Hallo,
ich habe die abgebildete Schaltung gebaut, und ein paar Fragen dazu.
Wäre super, wenn ihr mir weiterhelfen könntet.
Der Schmitt-Trigger soll letztendlich über einen Transistor ein Relais
schalten, was wiederum einen Luftheizer schaltet. Eine Schaltzeit von
unter 1 Sekunde reicht aus, deshalb brauche ich mir um High-Speed-OpAmps
vermutlich keine Gedanken zu machen :)
Der 10k Widerstand ist also erstmal nur zum Testen da. Den LM358 habe
ich verwendet, weil der mir von Vornherein zur Verfügung stand. Die
Paramter Output Current, Output Voltage Swing und Supply Voltage passen
laut Datenblatt, und das ist alles worauf es hier ankommt (nach meinem
Verständnis). Die Eingangsspannung Ue kommt übrigens von einem Messgerät
und liegt zwischen 0 und 10V.
Die 'Trigger-Widerstände' habe ich zunächst so gewählt: R2=10k, R1=1k.
Die Schaltspannungen habe ich sowohl gemessen als auch berechnet, passt
sehr gut.
Mein eigentliches Problem: Der OpAmp schwingt in der negativen Sättigung
nur bis 0,7 V an Masse heran. Laut Datenblatt sollten es maximal 20mV
sein (für 5V Supply). Ich habe dann viel herum probiert und gesehen,
dass der OpAmp bei Vergrößerung der Widerstände R1 und R2 sehr viel
näher an GND schwingt (ca. 200mV bei R1=10k, R2=100k). Wie hoch
darf/sollte man diese Widerstände überhaupt wählen? Für die
Schaltschwellen kommt es theoretisch ja nur auf das Verhältnis an. Und
da die Eingangswiderstände von OpAmps ja enorm hoch sind, dachte ich
dass die Absolutwerte keine Rolle spielen, solange der Ausgang nicht
überlastet wird.
Zusatzfrage: Ich habe außerdem den Strom gemessen, der in den positiven
Supply fließt, und folgendes erhalten:
für R1=10k, R2=100k: 20mA
für R1=20k, R2=200k: 10mA.
Im Datenblatt ist die Rede von einem maximalen Supply Current von 2mA.
Überlaste ich den OpAmp mit der Schaltung? Beide Beobachtungen verleiten
mich nun dazu R1 und R2 so groß wie möglich zu wählen. Damit bin ich
dann wieder bei meiner Ausgangsfrage.
Ich hoffe das waren jetzt nicht zu viele Infos :) Ich habe schon etliche
Beiträge/Websites zum Schmitt-Trigger durchforstet, aber nirgendwo eine
Antwort gefunden. Vielen Dank schonmal im Voraus!
P.S.: Ich bin neu in der Materie und habe noch nie eine Schaltung
aufgebaut. Deshalb bitte ich darum, Anfängerfehler zu verzeihen :D
Die Spannung bis sehr nahe an GND bekommt man am Ausgang nur mit sehr
wenig Strom, d.h. relativ hohen Widerständen. Für einen Komparator
sollten je nach OP die Widerstände vor den Eingängen schon etwas größer
( etwa ab 10 K) sein um den Strom zu begrenzen (in der Übersteuerung
könnte da nämlich ggf. schon eine nicht mehr so kleiner Strom fließen,
und mehr als vielleicht 1 mA darf es ggf. nicht werden.
Gerade der LM358 ist nicht so extrem hochohmig am Eingang - viel mehr
als 1 M Ohm (in dieser Schaltung der kleinere Wert von R1 und R2) sollte
man da vermeiden, wenn man nicht unbedingt Strom sparen muss. Werte von
10 K und 100 K wäre so etwa OK.
Wieso so viel Strom fließt ist schwer zu sagen - ein Teil fließt noch
durch den Teiler mit den 2 mal 1 K. Der Lm358 sollte sich eigentlich
noch gutmütig verhalten, wenn die Eingänge bei offen sind - sonst für
einen ungenutzten OP den inv Eingang mit dem Ausgang verbinden und den
Eingang ggf. auf GND oder so legen.
p.s. mal ein Lob für die Bildgröße.
Da die Genauigkeit der Schaltung nicht arg kritisch sein wird, würde ich
mir um die 0,7V am Ausgang keine großen Gedanken machen, zumal die
Ausgangsspannung in diesem Bereich weniger lastabhängig ist als in
niedrigeren Spannungsregionen. Du musst diese Low-Ausgangsspannung eben
bei der Berechnung der Schaltschwellen und in der nachfolgenden
Ansteuerung des Relais berücksichtigen.
Da du aber sowieso einen zusätzlichen Transistor für das Relais
benötigst, kannst du das Signal für die Rückkopplung auch erst nach
diesem Transistor abgreifen, was insgesamt zu einer höheren Genauigkeit
führt (s. Anhang). Je nach Größe des Spulenwiderstands musst du diesen
dann ggf. in der Berechnung berücksichtigen.
Die Schaltung ist nur ein Beispiel, die Widerstandwerte musst du noch
nach deinen Wünschen anpassen.
Danke, die restliche Schaltung mit dem Relais hab ich schon
ausgearbeitet. Wollte auch einen BC337 verwenden. Ich dachte mir nur,
dass der Transistor bei den 0,7 V am Ausgang schon 'leicht'
durchschaltet (Basiswiderstand sollen 5k sein), und sowas auf Dauer den
Transistor schädigt??
Vergesst das mit dem Stromverbrauch, hab ausversehen den Strom durch den
Spannungsteiler mit gemessen :D
Habe übrigens gerade einen TS272 gefunden und ausprobiert, der schwingt
scheinbar besser an GND heran (nur 20mV für R1=20k, R2=200k). Spricht
was dagegen, den zu verwenden?
Schmitti schrieb:> Habe übrigens gerade einen TS272 gefunden
Wenn man eine Komparatorschaltung braucht, sollte man zeckmäßigerweise
auch ein Komparator-IC nehmen, z.B. den LM393. Vielleicht kann der Dein
Relais sogar direkt treiben.
Gruss
Harald
Schmitti schrieb:> Ich dachte mir nur, dass der Transistor bei den 0,7 V am Ausgang schon> 'leicht' durchschaltet
Um sicher zu gehen, kannst du auch noch eine Diode vor die Basis
schalten.
> und sowas auf Dauer den Transistor schädigt??
Das macht dem Transistor nichts aus. Es könnte höchstens sein, dass
dadurch das Relais nicht sauber ausschaltet.
> Spricht was dagegen, den zu verwenden?
Bis auf den Einwand von Harald: Nein. Du musst nur beachten, dass der
TS272 nur bis 16V spezifiziert ist. Die Versorgungsspannung von 15V
sollte also nicht allzu sehr schwanken.
Bei einem Komparator-IC verzichtet man (im Gegensatz zum OpAmp) auf die
Linearität zu Gunsten der Schaltgeschwindigkeit, richtig? Wenn das der
Hauptunterschied ist würde ich es trotzdem erstmal mit den vorhandenen
OpAmps versuchen (Ich weiß, der ganze Kram kostet sogut wie nichts :)
Kann im Datenblatt des LM393 auch gar keinen max. Output Source Current
finden, bzgl. Relais direkt treiben.
Danke für die Idee mit der Diode! Dann sind die 0,7V ja wirklich kein
Thema mehr.
Schmitti schrieb:> Kann im Datenblatt des LM393 auch gar keinen max. Output Source Current> finden, bzgl. Relais direkt treiben.
Der LM393 hat einen Open Collector Ausgang.
Die Pinbelegung ist beim LM393 gleich, aber der Ausgang ist open
Kollektor und benötigt daher eher eine andere Schaltung dahinter.
Der Ausgang des LM393 wird mit nur typisch 16 mA für die meisten Relais
zu schwach sein.
Ok, das Relais braucht knapp 150mA...
Unbenutzte Pins sollte man nicht offen lassen, oder? Also den Nicht-inv.
Eingang auf Masse, und Inv. Eingang auf Ausgang?
DIe fertige Schaltung soll dann so aussehen. Kann jemand von euch
nochmal kurz drüber schauen ob ich nicht einen groben Fehler gemacht
habe?
Bis zur gestrichelten Linie hab ich alles auf einer Steckplatine
aufgebaut - funktioniert wunderbar...
Schmitti schrieb:> Ok, das Relais braucht knapp 150mA...>> Unbenutzte Pins sollte man nicht offen lassen, oder? Also den Nicht-inv.> Eingang auf Masse, und Inv. Eingang auf Ausgang?Schmitti schrieb:> Unbenutzte Pins sollte man nicht offen lassen, oder? Also den Nicht-inv.> Eingang auf Masse, und Inv. Eingang auf Ausgang?
Sorry, wurde ja oben schon beantwortet
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