Problema con la configuración del disparador Schimtt para variar las entradas sinusoidales

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Para facilitar la descripción de mi problema, dibujé las figuras anteriores (abreviadas como Fig.).

La entrada sinusoidal proviene de un dispositivo giratorio, de un pequeño alternador (un generador de CA de imán permanente).

Mi objetivo es convertir estas entradas sinusoidales entrantes en pulsos con bordes bien definidos como en la Fig. B. Un hardware DAQ leerá estos pulsos para obtener las frecuencias ...

Como se ve arriba, la Fig. A es la entrada al circuito de disparo de Schmitt (Fig. D). La entrada tiene algo de ruido y su frecuencia varía entre 4Hz hasta 20Hz y su amplitud varía desde 1V hasta 12V. Por lo tanto, la entrada variará en este rango y quiero que el circuito funcione en cualquier escenario en este rango.

Mi problema es que mi circuito funciona perfectamente en simulación, pero a veces falla en la vida real. Algunos resultados resultan como en la Fig. C al azar. No recuerdo si esto estaba sucediendo bajo insumos particulares. Pero la frecuencia y la amplitud aumentan con la velocidad de rotación de este alternador.

¿Cómo puedo solucionar este problema aquí? Antes hice una pregunta relacionada, pero como no podía proporcionar suficientes datos, no pude encontrar una solución. La única sugerencia fue elegir C2 como 10uF y conectar el extremo negativo de este límite a la señal de entrada, ya que de acuerdo con el sugerente, la entrada provenía de un alternador.

Si uso otro disparador Schimtt como cascada en la salida de este, los pulsos se vuelven menos ruidosos. Pero un pulso como en la Fig. C parece muy problemático. Es porque los límites de activación superior e inferior de este circuito no están dispuestos para el rango de entrada. Realmente necesito ayuda en este momento y me encantaría cualquier sugerencia de ajuste en este circuito.

    
pregunta user16307

2 respuestas

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Tienes mucho derecho.

El problema básico es que el ruido es mayor que su rango de histéresis. Las soluciones obvias son reducir el componente de ruido y aumentar el rango de histéresis. En este caso, hacer ambas cosas parece apropiado.

Usted dice que la mayor frecuencia de interés es de 20 Hz. Eso significa que puede eliminar con seguridad las frecuencias que se encuentran arriba, ya que sabe que no forman parte de la señal real. Su rastro muestra un ruido de alta frecuencia significativo, que un simple filtro R-C debería poder atenuar muy bien.

Dado que su entrada tiene una impedancia de aproximadamente 5 kΩ, una resistencia de 1 k followed seguida por un condensador de 4.7 µF a tierra debería ayudar mucho. Este filtro iría a la izquierda de C2. 1 kΩ y 4.7 µF tiene una caída de 34 Hz, por lo que no interferirá con su señal real. Debería ver una diferencia significativa en la señal solo con esto solo.

El siguiente paso es ajustar la histéresis. Tiene una respuesta de 220 k against contra 2.35 kΩ, así que 1.06%. El swing de salida es de 24 V, lo que equivale a una histéresis de 254 mV. Como su amplitud mínima es de 1 V, puede duplicar eso a 500 mV para obtener más inmunidad al ruido. La forma más fácil de hacerlo es cambiar R1 de 220 kΩ a la mitad o alrededor de 110 kΩ.

Una vez más, tuviste la idea correcta y en realidad estabas bastante cerca. Los únicos cambios son agregar un filtro de paso bajo en la entrada y duplicar la histéresis.

Añadido

Anoche estaba apurado cuando escribí la respuesta anterior. Ahora estoy mirando tu circuito más de cerca. Lo que tienes, con los cambios descritos anteriormente, debería funcionar bien. Sin embargo:

  1. R7 y R6 no tienen sentido. Tampoco hacen mucho daño, excepto un poco de carga innecesaria en la superficie que podría no permitir que se mueva hasta los rieles como de otro modo. Deshazte de ellos.

  2. R9 y R10 parecen muy altos. ¿Está seguro de que todo lo que sigue a este circuito está bien si la señal tiene una impedancia de 50 kΩ? No he buscado lo que este opamp puede conducir, pero probablemente mucho menos de 200 kΩ.

Añadido 2

Alguien mencionó en un comentario que U1 es en realidad un comparador con salida de colector abierto. En ese caso, necesita un pullup, como R7, pero un menú desplegable como R6 todavía no tiene sentido. Un opamp o comparador con salidas push / pull sería más fácil de usar. Entonces no tiene la impedancia de salida asimétrica entre el colector abierto alto / bajo, lo que facilita el ajuste de la retroalimentación de histéresis.

Lo que tienes también puede funcionar, pero ahora debes pensar en estos problemas por tu cuenta. Ya he dedicado suficiente tiempo a este problema.

    
respondido por el Olin Lathrop
2

Su histéresis es demasiado baja: la resistencia de 220 kΩ es demasiado alta.

Hay una buena calculadora en Random Science Tools y la pantalla La siguiente tabla muestra los resultados de la histéresis de 0,6 V.

Figura1.ScreengrabdeRandomScienceTools.

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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Figura 2. Protección de sobretensión de entrada con opción de filtro de paso bajo (C2).

    
respondido por el Transistor

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