Necesito generar una tensión de salida de 0 voltios para las entradas < 2.24 V o 5 voltios para entradas por encima de > 2,70 V.
(Por ejemplo, la entrada de 1,50 V debería producir una salida de 0 V, mientras que la entrada de 3,75 V debería producir una salida de 5 V).
¿Hay algún dispositivo o componente electrónico que pueda hacer esto?
Un comparador hará esto. Ajuste la fuente de alimentación a 5V y conecte la entrada inversora a 2.5V. La tensión variable va a la entrada no inversora. La salida será alta si la entrada que no se invierte es más alta que la inversión y, en caso contrario, baja.
El TLV7211 (solo uno al azar) es un comparador que puede funcionar en 5V, y tiene una salida push-pull, lo que significa que puede forzar la salida a 0V o 5V (la tensión de alimentación del comparador). Tenga en cuenta que hay muchos comparadores que tienen una salida de colector abierto en su lugar, necesitan una resistencia de pull-up para obtener 5V.
También tenga en cuenta que las salidas de 0V y 5V no siempre se cumplen. Necesita un dispositivo RRIO (E / S de riel a riel), e incluso entonces la salida puede estar a unas decenas de milivoltios por debajo del valor teórico.
editar: tutorial de comparador
Uncomparadoranalógicoesundispositivocon2entradas,+,llamadonoinversión,y-,llamadoinversiónyunasalida.Comparacontinuamentelosvoltajesdeentradaenlasentradas+y-.Silaentrada+tieneunvoltajemásalto,lasalidapasaráalvoltajepositivodelafuentedealimentación(ennuestrocaso+5V).Silatensiónenlaentrada-esmásalta,lasalidapasaráalatensiónnegativadelafuentedealimentación(enelcasode0V).Entonces,poneslaentrada-a2.5Vpormediodeundivisorderesistencia.
Silaentrada+es3V,esmayorquelaentrada-ylasalidairáa+5V.Silaentrada+es2Vesmenorquelaentrada-ylasalidairáa0V.Estodeberíaserfácilderecordar:laentradaconelvoltajemásaltogana,ylasalidavaaesenivel.Entonces,silaentrada+eslamásalta,lasalidavaalniveldefuentedealimentación+.
Histéresis(unpocomáscomplejo)
Olinmencionahistéresis,ypuedeserimportante,peroesunpocomáscomplicado.Probablementenolonecesitarásielvoltajedeentradanuncaestaráalrededordelumbraldevoltaje(elvoltajedondecambiade+a-yviceversa).Sielvoltajedeentradapuedeestarcercadelareferenciade2.5V,puedecausarefectosnodeseados.Elruidoenlatensióndeentradapuedehacerquesubaporencimaypordebajodelos2,5Vtodoeltiempo,yporlotanto,lasalidacambierápidamenteentre0Vy5V.
Los ingenieros han inventado la histéresis para prevenir esto. Significa agregar una pequeña parte de la salida a la entrada, de modo que la comparación de voltaje también será diferente dependiendo del nivel de salida. En lugar de un solo umbral a 2.5V tendremos dos niveles de umbral, por ejemplo 2.4V y 2.6V. Si su entrada comienza desde 0 V y aumenta lentamente, la salida se activará cuando se alcance el umbral superior de 2.6V. Pero al bajar de nuevo, el otro umbral es válido, y el voltaje tiene que ir por debajo de 2.4V para alternar nuevamente.
Estosignificaquelaconmutacióncontinuadelasalidayanoseproducirá,amenosquesuruidoseamayorquelahistéresisde200mV(muypocoprobable).
Lecturasadicionales:
Su pregunta no está clara debido a que está mal redactada, así que definiré lo que estoy respondiendo.
Tiene una señal de entrada que puede variar de 0 V a 4,5 V, y desea una señal lógica de 0 o 5 V dependiendo de la tensión de la señal de entrada. Para entradas de 2.24 V o menos, desea una salida baja lógica, y para entradas de 2.70 V o más alta desea una salida alta lógica.
Esto es fácil y se llama "comparador". En realidad, hay poca diferencia entre un comparador y un opamp. Los comparadores tienden a tener salidas de colector / drenaje abiertas con más frecuencia, pero eso no es inherente a ser un comparador.
En su caso, puede usar 2.5V como umbral. Entonces ponga 2.5V en la entrada negativa y su señal externa en la entrada positiva. El resultado será alto cuando esté por encima de 2,5 V y bajo por debajo. Esto es todo lo que necesita si está seguro de que su señal de entrada no pasará mucho tiempo cerca del umbral de conmutación de 2.5V.
Si la señal de entrada puede permanecer por un tiempo cerca de 2.5V, entonces desea agregar algo llamado "histéresis". Esta es una pequeña retroalimentación positiva tal que el nivel de umbral cambia según el estado en que se encuentre la salida. Por ejemplo, cuando la salida es baja, la entrada debe estar por encima de 2.6 V para que la salida sea alta. Cuando la salida es alta, la entrada debe ir por debajo de 2.4 V para que la salida sea baja. Ahora la entrada puede cambiar lentamente a través de la región de transición, pero aún se obtiene un borde digital claro único. En este ejemplo, la entrada puede tener hasta 200 mV de ruido pico-pico y aún así garantizar que solo cause un borde de salida único cuando transita de alto a bajo.
Aquí hay un circuito de este tipo con un umbral de conmutación de 2.5 V y una histéresis de aproximadamente 100 mV. Debería hacer lo que quieras si entiendo la pregunta correctamente.
R3 y R4 dividen la fuente de 5V para hacer una referencia de 2.5V. C1 agrega algo de filtrado para que el ruido en la fuente de 5V no llegue a la referencia de 2.5V. Este resultado de 2.5 V se alimenta a la entrada negativa del comparador (en realidad, en este caso, se utiliza una función operativa en el papel del comparador). Dado que este valor es fijo, la salida será alta cuando la entrada positiva esté por encima de 2.5V y baja cuando esté por debajo de 2.5V.
C2 es el condensador de desacoplamiento de la fuente de alimentación para el opamp. Debería estar allí, pero se puede ignorar con el fin de comprender cómo se usa el comparador y cómo funciona la histéresis.
Antes de saltar a la histéresis, considera cómo funcionaría el circuito si R2 no estuviera presente. Dado que las entradas opamp son de impedancia muy alta, R1 básicamente no hace nada en ese caso. La tensión de entrada se presentará directamente a la entrada positiva. Entonces, si la entrada está por encima de 2.5 V, la salida será alta. Si la entrada está por debajo de 2.5V, la salida bajará. Esta es una función comparativa directa.
Ahora considere el efecto de agregar R2. Agrega un poco de la salida de 0 o 5 voltios a la entrada. Puede pensar que R2 y R1 forman un divisor de voltaje para que los cambios en la salida se vean atenuados en la entrada positiva. La relación del divisor de voltaje es R1 / (R1 + R2) = 0.021. La salida siempre cambia en pasos de 5V, por lo que esos pasos serán 5V * .021 = 104mV en la entrada positiva opamp. Eso significa que la señal de entrada que ve la pantalla muestra que se le agregarán aproximadamente 50 mV cuando la salida sea alta y que se le restarán 50 mV cuando la salida sea baja. Esta diferencia de 100 mV es el tamaño de la banda de histéresis.
Respuesta digital obligatoria, un pequeño mcu.
Muestra el valor analógico y genera lo que se necesita.
Sé que es excesivo para el caso normal, pero si tiene alguna "zona muerta" extraña en el medio con cierta histéresis con algunas restricciones de tiempo. Y los tiempos y niveles son muy importantes, podría ser más fácil hacerlo de esta manera.
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