¿Cómo puedo hacer que un comparador de opamp funcione en el modo de activación de schmitt?

Para crear un disparador Schmitt, debe proporcionar retroalimentación positiva, desde la salida del opamp hasta la entrada no inversora. Por lo general, esta entrada será el voltaje de umbral y tomará uno de los dos valores (que es la histéresis) dependiendo de la salida del sensor.

En su caso, tiene la señal en la entrada no inversora. También puede hacer que funcione de esta manera, pero le sugiero que cambie ambas entradas y que el intercambio de R1 y PTC siga teniendo el mismo comportamiento: una mayor resistencia de PTC disminuirá la entrada de inversión, y cuando alcance el umbral, el ventilador estará encendido. Así que hagamos eso, y agreguemos un R5 desde la salida al nodo R2 / R3.

Mencionalahistéresisen°C,peronecesitamoslosvoltajes.Hagamosuncálculoteóricocon\$V_H\$y\$V_L\$comoumbrales,ysupongamosunaopampdesalidarielariel.Entoncestenemosdossituaciones:elumbralaltoyelumbralbajo,ytresvariables:R2,R3yelR5agregado.Asíquepodemoselegirunadelasresistencias,reparemosR2.

Ahora,aplicandoKCL(LeyactualdeKirchhoff)paraelnodoR2/R3/R5:

\$\dfrac{12V-V_L}{R3}+\dfrac{0V-V_L}{R5}=\dfrac{V_L}{R2}\$

y

\$\dfrac{12V-V_H}{R3}+\dfrac{12V-V_H}{R5}=\dfrac{V_H}{R2}\$

Esteesunconjuntodeecuacioneslinealesendosvariables:R3yR5,queesfácilderesolversipuedescompletarlosvoltajesrealespara\$V_H\$y\$V_L\$yunR2elegidolibremente.

Enarasdelargumento,supongamosquea38°Ctiene6Venlaentradadeinversiónya42°Cquetendrá5V.Elijaunvalorde10k\$\Omega\$paraR2.Entonceslasecuacionesanterioressevuelven

\$\begin{cases}\dfrac{12V-5V}{R3}+\dfrac{0V-5V}{R5}=\dfrac{5V}{10k\Omega}\\\\\\\dfrac{12V-6V}{R3}+\dfrac{12V-6V}{R5}=\dfrac{6V}{10k\Omega}\end{cases}\$

o

\$\begin{cases}\dfrac{7V}{R3}-\dfrac{5V}{R5}=\dfrac{5V}{10k\Omega}\\\\\\\dfrac{6V}{R3}+\dfrac{6V}{R5}=\dfrac{6V}{10k\Omega}\end{cases}\$

luego,despuésdealgunosreemplazosybarajadas,encontramos

\$\begin{cases}R3=12k\Omega\\R5=60k\Omega\end{cases}\$

Yadijequeesmenoscomún,perotambiénpuedesusarelesquemaactual,yloscálculossonsimilares.Denuevo,agregueunaresistenciaderealimentaciónR5entrelasalidaylaentradanoinversora.Ahora,laentradadereferenciaestáfijadaporlarelaciónR2/R3,ylahistéresisaumentaráydisminuiráelvoltajemedido,loque,almenosparamí,necesitaacostumbrarse.

Supongamos que fijamos el voltaje de referencia a 6 V haciendo que R2 y R3 sean iguales. Nuevamente, calculamos las corrientes en el nodo PTC / R1 / R5, donde PTC \ $ _ L \ $ y PTC \ $ _ H \ $ son los valores de PTC a 38 ° C y 42 ° C respectivamente, y R1 y R5 son nuestras incógnitas. . Entonces

\ $ \ begin {cases} \ dfrac {6 V} {PTC_H} = \ dfrac {12 V - 6 V} {R1} + \ dfrac {0 V - 6 V} {R5} \\ \\ \ \ \ dfrac {6 V} {PTC_L} = \ dfrac {12 V - 6 V} {R1} + \ dfrac {12 V - 6 V} {R5} \ end {cases} \ $

De nuevo, resuelve para R1 y R5.

Tienes que agregar un par de resistencias de retroalimentación positiva para agregar histéresis a opamp.

Fuente de imagen

Estaeslaecuaciónmásgeneralenelnodo\$V_{in}\$queprovienedelaLeyactualdeKirchhoff:

\$\dfrac{V_{in}-V_{dd}}{R_1}+\dfrac{V_{in}-V_{ss}}{R_2}+\dfrac{V_{in}-V_{out}}{R_f}=0\$

Porsuscaracterísticasopamp,sabemosque:

Vin<=VIL==>Vout=VOL(LowState)Vin>=VIH==>Vout=VOH(HighState)

Porlotanto,podemosescribirdosecuacionesseparadasparaestosdosestados.

\$\dfrac{V_{IL}-V_{dd}}{R_1}+\dfrac{V_{IL}-V_{ss}}{R_2}+\dfrac{V_{IL}-V_{OL}}{R_f}=0\\\dfrac{V_{IL}}{R_1//R_2//R_f}=\dfrac{V_{dd}}{R_1}+\dfrac{V_{ss}}{R_2}+\dfrac{V_{OL}}{R_f}\\V_{IL}=(R_1//R_2//R_f)\left[\dfrac{V_{dd}}{R_1}+\dfrac{V_{ss}}{R_2}+\dfrac{V_{OL}}{R_f}\right]\\V_{IH}=(R_1//R_2//R_f)\left[\dfrac{V_{dd}}{R_1}+\dfrac{V_{ss}}{R_2}+\dfrac{V_{OH}}{R_f}\right]\\\$

Ejemplo:

R1=100kR2=100kVdd=+15VVss=-15VVOH=+13VVOL=-13V

% Matlab code for the plotting

R1              = 100000;
R2              = 100000;
Vdd             = +15;
Vss             = -15;
VOH             = +13;
VOL             = -13;

RMIN            = 10000;        % 10k
RMAX            = 10000000;     % 10M
VMIN            = -10.0;
VMAX            = +10.0;
POINTS          = (RMAX - RMIN) / 100;

Rf              = linspace(RMIN, RMAX, POINTS);
VIL             = zeros(1, POINTS);
VIH             = zeros(1, POINTS);

for i = 1 : 1 : POINTS
    VIL(i) = 1 / ((1/R1) + (1/R2) + (1/Rf(i))) * ((Vdd/R1) + (Vss/R2) + (VOL/Rf(i)));
    VIH(i) = 1 / ((1/R1) + (1/R2) + (1/Rf(i))) * ((Vdd/R1) + (Vss/R2) + (VOH/Rf(i)));
end;

close all;
hFig = figure;
hold on;
plot([0 10], [0 0], 'Color', [0.75 0.75 0.75]);
plot(Rf/1000000, VIL, 'Color', [0 0 1]);
plot(Rf/1000000, VIH, 'Color', [1 0 0]);
xlim([RMIN/1000000, RMAX/1000000]);
ylim([VMIN, VMAX]);
xlabel('R_f (M\Omega)');
ylabel('VIL & VIH (V)');
hold off;

Como se comentó anteriormente, la retroalimentación es la clave para archivar la histéresis mediante Op-Amps.

Este artículo de Albert Lee muestra de manera práctica cómo hacerlo y cómo calcular matemáticamente los niveles de histéresis deseados en el sistema.