Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik NTC / LM239 Temperaturüberwachung, Schmitt-Trigger mit Hysterese


von ChristianD (Gast)



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Hallo zusammen,

Kurz zur Erklärung:

Ich möchte mithilfe eines LM239 Komparators und einem 470kOhm NTC 
Widerstand eine Temperaturüberwachung realisieren. Die Auslösetemperatur 
soll bei 75°C liegen. Die Hysteresetemperatur bei 50°C. Sobald die 
Auslösetemperatur erreicht ist, soll der Komarator auf Masse geschaltet 
werden.==> Gerät am Ausgang schaltet ab und kühlt ab. Ab einer 
Temperatur von 50°C soll sich das Gerät wieder selbstständig 
einschalten.

Mithilfe des Scripts von krucker.ch 
[[http://www.krucker.ch/diversedok/schmitt%20trigger.pdf]] Seite 6, 
Beispiel 3 habe ich die Schaltung dimensioniert.

Wenn ich eine zweite Spannungsquelle V2 verwende um den NTC-Widerstand 
zu simulieren, entspricht die Ausgangsspannung Ua exakt meinen 
Erwartungen. Die Schaltung funktioniert also.
(siehe Bild: Schmitt-Trigger_V2.png)

Wenn ich dagegen die Simulation mit einem NTC-Widerstand durchlaufen 
lasse, kommt ein komisches Zick-Zack der Ausgangsspannung heraus. Die 
grüne, gepunktete Linie soll das Wunschergebnis darstellen.
(siehe Bild: Schmitt-Trigger_NTC.png)

Denke solch eine Schaltung sollte schon mal jemand gebaut haben :) Hoffe 
ihr könnt mir weiter helfen, ich steh ein bissl aufm Schlauch.

Gruß
Christian

von ... (Gast)


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ChristianD schrieb:
> Die Auslösetemperatur soll bei 75°C liegen. Die Hysteresetemperatur bei
> 50°C. Sobald die Auslösetemperatur erreicht ist, soll der Komarator auf
> Masse geschaltet werden.==> Gerät am Ausgang schaltet ab und kühlt ab.
> Ab einer Temperatur von 50°C soll sich das Gerät wieder selbstständig
> einschalten.

Im Klartext: mittlerer Schaltpunkt bei 67.5°C, Hysterese 25°C

von ChristianD (Gast)


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... schrieb:
>Im Klartext: mittlerer Schaltpunkt bei 67.5°C, Hysterese 25°C

Wenn dann schon richtig ausgerechnet:

mittlerer Schaltpunkt 62.5°C und Hysterese 25°C :)

Gruß
Christian

von ChristianD (Gast)


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Hallo Zusammen,

ich habe die Schaltung nun aufgebaut, und Sie arbeitet wie erwünscht.
Die "Zickzack"-Spannung, wie Sie in Bild 2 zu sehen ist, tritt nach 
meinen Messungen nicht auf.

Kann mir wer sagen, was ich in der Simulation falsch eingestellt habe?

Gruß
Christian

von ChristianD (Gast)


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Hallo,

die Frage beschäftigt mich noch immer. Deshalb Push ich den Thread mal.

von geduldig (Gast)



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a) Die globale Variable temp zu verwenden ist keine gute Idee, da damit 
auch andere Bauteile/Subcirciuts beeinflusst werden.

b) Durch die Hysterese gibt es zwei Arbeitspunkte zu einer Temperatur 
(steigend oder fallend). Es ist also extrem geringen Unterschieden 
während der Berechnung mit .OP überlassen (im Prinzip ein 
Pseudozufallsgenerator), welche der beiden Möglichkeiten als Lösung 
akzeptiert wird -> deine Kurve ist ein Mix aus beiden Arbeitspunkten.

Lösung: Transientanalyse mit einer zeitabhängigen Hilfsspannung für die 
Temperatur in der Formel eines behavioral resistor(*).

(*) 
http://ltwiki.org/index.php5?title=Undocumented_LTspice#Behavioral_Resistors

von Christian (Gast)


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Hallo,

@geduldig: Vielen Dank für die Kompetente Antwort! Hat mir sehr 
weitergeholfen!

Mir ist aufgefallen, dass die in deiner Simulationsauswertung angezeigte 
Auslösetemperatur bzw. Wiedereinschalttemperatur nicht mit meinen vorher 
berechneten 50°C bzw. 75°C übereinstimmen.

Kannst du mir zufällig sagen warum?

von geduldig (Gast)


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Was gefällt dir an 49,2 bzw. 76,0 °C nicht?

Auch wenn ich es zu Fuß rechne passen die Ergebnisse zur Simulation.

R1 || R5+R6 zu R4 = 8,540 V -> R2 = 40,52 kOhm -> t = 76,0 °C
Analog dazu die untere Schwelle (ohne Ucesat von 124 mV)
R1 zu R4 || R6 = 5,084 V -> R2 = 136,02 kOhm -> t = 48,8 °C

Wenn es dir um die x-te Stelle nach dem Komma geht, hast du nur zwei 
Möglichkeiten.

a) Verwende einen idealen Komparator z.B. eine B-Source mit einer, dem 
verlinkten Script angepassten Formel

b) Analysiere das Modell des LM239 - das ist eigentlich recht 
übersichtlich - woher die Abweichungen kommen (Eingangsstrom, interne 
Schaltschwellen...)

von Christian (Gast)


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Nochmal Danke für die Ausführliche Lsg.

Hab jetzt alles nochmal durchgerechnet und komme auf das gleiche 
Ergebnis.

Ich würde sagen, der Thread kann geschlossen werden, da alle Fragen 
geklärt sind.

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