Ayuda con un circuito comparador simple

• El problema principal es que 20r es demasiado bajo para el valor del termistor. El uso de un 20k cuando el termistor frío es correcto. ¿Por qué usar un 20r? (por ejemplo, puede ser una parte especial, etc.).

• Para el termistor de medición de temperatura, el autocalentamiento debe ser pequeño; digamos 1 mW en un paquete pequeño. Necesitaría Vthermistor < < 1V si el termistor = 20r.

• Use un opamp de "suministro único" cuyo modo común de entrada incluya conexión a tierra. Vout va a ~ = tierra también es útil. LM324 (quad), barato y disponible, de LM358 (dual) está bien para este circuito.

• Puede hacer un punto de referencia Vsupply / 2 para permitir que la entrada no sea referenciada a tierra, pero esto no es necesario si se usa una fuente de alimentación única y superior de Rtherm.

Use un amplificador operacional riel a riel O al menos uno que no incluya tierra en su rango de modo cmmon. El LM358 (dual) y LM324 (quas) comunes y baratos muy disponibles incluyen conexión a tierra en el rango de modo común de entrada y se pueden ejecutar como amplificadores de "alimentación única" en un sistema de alimentación única de 9 V (o 5 V o ...).

No dices qué IC se usa para el amplificador o por qué.

Si esto va a funcionar como un controlador de temperatura, entonces el autocalentamiento del termistor DEBE ser < a < < El calentamiento a partir de fuentes de calor. Por lo tanto, un objetivo de diseño de, por ejemplo, 1 mW de autocalentamiento para comenzar da ALGUNA idea.
 Termistor de potencia = V ^ 2 / R = 0.001 vatios.
 Por lo tanto, V therm = sqrt (Ptherm x Ttherm) = sqrt (0.001 x 20) ~~~ = 0.04 Volt.
 El problema es que el termistor tiene una resistencia demasiado baja para el funcionamiento de 9 V: ¿cómo lo eligió?
 ¿Son realmente 20 ohmios?
 Si es 20k, entonces Vtherm = sqrt (20k x 0.001) = ~ 4.5V = mucho mejor.

Si DEBE usar un anuncio de termistor de 20 ohmios, si DEBE usar un IC de suministro no único, puede crear, por ejemplo, un punto de referencia de medio suministro.  Puede tomar, por ejemplo, 1k + 1k en serie de 9V a tierra y usar el punto central como 4.5V dummy-grounjd.
 Regrese la cadena del termistor y la cadena de entrada opamp + a allí.
 PERO el divisor de tierra ficticio debe ser "rígido" para que no se vea alterado por los cambios en las entradas del termistor y la salida opamp. La unidad Opamp es a través de 100k, por lo que está bien con un divisor de 2 x 1k.
 PERO el amplificador operacional + en la cadena de referencia de 220R + 500R pot + 312R? La resistencia es muy baja. ¿Por qué?
 Necesitarías un

Aumente el impulso del termistor a un nivel que alcance la disipación máxima del termistor en el peor de los casos. PERO realmente necesita un punto de referencia más rígido y se puede usar un regulador (terminal LDO 3 o TL431 o ...) para la ref. PERO un solo amplificador operacional de la fuente tiene más sentido.

Olin y Russell ya explicaron que el valor de su termistor es demasiado bajo: disipará 820mW y hará imposible cualquier medición de temperatura. Encontré un bonito 50k \ $ \ Omega \ $ termistor NTC , que puede ser más adecuado; Disipa 1.6mW a 25 ° C. Si no te gusta, no te preocupes, repasaré los cálculos necesarios y podrás seguirlos con tu propio NTC.

Supongoquedeseaconfigurareltermostatoentre20°Cy30°C,convaloresdetermistorde63k\$\Omega\$y40k\$\Omega\$resp.(Losencontréenlap.12delahojadedatos).Sielegimos50k\$\Omega\$paraR8,tenemosunrangodeentradaparaelopampde4Va30°Ca5Va20°C.Estamosmuybienenelmediodelrangodelafuentedealimentación,ynonecesitaremosunOpampRail-to-Rail.

SigamosaRussellyescojamoselLM324paraelopamp.NosoloparacomplaceraRussell,tambiénesunodelosmásbaratos,ytambiénusaremoslasotrastresplataformas.El LM324 del rango común de entrada de Fairchild va a \ $ V_ {CC} - 1.5V \ $ a 5V suministro, por lo que está bien. También el límite inferior está bien; el LM324 acepta voltajes hasta 0V.

Veamos ese otro divisor de voltaje con el potómetro. Si queremos controlar entre 4V y 5V, podemos ver fácilmente que 40k \ $ \ Omega \ $ + 10k \ $ \ Omega \ $ potmeter + 40k \ $ \ Omega \ $ nos da el rango correcto. Usemos 39k \ $ \ Omega \ $ para eso.

Luego está la resistencia de realimentación para la histéresis. Tenemos una variación de voltaje de entrada de aproximadamente 1V / 10 ° C, por lo que si queremos una histéresis de 0.5 ° C, tenemos que mover nuestro punto de ajuste 25mV hacia arriba o hacia abajo. Cortaré algunas esquinas y asumiré que \ $ V_ {OUT} \ $ del opamp va de 0V a 9V. Ponemos nuestro potmeter en el medio. Entonces para el umbral alto podemos usar KCL:

\ $ \ dfrac {9V - (4.5V + 25mV)} {44k \ Omega} + \ dfrac {9V - (4.5V + 25mV)} {R_ {FB}} = \ dfrac {4.5V + 25mV} {44k \ Omega} \ $

y resuelva para \ $ R_ {FB} \ $ encontramos un valor de 3.94M \ $ \ Omega \ $.
Así que ahora tenemos un termostato que podemos controlar entre 20 ° C y 30 ° C con una histéresis de 0.5 ° C.

Ahora el relé. Olin dice que el opamp no puede conducir eso. Tiene razón para la mayoría de los relés, pero encontré this one que solo necesita 11 mA en la versión de 9V de alta sensibilidad. La hoja de datos LM324 dice que puede hundir al menos 10 mA, por lo que todavía no es suficiente. Pero tenemos 3 opamps sin usar en el paquete, vamos a usarlos en paralelo. Las resistencias \ $ 4.7 \ Omega \ $ hacen que la corriente esté bien distribuida en las tres opamp.

Es posible que esto tenga solo valor académico. Salvamos un transistor, pero necesitábamos dos resistencias adicionales (aún más baratas). Pero el relé puede ser mucho más caro que uno con un índice de corriente más alto, y luego la solución de Olin con el transistor es mejor.

Aparentemente tienes dos problemas:

1. Demasiada corriente a través del termistor, lo que provoca el autocalentamiento. Varias soluciones:

   1. Use un termistor de mayor resistencia. Hay muchos disponibles con un valor sustancialmente más alto que 50.

   2. Utilice una tensión de alimentación más baja. Hay un montón de opamps con rango de modo común de riel a riel que van desde 5 V o menos. El Microchip MCP603x, por ejemplo, se especifica para el suministro de 1.8-5.5 V. Este también tiene un voltaje de compensación bastante bajo.

   3. Añadir resistencias en serie. Esto reducirá la variación de voltaje en función de la temperatura, por lo que debe tener cuidado. Mire el voltaje de compensación del opamp y vea cuál es su error de temperatura. También considere la deriva de las resistencias adicionales. Aún así, esto podría ser útil para reducir la corriente en 2x o quizás un poco más.

2. Conduciendo el relé.

   No es de extrañar que el opamp no pueda conducir el relé directamente. Un simple interruptor NPN de lado bajo debería multar aquí:

   

   Esto se supone que la bobina de relé debe ser accionada desde 9 V como en su circuito original.

   R1 depende de la corriente de bobina de relé requerida y la ganancia de Q1. No debe cargar el opamp más de lo que puede manejar. Digamos que el relé necesita 50 mA a 9 V y se puede contar con que el transistor tiene una ganancia de 50. Eso significa que necesita al menos 1 mA de corriente de base. Digamos que el opamp se está ejecutando desde 3.3 V y puede acercar la salida a eso cuando está alto y abasteciendo hasta unos pocos mA. Figura 700 mV para la caída B-E de Q1, que deja 2.6 V a través de R1. 2.6V / 1mA = 2.6 kΩ. Ese es el máximo permitido. Yo usaría 2 kΩ en este ejemplo para permitir cierto margen. Eso significa que el opamp tiene que generar 1.3 mA, lo que la mayoría puede hacer.