ברוב מעגלי המטען הסוללות האוטומטיים בבלוג זה אולי היית רואה אופמפ עם תכונת היסטריה כלולה עבור פונקציה מכריעה כלשהי. המאמר הבא מסביר את המשמעות וטכניקות העיצוב עבור פונקציית ההיסטריה במעגלי אופמפ.
כדי ללמוד בדיוק מהי היסטריה אתה יכול להתייחס למאמר זה אשר מסביר היסטריה באמצעות דוגמה לממסר
עקרון המבצע
איור 2 מדגים תכנון קונבנציונאלי עבור משווה ללא שימוש בהיסטריה. סידור זה פועל באמצעות מחלק מתח (Rx ו- Ry) כדי לקבוע את מתח הסף המינימלי.
המשווה היה מעריך ומשווה את אות הקלט או המתח (Vln) למתח הסף שנקבע (Vth).
מתח הזנת הקלט המשווה שיש להשוות מחובר לכניסה ההפוכה, וכתוצאה מכך הפלט יכלול קוטביות הפוכה.
בכל פעם שה Vin> Vth הפלט אמור להתקרב לאספקה השלילית (GND או לוגיקה נמוכה לתרשים המוצג). וכאשר Vln פתרון קל זה מאפשר לך להחליט אם אות אמיתי למשל הטמפרטורה הוא מעל גבול הסף הקובע. למרות זאת, שימוש בטכניקה זו עשוי להיות במצב קשה. הפרעה לאות הזנת הקלט עלולה לגרום להחלפת הקלט מעל ומתחת לסף שנקבע ולהביא לתוצאות פלט לא עקביות או משתנות. איור 3 ממחיש את תגובת הפלט של משווה ללא היסטריה עם דפוס מתח כניסה משתנה. בעוד שמתח אות הכניסה מגיע לגבול הקבוע (על ידי רשת מחלק המתח) (Vth = 2.5V), הוא מכוון מעל למספר מקרים מתחת לסף המינימלי. כתוצאה מכך, התפוקה משתנה גם בהתאם לקלט. במעגלים בפועל, תפוקה לא יציבה זו עלולה לגרום לבעיות שליליות. כהמחשה, חשוב על האות הקלט להיות פרמטר טמפרטורה ועל תגובת הפלט להיות יישום חיוני המבוסס על טמפרטורה, אשר במקרה מתפרש על ידי מיקרו-בקר. תגובת אות הפלט המשתנה עשויה שלא לתרום מידע נאמן למיקרו-בקר ויכולה לייצר תוצאות 'מבלבלות' עבור המיקרו-בקר ברמות הסף המכריעות. בנוסף, דמיין שתפוקת המשווה נדרשת להפעלת מנוע או שסתום. מיתוג לא עקבי זה במהלך גבולות הסף יכול לאלץ את כיבוי / כיבוי של השסתום או המנוע פעמים רבות במהלך מצבי הסף המכריעים. אך פיתרון 'מגניב' באמצעות שינוי צנוע במעגל ההשוואה מאפשר לך לכלול היסטרזיס אשר בתורו מבטל לחלוטין את התפוקה העצבנית במהלך מעבר סף. היסטרזיס מנצל כמה מגבלות מתח סף מובחנות כדי להישאר ברור מהמעברים התנודיים כפי שנראה במעגל הנדון. הזנת אות הכניסה צריכה לעבור את הסף העליון (VH) כדי ליצור מעבר של פלט נמוך או מתחת לגבול הסף התחתון שנקבע (VL) כדי לעבור ליציאה גבוהה. איור 4 מציין היסטריה על משווה. הנגד Rh ננעל ברמת סף ההיסטרזה. בכל פעם שהפלט נמצא בהיגיון לוגי (5V), Rh נשאר במקביל ל- Rx. זה דוחף זרם נוסף ל- Ry, ומעלה את מתח הגבול (VH) ל -2.7 וולט. אות הקלט ככל הנראה יצטרך לעבור מעל VH = 2.7V כדי להניע את תגובת הפלט לעבור לשפל הגיוני (0V). בעוד שהפלט נמוך בהיגיון (0V), Rh מוגדר במקביל ל- Ry. זה מפסיק את הזרם ל- Ry, ומוריד את מתח הסף ל -2.3 וולט. אות הקלט ירצה לרדת מתחת ל- VL = 2.3V כדי לייצב את הפלט לגובה לוגי (5V). איור 5 מסמל את הפלט של משווה עם היסטריה עם מתח כניסה משתנה. רמת אות הכניסה אמורה לנוע מעל גבול הסף הגבוה יותר (VH = 2.7V) כדי שפלט ה- opamp יחליק למטה לוגיקה נמוכה (0V). כמו כן, רמת אות הכניסה צריכה לנוע מתחת לסף התחתון כדי שפלט ה- opamp יטפס בצורה חלקה לגובה ההיגיון (5V). ההפרעה בדוגמה זו עשויה להיות זניחה ולכן ניתן להתעלם ממנה, בזכות ההיסטריה. אך עם זאת, במקרים בהם רמות אות הכניסה היו מעל לטווח המחושב של ההיסטרזה (2.7 וולט - 2.3 וולט), עלולה לגרום ליצירת תגובות מעבר תנודתיות נוספות המשתנות. כדי לתקן זאת, נדרשת הרחבה של הגדרת טווח ההיסטרזה במידה מספקת בכדי לבטל את ההפרעה הנגרמת במודל המעגל הספציפי הנתון. סעיף 2.1 מספק לך פתרון לקביעת רכיבים לתיקון הספים בהתאם לדרישות היישום שבחרת. משוואות (1) ו- (2) יכולות לעזור להחליט על הנגדים הרצויים ליצור את מתח סף ההיסטריה VH ו- VL. נדרש לבחור ערך יחיד (RX) באופן שרירותי. במסגרת האיור הזה, RX היה נחוש ל 100k כדי לסייע בהפחתת הציור הנוכחי. Rh חושבה להיות 575k, בהתאם לכך יושם הערך הסטנדרטי המיידי 576k. האישור למשוואות (1) ו- (2) מוצג בנספח א '. Rh / Rx = VL / VH - VL אנו לוקחים את הדוגמה של מעגל מטען סוללות IC 741 ונלמד כיצד הנגד של היסטרזת המשוב מאפשר למשתמש להגדיר את חיתוך הטעינה המלא והשבת הטעינה הנמוכה של הממסר על ידי הפרש מתח כלשהו. אם ההיסטריה לא הוצגה, הממסר יופעל במהירות במצב המנותק ויהיה בעיה רצינית במערכת. השאלה הועלתה על ידי אחד הקוראים המסורים בבלוג זה מר מייק. שְׁאֵלָה: 1) היי המעגל הזה מאוד גאוני! אבל יש לי כמה שאלות לגבי אופמות המשווה מדוע משתמשים ב -4.7 זנים למתח הייחוס? אם אנחנו לא רוצים ש 12 וולט יירד מתחת ל 11 לפריקה, מדוע ערך זנר כל כך נמוך? האם הנגד להזנה חוזר לנקודת הקרקע הווירטואלית הוא נגד 100K? אם כן, מדוע נבחר ערך זה? תודה על כל העזרה! 2) כמו כן, אני מתנצל, שכחתי מדוע ישנם 4.7 זנים בבסיסי הטרנזיסטורים לפני הספירה 547? 3) גם השאלה האחרונה שלי להיום למעגל זה. נוריות החיווי האדומות / ירוקות כיצד הן נדלקות? כלומר הנורית האדומה מחוברת דרך הנגד שלה למסילה העליונה +, מתחברת לפלט ה- OPAMP ואז יורדת בסדרה לכיוון ה- LED הירוק. נראה כי שניהם יפעלו במקביל, מכיוון שהם נמצאים בסדרה, בשני המעגלים. האם זה קשור למעגל המשוב והקרקע הווירטואלית? אה, אני חושב שאולי אראה. אז כאשר ה- OPAMP כבוי, הנורית האדומה העליונה הזרם עובר נגד נגב המשוב (ובכך הוא 'מופעל') לנקודת הקרקע הווירטואלית? אבל איך הוא מנותק כאשר ל- OPAMP יש פלט? כאשר ה- AMP של ה- OP מקבל פלט, אני יכול לראות כי יורד אל נורית ה- LED הירוקה, אך כיצד במצב זה מנורת ה- LED האדומה מכבה? תודה שוב על כל העזרה! תשובתי 4.7 אינו ערך קבוע, ניתן לשנות אותו גם לערכים אחרים, ההגדרה הקבועה מראש של סיכה מס '3 מתאימה ומכיילת את הסף לפי ערך הזנר הנבחר. שְׁאֵלָה אז מתח הייחוס האם הזנר נמצא בסיכה 2 (מראה עליון) הוא נכון? נגד משוב 100K וסיר יוצרים את ערך היסטריה (כלומר, ההבדל בין סיכה 2 ל -3 כדי לגרום לאופמפ להתנדנד גבוה למתח + המסילה שלו)? האופמפ בתצורה זו מנסה תמיד לגרום לסיכות 2 ו -3 להגיע לאותו ערך דרך נגדי המשוב שלו, נכון (אפס, מכיוון שמחלק המשוב הוא @ 0 וסיכה 3 היא @ קרקע)? ראיתי את בקר המטען הסולארי הזה נעשה ללא הזנה, רק משתמש בכמה אופמטים עם סיכות הפניה למתח וסיר על השני. אני רק מנסה להבין איך ההיסטרזה עובדת במקרה זה אני לא מבין את המתמטיקה במעגל הזה. האם משוב קבוע מראש של 100k 10k הכרחי בהחלט? במעגלים אחרים של אופמפ, הם אינם משתמשים בשום הזנה, אלא רק משתמשים בהם במצב תצורה של השוואה עם מתח רפרור בסיכה הפוכה / לא הפוכה, וכאשר חורגים ממנה, האופמפ מתנדנד למתח המסילה שלו. מה עושה הפידבק? אני מבין את נוסחת הרווח של opamp, במקרה זה האם זה 100k / 10k x הפרש מתח בערך מתח POT (מוגדר מראש) ו- 4.7 זנר? או שמא זהו סוג ההדק של שמידט של מעגל UTP LTP להיסטריה אני עדיין לא מקבל את הפיד בחזרה עם 100k / 10k השוואות הכי אופמיות שראיתי פשוט השתמש ב- opamp ברוויה, האם תוכל להסביר מדוע המשוב והרווח לכך? אוקי, אני מרומם שההגדרה המוקדמת של 10K משמשת לחלוקת המתח ממעקה 12 וולט, נכון? אז כאשר הערך הקבוע מראש לפי מגב ה- POT הוא יותר? מאשר הזנר 4.7V, אנחנו מניפים את האופמפ גבוה? עדיין לא מקבל משוב של 100 אלף ומדוע הוא משמש במעגל השוואה תשובתי אנא עיין באיור הדוגמא לעיל כדי להבין כיצד פועל נגד המשוב במעגל Opamp אני בטוח שאתה יודע כיצד פועלים מחלקי מתח? ברגע שהמלא סף הטעינה מזוהה, בהתאם לכוונון של סיכה מס '3 מוגדר מראש המתח בסיכה 3 הופך להיות גבוה יותר ממתח זנר מס' 2, זה מכריח את תפוקת האופמפ להתנדנד לרמת האספקה מהוולט הקודם שלה .... כלומר הוא משתנה מ- 0 ל- 14V באופן מיידי. במצב זה אנו יכולים להניח כעת שהמשוב מחובר בין 'אספקה חיובית' לסיכה מס '3 ... כאשר זה קורה, נגע המשוב מתחיל לספק את הסיבוב הזה 14V לסיכה # 3, מה שאומר שהוא מחזק עוד יותר את המתח הקבוע מראש ומוסיף קצת וולטים נוספים בהתאם לערך ההתנגדות שלו, מבחינה טכנית פירוש הדבר שמשוב זה הופך במקביל לנגד שנקבע מראש המוגדר בין זרועו המרכזית לזרוע החיובית. אז נניח שבמהלך מעבר הסיכה מספר 3 היה 4.8 וולט וזה העביר את הפלט לרמת האספקה ואיפשר לאספקה להגיע חזרה לסיכה מס '3 דרך נגד המשוב, מה שגרם לסיכה מספר 3 להגיד קצת יותר גבוה ב -5 וולט .... בגלל סיכה זו מתח 3 לוקח יותר זמן לחזור מתחת לרמת הערך zener 4.7V כי זה הועלה ל 5V ... זה נקרא היסטריה. שתי הנוריות לעולם לא ידלקו כי הצומת שלהן מחובר לסיכה מס '6 של ה- opamp אשר יתחיל ב 0 וולט או במתח האספקה שיבטיח כי הנורית האדומה תידלק או ירוקה, אך לעולם לא ביחד. שְׁאֵלָה תודה שענית על כל השאלות שלי, במיוחד זו לגבי המשוב, שנראית מעט תצורה מתקדמת, כך שזה חדש מבחינתי, אפשרות זו של מעגל נקודת מתח מוגדרת נמוכה תעבוד גם כן 14 וולט על ההפוך הלא, 12 וולט זנר על ההפוך. סיכת סימוכין. ברגע שמעקה ה- VDC 14 ירד ל -12, תפוקת ה- opamp ממשיכה. זה יפעיל את החלק במתח נמוך במעגל. במקרה שלך, הסיר 10k הוא פשוט 'מכוון', 'מחלק' או מביא את המסילה 14 וולט למתח קרוב יותר ל- 4.7zener? אתה עדיין שולט ב 14 VDC. זאת אומרת ברגע שזה יעבור ל- 11 VDC וכו ', אתה רוצה יחס שיניף את האופמפ גבוה. אם החלפת את ה- 4.7 לערך זנר אחר, מחלק הסירים היה מגדיר יחס חדש, אך הסיר עדיין 'עוקב' או ביחס למעקה 14 VDC? במקום לשים 14VDC על סיכה אחת של אופמפ, אתה מפיל אותו דרך מחיצה, אך היחס עדיין שולט בירידה קטנה מ- 14VDC ל -11 VDC דרך סיר 10K, שיירד ל -4.7 V? אני רק מנסה להבין כיצד המעגל סוגר את ה'התפשטות 'מ- 11VDC (במקום בו אנו רוצים שנקודת המתח הנמוכה תהיה) ואת מתח ה ref של 4.7 וולט. ברוב מעגלי ההשוואה שראיתי פשוט יש את ה- vdc ref בסיכה 2, למשל 6 VDC. ומתח מסילה של נגיד 12 VDC. ואז סיר מגדיר מחיצה ממעקה זה של 12VDC, צונח ואומר 6 VDC דרך נקודת האמצע של המחלק. ברגע שהמתח בסיכה 3 מתקרב ל- ref 6 VDC @ pin 2, האופמפ מתנדנד בהתאם לתצורה שלו, (הפוך או לא הפוך) אולי איפה שאני מתעסק כאן - במעגלים אחרים בהם הסתכלתי, ההנחה היא שמתח המסילה נוקשה, אך במקרה זה, היא הולכת לרדת. ירידה זו (14VDC ל- 11VDC) מרגיזה את מחלק המתח 10K יַחַס? ואתה משתמש ביחס הזה כדי להתייחס ל zener 4.7? אז אם יש לך את הסיר 10K במיקום האמצעי של 5 k, המחלק הזה היה מציב את 14VDC על 7 VDC (R2 / R1 + R2) אם המסילה 14 תעבור ל- 11 VDC, המיקום האמצעי של המחלק הוא עכשיו 5.5, אז זה תלוי איפה המגב נמצא, האם אני מתחיל להשיג אותו? אנחנו פשוט מכוונים את המגב עד ש- 4.7 יהיה ביחס למחלק המתח ולירידת המסילה שאנחנו רוצים? אז המעגל הזה משתמש בעקרונות השוואת אופמים רגילים, אך עם ההשפעה הנוספת של היסטריה לבקרת נקודת המתיחות במתח נמוך? תשובתי כן אתה מבין את זה נכון. זנר 12 וולט יעבוד גם כן, אך זה יגרום לאופמפ לעבור בין 12 וולט ל 12.2 וולט, מערכת המשוב החוזרת מאפשרת לאופמפ לעבור בין 11 וולט ל 14. וולט, זה היתרון העיקרי בשימוש בנגד היסטרזיס משוב. באופן דומה במקרה שלי, אם הנגד המשוב יוסר, האופמפ יתחיל להתנודד בתדירות גבוהה בין רמת הניתוק של 14.4 וולט לרמת ההחזרה של 14.2 וולט. מכיוון שלפי ההגדרה של 10K מוגדרת מראש האופמפ היה מנותק ב 14.4 וולט וברגע שמתח הסוללה ירד בכמה מילי וולט האופמפ שוב יכבה, וזה יימשך ברציפות ויהיה הפעלה / כיבוי קבוע החלפת ממסר. עם זאת המצב הנ'ל יהיה בסדר אם לא נעשה שימוש בממסר אלא בטרנזיסטור. שְׁאֵלָה בדרך כלל מה שאני רואה בהשוואה הוא מתח קבוע כמו שיש לך @ סיכה 2, בדרך כלל דרך מחלק מתח או זנר וכו ', ואז בנקודה 3 מתח משתנה ממקור - סיר - קרקע תצורה עם מגב (סיר) באמצע ואת המגב ימצא את נקודת ההגדרה של סיכה 2. במקרה שלך 4.7 מתח זנר קבוע והניף את האופמפ בערך למסילותיו, על פי התצורה שלו כאשר המבלבל שלה הוא שמגב 10K במעגל שלך מוגדר על 14.4 וולט? ואז זה אמור להכשיל את הזנר 4.7? אני לא מעלה את המשחק? תשובתי ראשית הגדרנו את הסף העליון המנותק דרך הסיר על ידי אספקת 14.4 וולט מאספקת חשמל משתנה עם נגדי משוב מנותקים. לאחר הגדרת האמור לעיל, אנו מחברים נגד היסטרזיס שנבחר כראוי בחריץ, ואז מתחילים להפחית את המתח עד שנמצא שהאופמפ נכבה באמרה התחתונה הרצויה 11V. זה מגדיר את המעגל בצורה מושלמת. עכשיו, לפני שנאשר זאת באופן מעשי אנו מוודאים שהסוללה מחוברת תחילה ואז החשמל מופעל. זה חשוב כדי שספק הכוח יוכל להיגרר ברמת הסוללה ולהתחיל ברמה השווה בדיוק לרמת הסוללה. זה הכל, אחרי זה הכל שיט חלק עם ה- opamp בעקבות הדפוס המנותק כפי שקבע המשתמש. דבר חשוב נוסף הוא, שזרם אספקת החשמל חייב להיות בסביבות 1/10 מהסוללה AH, כך שספק הכוח יוכל להישבר בקלות מרמת הסוללה בהתחלה. שְׁאֵלָה כן חשבתי על זה וללא ההיסטריה זה לא יעבוד. אם אני שם 7 זנר על סיכה 2, מכוון את Vin @ pin 3 דרך מחלק מתח 5k ל 7 וולט, וסוללה פרוקה במעגל, ברגע שהסוללה נטענת ל 14 וולט, הממסר ייפול פנימה למשוך את העומס, אך העומס היה מוריד את 7 בסיר באופן מיידי, כך שהממסר יישר. ללא ההיסטריה, אני יכול להבין עכשיו למה לא אעבוד, תודה תשובתי גם ללא עומס הסוללה לעולם לא תיצמד למגבלת 14.4 וולט ותנסה מיד להתייצב סביב 12.9 וולט או 13 וולט. כאשר אופמפ o / p מתנדנד ל- (+) הוא הופך להיות טוב יותר כמו מסילת האספקה, מה שמרמז על כך שנגד המשוב נקשר למסילת האספקה, וזה עוד מרמז כי סיכה מס '3 נתונה למתח מקבילי נפרד בנוסף ל מגדיר מראש את התנגדות החלקים העליונים המחוברת למסילת האספקה. מתח נוסף זה מהמשוב גורם לסיכה מס '3 לעלות מ -4.7 וולט לאמירה 5V ... זה משנה את החישוב עבור פינ 3/2 ומכריח את האופמפ להישאר נעול עד שה -5 וולט ירד מתחת ל -4.7 וולט, מה שקורה רק כאשר מתח הסוללה ירד עד 11 וולט ... ללא זה האופמפ היה מתחלף ברציפות בין 14.4 וולט ל -14.2 וולט הדיון הבא מספר לנו לגבי מתח הטעינה המלא של סוללות חומצות עופרת ומשמעות ההיסטרזה במערכות טעינת סוללות. השאלות נשאלו על ידי מר גיריש דיון בפרמטרים של טעינת סוללה חיתוך טעינה מלא והיסטרזה ככלל אצבע זרם זה יכול להיות סביב Ah / 70, כלומר פי 50 עד 100 פעמים פחות מדירוג ה- AH של הסוללה. לדוגמא אם אופמפ ללא תכונת היסטריה מוגדר לניטור מצב טעינה יתר במערכת טעינת סוללה, אז ברמת טעינה מלאה ברגע שהוא מנתק את אספקת הטעינה לסוללה, הסוללה תראה את הנטייה להפיל מתח ולנסות להתיישב למצב מתח נמוך יותר. אתה יכול להשוות את זה לשאיבת אוויר בתוך צינור, כל עוד לחץ השאיבה קיים האוויר בתוך הצינור, אך ברגע שהשאיבה נעצרת הצינור מתחיל לנקות באטיות ... זה קורה עם הסוללה. כאשר זה קורה הפניה של קלט ה- opamp חוזרת, והפלט שלה מתבקש להפעיל את הטעינה שוב, מה ששוב דוחף את מתח הסוללה לעבר סף הניתוק הגבוה יותר, והמחזור חוזר על עצמו ……. פעולה זו יוצרת מיתוג מהיר של פלט ה- opamp בסף הטעינה המלא. מצב זה בדרך כלל אינו מומלץ בשום מערכת השוואה מבוקרת על אופמפ וזה עלול לגרום לפטפוט ממסר. כדי למנוע זאת, אנו מוסיפים נגד היסטרזיס על פני סיכת הפלט וסיכת החישה של האופמפ, כך שבגבול הניתוק האופם מכבה את פלטו וננעל במצב זה, אלא אם כן ועד להזנת הזנת החישה באמת ירד לגבול תחתון לא בטוח (שבו ההיסטרזה של oamp אינה מסוגלת להחזיק את התפס), ה- opamp ואז יופעל שוב. אם יש לך ספקות רבים יותר בנוגע למתח טעינה מלא לסוללות חומצות עופרת ולמשמעות היסטרית במערכות טעינת סוללות, אל תהסס להוציא אותן באמצעות הערות.משווה ללא היסטריה
משווה עם היסטריה
פלט Compartaor עם קלט משתנה
תכנון משווה ההיסטרזה
דיון בהיסטריה עם דוגמה מעשית
מדוע נעשה שימוש בזנר התייחסות
מדוע נעשה שימוש בנגד משוב
מהי היסטרזיס
כיצד להגדיר את נקודות הטיול של סף
מה מתח טעינה מלא והיסטריה
יש לי כמה שאלות שגורמות לי לגרד את הראש:
1) מהו מתח הסוללה המלא לסוללת עופרת רגילה, באיזה מתח הסוללה זקוקה לניתוק המטען. מה חייב להיות מתח הטעינה המצוף של סוללת חומצה עופרת.
2) האם נגד ההיסטרזה הוא קריטי במעגל ההשוואה? בלעדיו זה יעבוד כמו שצריך? חיפשתי בגוגל ומצאתי הרבה תשובות מבלבלות. אני מקווה שתוכלו לענות. פרויקטים בדרך.
בברכה.
היי גיריש,
1) עבור סוללת חומצה עופרת 12V, הטעינה המלאה מאספקת החשמל היא 14.3V (מגבלת ניתוק), מטען צף יכול להיות הכמות הנמוכה ביותר של הזרם במתח זה, מה שמונע את הפריקה העצמית, וגם מונע את סוללה מטעינה יתר.
היסטרזה נדרשת במאפסים כדי למנוע מהם לייצר תפוקה משתנה (ON / OFF) בתגובה לקלט משתנה אשר נמצא תחת פיקוח של האופמפ.
קודם: מעגל בקרת משאבת סילון חד פאזי הבא: כיצד ליצור מעגל בודק לחות בקרקע עם IC 741 יחיד
