Hi Leute,
ich habe mir ein kleines Heizelement gebastelt und habe noch Probleme
mit der "Regelung". Es besteht aus einem ca. 1cm langem Stahlteil, das
ich mit einigen Windungen Lackdraht umwickelt habe. Insgesamt hat es
etwa 5 Ohm und geschätzt 30 Windungen. Außerdem habe ich ein Loch
hineingebohrt und einen NTC mit Wärmeleitpaste reingeklemmt. Ein
Komparator (LM393) vergleicht nun den NTC mit einem Sollwert wie in der
angehängten Schaltung. Die Energiequelle ist ein kleiner Lipo Akku. Die
Temperatur wird auf 50°C geregelt. Eigentlich hätte ich erwartet, dass
die Temperatur erstmal aufheizt. Dann sollte erstmal abgeschaltet werden
und ein Überschwinger der Temperatur tritt auf. Und dann hätte ich die
Temperatur in Form eines Sägezahn-Signals erwartet. Das Problem: Wenn
der NTC heiß ist, fällt die Ausgangsspannung des Komparators nur auf
etwa 2V ab, was dazu führt, dass der MOSFET nicht richtig schließt.
Zumindest wird er dann warm. Eigentlich ist der Effekt gar nicht so
doof, da die Temperatur so etwas glatter geregelt wird. Ich habe aber
die Sorge, dass die Temperatur bei einem besonders vollen Akku oder
warum auch immer irgendwann mal immer weiter steigt. Hat jemand eine
Idee, wieso die Spannung nicht weiter abfällt?
Irgendwas schein übrigens zu schwingen. Auf den 2V am Ausgang des
Komparators ist ein schwacher Rippel von 1,15 MHz zu erkennen. Meint ihr
die Schwingungen sorgend dafür, dass der Komparator nie richtig
ausschaltet?
Ein LM393 an 3V kann keine 2V messen.
Einfach mal ins Datenblatt gucken bevor man wild rumbastelt.
Entweder ein R2R Rail-To-Rail Komparator, oder die Vergleichsspannungen
reduzieren.
Und wenn man eine Schaltung baut, die die Betriebsspannung (per
Spannungsteiler) zu Vergleichszwecken heranzieht, man aber eingeschaltet
die Betriebsspannung belastet wodurch sie absinkt, der darf sich nicht
wundern wenn es Rückkopplungen gibt.
Man benutzt entweder eine ausreichende Hysterese, oder eine Schaltung
bei der die Betriebsspannungsabsenkung zufällig richtigrum für die
Hysterese kommt.
Der Widerstand R8 zieht den Ausgang des Kopmparator ziemlich kräftig
hoch. Ich fürchte, dass der Komparator nicht dagegen ankommt. Vor allem
nicht so geringer Versorgungsspannung.
Im Datenblatt steht: Output sink current typ 6mA bei Vo=1,5V.
Du hättest bei 1,5V aber schon einen Strom von ca. 16mA. Und bei weniger
als 1,5V ist der Strom noch höher.
Ich denke, du überlastest den Ausgang des Komparators.
> Man benutzt entweder eine ausreichende Hysterese
Ohne Hysterese wirst du immer Phasen haben, wo der Ausgang des
Komparators irgendwo zwischen high und low herum hängt. Komparatoren
haben nämlich analoge Ausgänge. Du brauchst aber für den MOSFET ein
digitales Signal.
Du solltest die Schaltung zum Schmitt-Trigger erweitern. Im einfachsten
Fall geht das mit einem Rückkoppelungs-Widerstand.
> Meint ihr die Schwingungen sorgend dafür, dass der Komparator nie> richtig ausschaltet?
Nein, ich denke das ist nur eine Folge von der fehlenden Hysterese in
Kombination mit den zu hohen Strom (wegen R8).
Paul B. schrieb:> Stefan U. schrieb:>> Komparatoren>> haben nämlich analoge Ausgänge.>> Sieh an...> *Kopf kratz*
Wo er recht hat, hat er recht. Die meisten Komparatoren sind OPV, bei
denen man sich einfach keine Gedanken umd Linearität oder Frequenz-
kompensation gemacht hat. Und nein, auch der open collector Ausgang
ändert daran nichts - es gibt auch OPV mit einem solchen.
Der Ausgang eines solchen Komparators verhält sich erst durch eine
Mitkopplung digital. Die sorgt dann auch gleich für die Hysterese.
Einige wenige Komparatoren haben bereits intern eine solche Mitkopplung,
das ist aber eher die Ausnahme denn die Regel.
Axel S. schrieb:> Wo er recht hat, hat er recht.
Nein, hat er nicht. Ein Komparator ist ein Komparator, sonst hieße er
Operationsverstärker, nicht Komparator.
Axel S. schrieb:> Und nein, auch der open collector Ausgang> ändert daran nichts - es gibt auch OPV mit einem solchen.
Das ist in diesem Zusammenhang vollkommen gleichgültig und kennzeichnet
weder explizit einen OPV noch einen Komparator.
Einen Komparator kann und darf man auch ohne Hysterese betreiben, dazu
gibt es im Datenblatt Beispielschaltungen. Einen OPV als Komparator
muß man hingegen mit Hysterese betreiben, sonst hat man kein
definiertes Verhalten.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm193-n.pdf
MfG Paul
Das ist die Innenschaltung dieses Komparators. Es ist eine rein analoge
Schaltung, ohne Hysterese und ohne Mitkoppelung. Also "schaltet" der
Ausgang nicht digital zwischen high und low um, sondern der Übergang
wird gleitend stattfinden.
Stefan U. schrieb:> Das ist die Innenschaltung dieses Komparators.
Sag bloß...
Ist die aus dem Datenblatt, was ich extra gepostet hatte?
Guck Dir mal die Innenschaltung eines OPV LM358 an. Die sieht ein wenig
anders aus. Warum wohl?
MfG Paul
> Guck Dir mal die Innenschaltung eines OPV LM358 an. Die sieht ein> wenig anders aus. Warum wohl?> Ist die aus dem Datenblatt, was ich extra gepostet hatte?
Nein ist sie nicht und habe ich auch nicht behauptet. Das ist die
Innenschaltung des Komparators, um den es geht.
a) Wir reden vom LM393, nicht deinem OP-Amp, den du unpassenderweise
hier eingebracht hast.
b) Das ändert nichts an der Sachlage. Beide IC's haben keine
Mittkoppelung und keine Hysterese.
Im Datenblatt des LM393 ist übrigens Voltage Gain mit dem Wert 50..200
angegeben. Bei digitalem Schaltverhalten wäre diese Angabe
sinnlos/falsch.
Paul B. schrieb:> Einen Komparator kann und darf man auch ohne Hysterese betreiben, dazu> gibt es im Datenblatt Beispielschaltungen. Einen OPV als Komparator> muß man hingegen mit Hysterese betreiben, sonst hat man kein> definiertes Verhalten.
Unsinn.
Genau so kann man Schaltungen finden, in denen LM393 als Verstärker
verwendet werden.
Siehe Figure 33. Transducer Amplifier
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm339-n.pdf
Auch Komparatoren brauchen eine Hysterese, wenn es im Umschaltpunkt
nicht zu Flattereffekten kommen soll doer gar Mitkopplung über die
VBersorgungsspannung oder Masseleitung besteht.
Man kann hoffen, daß Komparatoren schneller sind, vor allem in der
Übersteuerung, und OpAmps linearer sind in der Übertragungskennlinie,
aber ein absoluter prinzipieller Unterschied besteht zwischen beiden
nicht.
Es gibt den Unterschied zwischen open collector Ausgang und push pull
Ausgang, aber ein TAA765 ist ein OpAmp mit open collector Ausgang, ein
LMV761 erin Komparator mit push pull Ausgang.
Und es gibt Komparatoren mit eingebauter Hysterese, die sind natürlich
prinzipiell anders als OpAmps. Bloss der LM393 ist nicht so einer.
Paul B. schrieb:> Axel S. schrieb:>> Wo er recht hat, hat er recht.>> Nein, hat er nicht. Ein Komparator ist ein Komparator, sonst hieße er> Operationsverstärker, nicht Komparator.
Das ist nicht der Punkt. Ein Komparator ist genauso ein analoges
Bauelement wie ein OPV. Und tatsächlich sind die Innenschaltungen
weitgehend ähnlich.
> Axel S. schrieb:>> Und nein, auch der open collector Ausgang>> ändert daran nichts - es gibt auch OPV mit einem solchen.>> Das ist in diesem Zusammenhang vollkommen gleichgültig und kennzeichnet> weder explizit einen OPV noch einen Komparator.
Danke, daß du mir das bestätigst. Allerdings:
Paul B. schrieb:>> Das ist die Innenschaltung dieses Komparators.>> Guck Dir mal die Innenschaltung eines OPV LM358 an. Die sieht ein wenig> anders aus. Warum wohl?
Die Innenschaltung des LM358 sieht u.A. deswegen deutlich anders aus,
weil der einen Gegentakt-Ausgang hat. Wenn man einen OPV mit open
collector Ausgang wie den TAA765 gegen den LM393 vergleicht, dann sind
die Gemeinsamkeiten offensichtlich.
> Einen Komparator kann und darf man auch ohne Hysterese betreiben, dazu> gibt es im Datenblatt Beispielschaltungen. Einen OPV als Komparator> muß man hingegen mit Hysterese betreiben, sonst hat man kein> definiertes Verhalten.
Aus welchen Fingern du dir diese Weisheiten auch immer gesaugt hast, sie
sind falsch. Fakt ist: man kann einen Komparator genauso wie einen OPV
als linearen Verstärker betreiben, denn faktisch sind sie das beide. Nur
wie ich bereits sagte:
Axel S. schrieb:> ... Komparatoren sind OPV, bei> denen man sich einfach keine Gedanken umd Linearität oder Frequenz-> kompensation gemacht hat.
Und deswegen wird ein Komparator als Verstärker schwer stabil zu
bekommen sein. Nicht deswegen, weil er eine inhärent digitale Schaltung
wäre.
Michael B. schrieb:> Genau so kann man Schaltungen finden, in denen LM393 als Verstärker> verwendet werden.
OPVs sind keine besonders guten Komparatoren. Umgekehrt sind aber
Komparatoren sehr schlechte Verstärker. U.a. haben sie keine
Frequenzgangkompensation.
Wenn die KomparatorSCHALTUNG natürlich eine sehr kleine Hysterese hat,
wird sie öfter hin und her schalten bei der kleinsten Änderung am
Eingang.
Harald W. schrieb:> OPVs sind keine besonders guten Komparatoren.
Im Fall oben wäre natürlich im Datenblatt nachzusehen ob dieses gewählte
IC geeignet ist UND auch schon bei der vohandenen Betriebsspannung
ausreichend Strom am Ausgang zur Verfügung stellt um den IRLR3802 zackig
genug bei der hohen Gatekapazität anzusteuern.
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlr3802.pdf
Die Ausgangsstufe eines Komparators geht nicht in die Sättigung, der
OP hat eine höhere Recovery Time wenn er in den Anschlag der
Betriebsspannung gefahren wird (gibt Kniffe dies zu vermeiden, aber
zusätzlicher Schaltungsaufwand). Natürlich kann man einen OP als K.
verwenden, aber mit besagtem Nachteil und seltener mit OC Ausgang und
dessen Vorteil von getrennter Betriebs- und Schaltspannung.
Unbenannt.PNG
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