potrdimo, poskrbimo, da je baterija najprej priključena in nato vklopljena. to je pomembno, da se napajalnik lahko povleče za raven baterije in začne s nivojem, ki je popolnoma enak nivoju praznjenja akumulatorja. to je vse, po tem je vse gladko plovbo z opampom po odrezanem vzorcu, kot ga je določil uporabnik. druga pomembna stvar je, da mora biti napajalni tok približno 1/10 od akumulatorja akumulatorja akumulatorja, tako da ga lahko baterija na začetku enostavno potegne navzdol. Vprašanje Da, premišljeval sem in brez histereze ne bi šlo. Če vstavim 7 cenerjev na pin 2, nastavim Vin @ pin 3 skozi 5k napetostni delilnik na 7 voltov in izpraznjeno baterijo na vezju, takoj ko se baterija napolni na 14 voltov, se rele spusti in potegnite tovor, toda tovor bi takoj spustil 7 na lonec, tako da bi rele izpadel. Brez histereze zdaj vidim, zakaj ne bi delal, hvala Moj odgovor Tudi brez obremenitve se baterija nikoli ne bo držala meje 14,4 V in se bo takoj poskusila umiriti na približno 12,9 V ali 13 V. Ko se opamp o / p pomakne na (+), postane tako dober kot napajalna tirnica, kar pomeni, da se povratni upor poveže z napajalno tirnico, kar nadalje pomeni, da je pin št. 3 poleg prednastavi upor zgornjega dela, ki je povezan z napajalno tirnico. Ta dodana napetost od povratne informacije povzroči, da se pin # 3 dvigne s 4,7 V na 5 V ... to spremeni izračun za pin 3/2 in prisili opamp, da ostane zaskočen, dokler 5 V ne pade pod 4,7 V, kar se zgodi samo ko napetost akumulatorja pade na 11V .... brez tega bi se opamp neprestano preklapljal med 14,4V in 14,2V Naslednja razprava nam govori o tem, kakšna je napetost polnjenja svinčevih baterij in pomen histereze v sistemih za polnjenje baterij. Vprašanja je postavil gospod Girish Razprava o parametrih polnjenja akumulatorja Prekinitev polnjenja in histereza Praviloma je lahko ta tok približno Ah / 70, kar je 50 do 100-krat manj od vrednosti AH baterije. Na primer, če je opamp brez funkcije za histerezo konfiguriran za spremljanje stanja prenapolnjenosti v sistemu za polnjenje akumulatorja, bo pri polni napolnjenosti takoj, ko bo izklopil polnilno baterijo, baterija pokazala težnjo, da pade napetost in se poskusite umiriti v položaj nižje napetosti. Lahko ga primerjate s črpanjem zraka znotraj cevi, dokler je v njem črpanje tlaka, zrak v cevi pa drži, toda takoj ko se črpanje ustavi, se začne cev počasi izpuščati ... enako se zgodi z baterijo. Ko se to zgodi, se referenčni vhod opampa vrne in njegov izhod mora znova vklopiti polnjenje, kar spet potisne napetost akumulatorja proti višjemu pragu izklopa in cikel se ponavlja ...... to dejanje ustvari hitro preklapljanje izhoda opampa pri polnem pragu polnjenja. Ta pogoj običajno ni priporočljiv v nobenem primerjalnem sistemu, ki ga nadzoruje opamp, in to lahko povzroči relejsko klepetanje. Da bi to preprečili, dodamo histerezni upor čez izhodni zatič in zaznavni zatič opampa, tako da na mejni meji opamp izklopi svoj izhod in se zaskoči v tem položaju, razen če in dokler vhod za zaznavanje podajalnika se je resnično spustil na nevarno spodnjo mejo (pri čemer histereza oampa ne more zadržati zapaha), se opamp nato ponovno vklopi. Če imate več dvomov glede napetosti polnega polnjenja svinčevih akumulatorjev in pomena histereze v sistemih za polnjenje baterij, jih ne oklevajte in jih razložite s komentarji.Primerjalnik brez histereze
Primerjalnik s histerezo
Primerjalni izhod z nihajočim vhodom
Zasnova primerjalnika histereze
Razprava o histerezi s praktičnim primerom
Zakaj se uporablja referenčni Zener
Zakaj se uporablja povratni upor
Kaj je histereza
Kako nastaviti mejne točke potovanja
Kaj je polnilna napetost in histereza
Imam nekaj vprašanj, zaradi katerih se počutim po glavi:
1) Kolikšna je polna napetost akumulatorja za običajno svinčevo baterijo, pri kateri napetosti mora baterija izklopiti polnilnik. Kakšna mora biti napetost plavajočega naboja za svinčenokislinsko baterijo.
2) Ali je histerezni upor ključnega pomena v primerjalnem vezju? brez tega bo delovalo pravilno? Googlal sem in našel veliko zmedenih odgovorov. Upam, da boste lahko odgovorili. Projekti so na poti.
S spoštovanjem.
Živjo Girish,
1) Za 12V svinčenokislinsko baterijo je polnjenje iz napajalnika 14,3V (mejna meja), plavajoči naboj je lahko najmanjša količina toka pri tej napetosti, kar preprečuje, da bi se baterija samopraznila in preprečuje baterija zaradi prekomernega polnjenja.
Histereza je potrebna v opamperih, da jim preprečijo, da bi povzročili nihajoče izhodne vrednosti (ON / OFF) kot odziv na nihajoči vhod, ki ga spremlja opamp.
Prejšnja: Enofazno vezje krmilnika reaktivne črpalke Naprej: Kako narediti vezje za preizkušanje vlage v tleh z enim IC 741
