Búfer de sensor con un conteo mínimo de componentes

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Intro

Tengo un sensor Hall de tipo automotriz que está fallando lentamente y quiero exprimirlo un poco más, ya que es costoso y no está fácilmente disponible. No es una parte crítica.

Diseño original

El sensor que asumo es un arreglo de tipo transistor Hall: requiere alimentación de 12 V, una línea de señal de 6 V detenida y tierra. Al detectarse, tira de los 6V a tierra. He medido que la corriente de cortocircuito en la línea de señal es de 20 mA.

La "computadora" en el otro lado lee la señal baja y puede funcionar con un poco de espacio para la cabeza, pero supongo que debe ser de al menos 2-3 V para que la señal se registre de manera confiable.

Goce

Quiero diseñar un circuito muy simple que aumente la impedancia de entrada en el lado del sensor y proporcione una baja impedancia (> 20mA) en el lado de la "computadora". Es decir, el circuito debe proporcionar una línea de señal de 6V (Vcc / 2) con aproximadamente 10k de impedancia, y cuando esa tensión cae por debajo de 5V (~ Vcc / 2.5), también debe reducir el lado de salida. Invertido también debería estar bien, por lo que puedo decir.

Ideas

Ya tenía un comparador de ventanas LM324 construido antes de saber cómo se comporta realmente el circuito. Sin embargo, no me gusta el hecho de que alimenta 12V en la línea de señal, lado de la computadora. Podría agregar un diodo para permitir solo el desplegable, o configurar el Vcc a 6V para el LM324, pero el número de componentes ya es alto. También tres puertas están sin uso.

Podría probar un circuito de emisor común 2N222 pero, según mis cálculos, parece que la ganancia es demasiado baja. Tal vez un Darlington podría funcionar?

La última idea, que me gustaría evitar, es usar una placa ATTiny85 (algunas de ellas), leer el ADC a través de una resistencia grande, bajar la línea de salida si está por debajo de un umbral. Esta es una solución mínima ya que ya tiene un regulador en su lugar y solo necesitaría un diodo en la salida y una resistencia (> 25k) en la entrada. Editar : no funcionará, el ATTiny verá 6-7V en su pin de salida.

Editar: He medido que el sensor puede generar 4 mA a tierra, asumiendo que también se hunde alrededor de ese valor. Es probable que la computadora pueda trabajar con 5-10 mA (ya que funciona esporádicamente), pero apuntando a 20 mA solo para estar seguro. Necesita un pullup. Parece que no puede sacudir la sensación de que esto suena como DTL / TTL.

    
pregunta brainwash

2 respuestas

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Prefiero probar este búfer actual muy simple:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

1) El sensor Hall no tendrá que hundirse más de 1.5 mA, creo que esto está bastante al alcance.

R1 ha sido un poco más bajo que R2, de modo que cuando el sensor Hall está abierto, el circuito Q1 es más alto que 6V para estar seguro de que Q1 está apagado a pesar de las tensiones de voltaje. Solo asegúrese de no ir más allá del voltaje inverso máximo de BE (unos voltios, al menos, al menos).

Si la corriente del sensor Hall fuera demasiado alta, R1 y R2 podrían incrementarse o incluso eliminarse en absoluto.
Esto debería pagarse con una frecuencia de operación máxima más baja y una inmunidad al ruido algo más baja debido a una impedancia de entrada más alta

2) La salida se reducirá a \ $ V_ \ text {CE (sat)} + V_ \ text {BE (on)} \ approx 0.3 \, \ text {V} +0.7 \, \ text {V } = 1 \, \ text {V} \ $ que está bastante por debajo de 2 a 3V que crees lo suficiente para un trabajo confiable

    
respondido por el carloc
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se necesita un suministro de 12 V ... el circuito debe proporcionar una señal de 6 V (Vcc / 2)   línea con aproximadamente 10k de impedancia, y cuando ese voltaje cae por debajo de 5V   (~ Vcc / 2.5) también debería reducir el lado de salida.

El circuito a continuación usa 1/2 de un LAM358 dual opamp. R1 / VR1 / R2 produce un voltaje de referencia ajustable de ~ 4.9V a 6V. R3 proporciona una histéresis de ~ 150 mV para garantizar que la salida cambie limpiamente si el voltaje de entrada varía lentamente.

R4 y R5 proporcionan a la línea de señal del sensor 6V a una impedancia de 12.5k. Cuando la salida del amplificador operacional es alta, suministra una corriente de polarización de base de ~ 1 mA a Q1, que luego lleva la salida a tierra. El 2N3904 tiene un mínimo de H FE (ganancia actual) de 60 a 50 mA, por lo que no debería tener problemas para hundir 20mA.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Este circuito asume que la señal de entrada es radiométrica (es decir, propensión al suministro de voltaje) y que el suministro de 12 V no es demasiado ruidoso. Si el ruido o las fluctuaciones de voltaje son un problema, es posible que deba filtrar y / o regular el suministro de 12V.

Si la señal de entrada es no radiométrica, al menos la tensión de referencia debe estabilizarse, por ejemplo. cableando un diodo Zener de 6.2 V de R1 / VR1 a tierra como un regulador de derivación, y reduciendo el valor de R1 para proporcionar una corriente de polarización Zener adecuada.

    
respondido por el Bruce Abbott

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