Цепь операционного усилителя не работает должным образом

9

Нашел в сети схему, которая должна точно выполнять то, что я хочу (управлять вентилятором охлаждения), но он постоянно включен. Не уверен, есть ли ошибка в схеме или есть что-то еще, что я пропустил.

Если термистор «холодный», вентилятор должен быть выключен. Когда он нагревается, вентилятор должен включиться. В данный момент вентилятор всегда включен. Я дважды проверил свою проводку и т.д., и я уверен, что она у меня согласно рисунку. Я заменил R4 на 10K триммер, чтобы позволить настройку временного триггера.

Вот принципиальная схема: Принципиальная электрическая схема

Вот статья, из которой я работаю .

ОБНОВЛЕНИЕ: Сделано моделирование (с использованием Qucs), чтобы увидеть, как должна вести себя схема . Я использовал фактические значения резистора, которые я измерял мультиметром (см. Обсуждение ниже). Вот скриншот:

введите описание изображения здесь (примечание: я не смог найти вентилятор в мусорном баке, поэтому вставил диод для эффекта)

Может ли быть проблема терминала с операционным усилителем, который портит уровни напряжения? Это совершенно новый, но это не значит, что он не был статическим ударом.

ДРУГОЕ ОБНОВЛЕНИЕ: решил использовать Qucs, чтобы увидеть, что может сделать схема, если термистор был «нагрет». Выбрав значение для R1 случайным образом, он пришел к следующему: введите описание изображения здесь это моделирование показывает, что смещение операционного усилителя изменяется, чтобы произвести «низкий» выходной сигнал, однако база Q1 все еще высока и вызывает падение вентилятора примерно на 2,4 В. Для тех, кто следит за разговором с @vicatcu ниже, это говорит о том, что в схеме может быть уровень проектирования. Кто-нибудь знает, что еще может удерживать Q1 в положении «ВКЛ»?

741 OP-AMP Лист данных

ОБНОВЛЕНИЕ № 3: Используя некоторые из приведенных указателей, мне удалось создать рабочую симуляцию схемы. введите описание изображения здесь

Верхняя цепь имеет термистор «холодный» и, кроме тока утечки, вентилятор практически «выключен»! Нижняя цепь показывает термистор «горячий» с удобным 11,4В, управляющим им. Хитрость в том, как этого добиться, используя один источник питания! Я намеревался использовать один блок питания 12 В для управления цепью. Эти схемы имеют двойное питание. Я попытался смоделировать с делителем напряжения, чтобы разделить напряжение от одного источника, однако, когда термистор падает, когда он «горячий», он перетаскивает напряжение в цепи примерно до 2 В, а вентилятор получает около 0,8 В. Не совсем «ВКЛ». У меня есть несколько запасных 9-вольтовых блоков питания, поэтому я могу использовать 12-вольтовый и 9-вольтовый блоки питания для питания схемы в описанной выше конфигурации, но если мне удастся избежать использования одного источника, это было бы идеально.

ОБНОВЛЕНИЕ № 4: Вот примерный график сопротивления термисторов при изменении температуры (в градусах Цельсия) Диаграмма термистора против температуры

Эндрю Хит
источник
и, конечно, вы настроили банк и проверили все значения резисторов с помощью омметра?
Кенни
1
Какое напряжение на контактах 2, 3 и 6 операционного усилителя?
1
Использование диода вместо вентилятора - неправильное решение. Вместо этого используйте резистор. Вот почему напряжение на вентиляторе не сильно меняется между двумя прогонами симуляции.
1
@ AndrewHeath Я думаю, что у Клабаччо есть остальная часть ответа. Чтобы проверить его предложение, отключите питание только от операционного усилителя + 15В, в то время как все остальное составляет +12 В.
1
@clabacchio - Спасибо за добавление ссылки на таблицу данных 741. Я часто добавляю ссылки на таблицы характеристик экзотических деталей , но я не уверен, что это действительно необходимо для такой товарной части, как 741. Вы тоже не добавляете таблицы данных для резисторов, не так ли?
Stevenvh

Ответы:

8

Я бы добавил пару предложений по дизайну:

  1. Вы используете 741 OP-AMP, который не является рельсовым, и вы используете его для управления базой транзистора: что происходит, когда выходной сигнал 741 высокий, он будет примерно Vcc - 1 В, этого достаточно, чтобы оставить транзистор включенным. Я бы предложил использовать OPAMP между шинами или добавить небольшое сопротивление к эмиттеру транзистора, чтобы ограничить ток при высоком входном сигнале (может быть даже лучше, потому что вы поддерживаете вентилятор на более медленной скорости, но все еще охлаждаете).

  2. При проектировании с датчиками, такими как фоторезисторы или термисторы, лучше сначала узнать значение при комнатной температуре этих датчиков, а затем выбрать потенциометр, который будет больше, чтобы имитировать поведение этого датчика, и проверить работоспособность цепи.

ВСЕsaT+ВВЕОN0.2+0.60.8В .

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

±15В исправьте это как первое.

Вы можете видеть, как ваш OPAMP выдает 10 В вместо 12 и 1,2 В вместо 0; первое, с падением резистора, делает транзистор постоянно включенным, поскольку вы можете видеть, что базовое напряжение составляет 11 В, что достаточно для его поддержания.

И ... почему вы использовали диод для имитации вентилятора ??? Кажется, совсем другая нагрузка.

ОБНОВЛЕНИЕ К ОБНОВЛЕНИЮ:

Я рад, что это работает, по крайней мере, в симуляции: тем не менее, вы все еще используете один источник питания (+12: 0, +15: 0). 741 хочет +15: -15, поэтому лучше всего ИЗМЕНИТЬ ОПАМП. . Это совсем не дорого, и вы можете использовать «железо-железная дорога» (опять же), что лучше для приложений с одним источником питания, вплоть до 3,3 В, если вам это нужно; или, для вашего случая, +12 или +5.

Это вариант, здесь есть много, вам остается только выбрать, в первую очередь, исходя из доступности для ваших целей. Для симулятора вы также можете найти множество вариантов.

клабаккио
источник
Может ли изменение токоограничивающего резистора R5 помочь отключить транзистор?
Эндрю Хит
Я так не думаю, потому что когда выходной сигнал OP-AMP высокий, если транзистор не полностью отключен, он будет поглощать небольшой ток, подтягивающий базу транзистора, но это слабый эффект и, вероятно, недостаточно для выключение
клабаккио
Можете ли вы привести пример того, что вы описываете (то есть, как бы вы изменили схему, используя операционный усилитель «от рельса к рельсу»)
Эндрю Хит,
Я думаю, что знаю, что вы имеете в виду, но мне нужно больше информации - например, предложение о том, какой операционный усилитель мне следует использовать. Я получил 741 от оригинальной схемы, я не знаком со всеми доступными операционными усилителями. Я полагаю, что я должен быть в состоянии «подключить и играть» подходящую альтернативу в текущем проектировании схемы, и все системы будут работать !? Пожалуйста, также подумайте, если вы думаете, что транзистор тоже должен измениться.
Эндрю Хит
@ AndrewHeath вы можете найти много OPAMPS для любых целей (проверьте ответ): вам нужно от шины к шине, диапазон напряжения 12 В (вы найдете много разных диапазонов, просто убедитесь, что он падает) и не беспокойтесь о скорости и текущий, потому что ваше приложение не имеет особых требований.
Clabacchio
2

То, что у вас здесь есть, это в основном компаратор, управляющий базой БНТ ПНП.

Упрощенное объяснение состоит в том, что вентилятор должен включаться, когда BJT видит «низкий уровень» от компаратора, и выключаться, когда BJT видит «высокий уровень» от компаратора.

Компаратор выдает «низкий», когда напряжение отрицательного вывода (контакт 2) выше напряжения положительного контакта (контакт 3), и «высокий», когда напряжение положительного контакта выше напряжения отрицательного контакта.

R3 и R4 образуют делитель напряжения, который устанавливает напряжение на отрицательной клемме на фиксированное значение. Если значения R3 и R4 равны 10 кОм, напряжение на отрицательной клемме будет Vcc / 2.

Аналогично, R2 и R1 (термистор) образуют делитель напряжения, который устанавливает напряжение на положительной клемме, и это напряжение, следовательно, изменяется в зависимости от температуры.


Обновление В заключение:

  • Напряжение на отрицательной клемме составляет: Vcc * R4 / ( R3 + R4 )
  • Напряжение на положительной клемме составляет: Vcc * R1 / ( R1 + R2 )
  • Вентилятор включается, когда: R1 < R4 * R2 / R3
vicatcu
источник
Какой положительный отзыв? Наличие положительной обратной связи для создания гистерезиса, вероятно, является хорошей идеей в этом приложении, но я не вижу его в предложенной схеме.
Фотон
@Photon, я не говорил, что положительные отзывы - это плохо, только один из признаков конфигурации компаратора
vicatcu
@Photon, если подумать, ты прав, в этом конкретном кругу нет положительных отзывов.
Викачу
Ребята, думаете ли вы, что уменьшение значения R2 (скажем, до 8,2 КБ) поможет сместить вход + так, что когда термистор «холодный» и около отметки 10 КБ, это обеспечит выключение вентилятора?
Эндрю Хит
@ AndrewHeath это полностью зависит от измеренного сопротивления вашего термистора ...
vicatcu
1

Используя советы и информацию, которую мне дали люди, я исправил схему и использовал операционный усилитель LM339, который представляет собой операционный усилитель «от рельса к рельсу». Поскольку в одном корпусе 4 усилителя, я добавил дополнительные вентиляторы и т. Д., Чтобы дополнить охлаждение. Вот схемы:

Вентилятор выключен Вентилятор выключен

Вентилятор включен Вентилятор включен

Fan On - Использование всех 4 операционных усилителей Fan On - Использование всех 4 операционных усилителей

Эндрю Хит
источник
LM339 - это компаратор с открытым коллектором , а не операционный усилитель.
Коннор Вольф