El amplificador no invierte clips a un voltaje inesperado

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Estoy tratando de construir un circuito donde controlo un pequeño motor de CC con un Arduino. Mi objetivo es poder detectar la carga en el motor y apagarlo o retroceder cuando la carga es demasiado alta o el motor se está bloqueando.

Mi idea fue usar una resistencia de derivación y un amplificador operacional para detectar la corriente a través del motor y controlarla en consecuencia.

Estoy energizando el motor usando 3.3v. La corriente sin carga es de ± 10 mA, mientras que la corriente de bloqueo es de ± 80 mA.

He construido el siguiente circuito (amplificador no inversor):

Donde:

  • Rsense=0.1Ω,R1=2k,R2=1M

ElamplificadoroperacionalqueestoyusandoeselLM324AN,queyousocon3.3v

efectivamenteresultandoen:

El voltaje que mido sobre Rsense está en el rango de 0.0011V y 0.0082V (que es el esperado).

El problema es el Vout. Espero que esto esté entre ± 0.5 y ± 3.3v (el voltaje que se suministra). Dado que la ganancia = 1 + R2 / R1 ≈ 500.

Sin embargo, Vout no viene por encima de 2.06V. Parece que está ocurriendo algún recorte, lo que esperaba. Pero esperaba que sucediera a 3.3V y no a 2.06V.

¿Hay alguna explicación de por qué el Vout no está por encima de 2.06V?

Gracias, R.

    
pregunta Ruben

2 respuestas

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Supongo que has leído la hoja de datos. En cualquier caso, consulte éste y en la página 6 verá las especificaciones de variación de voltaje de salida . Por supuesto, esto solo se otorga a una fuente de alimentación de 30 voltios, en lugar de a una fuente de alimentación de 3 voltios, pero se debe tener en cuenta que a 324 solo se garantiza una salida de 22 voltios en esas circunstancias, aunque en general lo hará mucho mejor.

Por lo tanto, cuando se ejecuta en un suministro de 3 voltios, simplemente no puede obtener más de un voltio o 2 del amplificador operacional. Si no puedes vivir con eso, obtén un amplificador operacional que está calificado específicamente como "salida de riel a riel". Esto no llegará a los rieles a la perfección, pero lo hará mucho mejor que un LM324.

Además, ejecutar un LM324 con una ganancia de 500 es una muy mala idea. Refiriéndose a la hoja de datos, en la página 5 verá "Voltaje de compensación de entrada". Este es un voltaje de error que muestra cada amplificador operacional real, y para el LM324 puede ser tan alto como 3 mV. Multiplique eso por 500 y para una corriente cero en la derivación, la tensión de salida puede ser teóricamente tan alta como +/- 1.5 voltios. Es perfectamente posible compensar esto proporcionando un voltaje variable en el extremo de tierra de la resistencia 2k, en el rango de +/- 3 mV, pero esto no proporcionará compensación por los cambios en el desplazamiento con la temperatura. Esta variación de temperatura no está especificada para un LM324, y esto debería advertirle que no está diseñado para aplicaciones de CC de ganancia muy alta.

Finalmente, un amplificador operacional no produce voltaje mágicamente. Solo puede producir una salida entre sus voltajes de alimentación. Esto significa que para una configuración de suministro único como la que tiene, no puede producir voltajes menos que la tierra. Si debe tener un cambio de voltaje negativo, debe suministrar un voltaje negativo al IC.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Esto es exactamente lo que se espera: el voltaje de salida de un LM324 no puede oscilar muy cerca del riel positivo. Si puede reducir el rango a aproximadamente 1V con un suministro de 3.3V, funcionará de manera confiable para todos los casos, por encima de la temperatura, etc. De lo contrario, use un amplificador operacional de suministro único con salida de riel a riel, como LMV324 o un operador RRIO. amperio.

También tenga en cuenta que no puede oscilar por debajo (o incluso hasta) el riel negativo, que es de 0 V en su caso, por lo que probablemente pueda depender de 0,1 a 1 V con el LM324 en una sola fuente de 3.3 V, no de +/- 3.3.

Y definitivamente no debes conectar más de una pequeña capacitancia (como en pF no nF o uF) directamente desde la salida del amplificador operacional a tierra, así es como haces un oscilador. Agregue unos pocos cientos de ohmios para aislar la capacidad de carga.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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