Spannungsgesteuerter Schalter mit Operationsverstärker

Question

Spannungsgesteuerter Schalter mit Operationsverstärker

Jrichardson

Das Problem, das ich zu lösen versuche: Ich habe ein Fahrzeug, das 3 Drähte für das Rück- / Bremslicht hat. Wenn das Fahrzeug eingeschaltet ist, liegen zwischen dem roten und dem schwarzen Kabel 12 V+ und zwischen dem roten und dem orangefarbenen Kabel 7 V+ an. Wenn Sie auf die Bremse treten, werden die 7 V+ zwischen dem roten und dem orangefarbenen Kabel auf 10 V+ erhöht.

Also muss ich eine Schaltung erstellen, die eine Reihe von LED-Leuchten einschaltet, wenn die Spannung über 9 V steigt. Derzeit besteht meine Schaltung aus einem Spannungsteiler (ändert 12 V auf 9 V), einem LM324N-Operationsverstärker und ein FQI50N06 MOSFET (Schema zeigt IRF540).

Aus irgendeinem Grund ist der Ausgang des Operationsverstärkers eingeschaltet, wenn kein Eingang vorhanden ist, wenn der nicht invertierende Eingang höher als der invertierende Eingang ist, ist der Ausgang eingeschaltet, und wenn der invertierende Eingang höher als der nicht invertierende ist Eingang ist der Ausgang ausgeschaltet.

Meiner Meinung nach funktioniert diese Schaltung, außer wenn kein Eingang vorhanden ist, sollte der Ausgang ausgeschaltet sein.

BEARBEITEN: Etwas, das mir gerade in den Sinn gekommen ist, sobald ich dies gepostet habe: Ich frage mich, ob das Anbringen einer Diode am Ausgang verhindern würde, dass der Ausgang eingeschaltet ist, wenn kein Eingang vorhanden ist.

Bitte beachten Sie das beigefügte Schema:

EDIT2:

EDIT3:

Null

Was meinst du mit "keine Eingabe"? Es ist überhaupt nichts angeschlossen (offener Stromkreis)? Die Eingänge liegen auf 0V? Etwas anderes?

Jrichardson

Richtig, 0V. Wenn ich den nicht invertierenden Eingang vollständig trenne. Wenn der nicht invertierende Eingang 3 V + ist, gibt es keinen Ausgang.

Null

Sie sollten an den Eingängen keine Unterbrechung haben, was Sie meiner Meinung nach mit "vollständig trennen" meinen. Operationsverstärker haben einen Eingangsruhestrom (auch wenn er sehr klein ist) und dieser Strom muss einen Weg zum Fließen haben.

Jrichardson

Wenn also Pin 3 offen ist, fließt der Strom im Wesentlichen rückwärts durch den LM324N? Entschuldigung, ich bin neu bei OP-Amps. Dies ist mein erstes Projekt mit einem.

Spehro Pefhany

Wenn Sie einen der beiden Eingänge trennen, geht er effektiv fast bis zur Versorgungsschiene. Ein 100K-Widerstand vom Eingang zur Masse verhindert dies.

Null

Keine Notwendigkeit, sich zu entschuldigen. Bei einem offenen Stromkreis am Eingang verhält sich der Operationsverstärker aufgrund des Eingangsvorspannungsstroms nicht gut. Ich schlage vor, einen hochohmigen Widerstand (z. B. 100k) vom +-Eingang an GND und einen weiteren hochohmigen Widerstand vom --Eingang an die 12-V-Versorgung zu binden. Dadurch wird der Ausgang ausgeschaltet, wenn Ihre normalen Eingänge getrennt werden.

Jrichardson

Also sollte das zweite Schema im obigen Beitrag die Lösung theoretisch dann richtig sein?

Null

Ja, das sollte funktionieren. Die Eingangsruheströme sind sehr klein (max. 100 nA für diesen Operationsverstärker), sodass selbst bei hochohmigen Widerständen nur ein sehr geringer Spannungsabfall an ihnen auftritt, wenn die normalen Eingänge getrennt werden. Der + Eingang liegt also auf GND, der - Eingang auf 12 V und der Ausgang ist niedrig (dh FET und LED aus). Wenn die Eingänge verbunden sind, müssen sie nur ein wenig zusätzlichen Strom liefern, um eine Spannung an die hinzugefügten Widerstände anzulegen.

Jrichardson

Super, danke, das probiere ich heute Abend mal aus. Das macht absolut Sinn, weil ich mich jetzt auch daran erinnere, dass sobald ich mein Messgerät auf den Eingang legen würde, es das Licht ausmachen würde. Der zusätzliche Widerstand des Messgeräts reichte also aus, um dies zu erreichen.

Null

Viel Glück. Wenn Sie bestätigen, dass es ordnungsgemäß funktioniert, kommen Sie bitte zurück und entweder (a) posten Sie eine Antwort mit der aktualisierten Schaltung und akzeptieren Sie sie oder (b) posten Sie einen Kommentar mit "@Null", um mich zu benachrichtigen, und ich werde eine Antwort posten. Dadurch kann das System die Frage als beantwortet markieren (es weiß nicht, dass die Frage in den Kommentaren beantwortet wurde). Bitte werfen Sie einen Blick in die Hilfe, wenn Sie Fragen haben, und willkommen auf der Website!

Autistisch

Ihre LED-Leuchten werden aufgrund des Operationsverstärker-Ausgangshubs und der Gatesource-Volt, die zum Ansteuern des FET benötigt werden, nirgendwo 12 V erreichen. Ziehen Sie ein P-Kanal-Design in Betracht, es wird billig sein, da Ihre Ströme nicht hoch sind.

Jrichardson

Also habe ich letzte Nacht mehr mit der Schaltung herumgespielt und bin auf der Grundlage Ihrer Vorschläge zu EDIT3 gekommen. Wenn ich 2 150K-Widerstände in der Schaltung verwenden würde, wie in Edit2 gezeigt, würde das Licht nicht funktionieren, wenn ich nur einen verwende, schien das Licht richtig zu funktionieren. Das Licht, das ich verwende, ist eine Version 3 36 "Rücklichtleiste von RLBStore.com ( rlbstore.com/store/blue-strobes ). Die Rücklichter und Bremslichter sind die gleichen LED und die gesamte Schaltung ist intern für die Bar, außer dieser Schaltung, die ich zu entwickeln versuche. Immer noch besorgt, dass sie nicht funktionieren wird, wenn sie an dem Auto getestet wird, das 600 Meilen entfernt ist.

Jrichardson

Ich muss noch die Spannungen überprüfen, die durch den MOSFET zum Licht gehen. Obwohl die Schaltung "funktioniert", möchte ich sicherstellen, dass sie korrekt funktioniert.

Jrichardson

@Null Die Art und Weise, wie ich meine Referenzspannung von 9 V erhalte, erfolgt über einen L7809. Sieht jemand Probleme damit? Wenn der orangefarbene Draht unter 9 V liegt, ist die Bremse im Wesentlichen ausgeschaltet. Wenn das orangefarbene Kabel über 9 V liegt, ist die Bremse aktiviert.

Null

Die - Eingabe sollte in Ordnung sein, wobei der L7809 die Eingabe bereitstellt. Ist der + Eingang jedoch direkt mit 12 V verbunden? Wenn dies der Fall ist, verletzt dies den Eingangs-Gleichtaktbereich des LM324 (der erfordert, dass die Eingänge mindestens 1,5 V unter der Versorgungsspannung liegen, die hier 12 V beträgt). Sie sollten diesen Eingang auf nicht mehr als 10,5 V begrenzen.

Jrichardson

Danke @NULL. Gut zu wissen. Jetzt habe ich ein Problem mit der Regulierung von 10,5 V. Ich glaube nicht, dass ein einfacher Spannungsteiler funktionieren wird, wenn man bedenkt, dass das Ladesystem schwankt. Der Eingang würde irgendwo zwischen 12 V und 14,4 V liegen.

Null

Ist der „Brake 12V“-Eingang die gleiche Versorgung wie die +12V-Versorgung? Wenn nicht, können Sie möglicherweise beide Eingangsquellen um denselben Faktor dividieren, um die Eingänge des Operationsverstärkers im Gleichtaktbereich zu halten. So oder so, wenn Sie einen anderen Operationsverstärker verwenden können, würde ich etwas mit Rail-to-Rail-Eingängen vorschlagen. Wenn Sie nur die Eingänge vergleichen, ist ein Komparator besser geeignet als ein Operationsverstärker. Beispielsweise ist der TLV3701 ein Rail-to-Rail-Eingang und akzeptiert Versorgungen bis zu 16 V.

Jrichardson

@NULL, was ist mit einem LM339 ? Wäre der Schaltplan abgesehen von der Pin-Platzierung im Wesentlichen derselbe? Das Problem ist, dass, wenn die Bremse gedrückt wird, sie anscheinend nur von 7 V auf 10,5 V ansteigt, glaube ich. Ich muss zurückgehen und mir meine Notizen ansehen. Aber ich will keine Einschränkungen, wenn ich sie vermeiden kann.

Null

Das ist kein Rail-to-Rail. Es würde als solches beworben, wenn dies der Fall wäre, und Sie können dies anhand des Datenblatts bestätigen (suchen Sie nach der

vIKR $V_{\text{ICR}}$ spec -- es erfordert auch, dass seine Eingänge 1,5 V unter der positiven Schiene liegen). Außerdem ist das ein Quad-Komparator – brauchen Sie vier Komparatoren in einem Chip? Der Schaltplan ist im Wesentlichen identisch mit einem Komparator gegenüber einem Operationsverstärker. Ein Operationsverstärker würde auch hier funktionieren, es ist nur so, dass Sie einfach zwei Eingangsspannungen vergleichen (genau das, was ein Komparator tut), und ich denke, Sie werden eher einen Komparator mit Rail-to-Rail-Eingang finden.

Jrichardson

@NULL, ok, ich werde mich umsehen und sehen, was ich ausgraben kann. Nein, ich brauche kein Quad, es war nur das, was ich ursprünglich bestellt hatte, also wurde es verwendet. Idealerweise würde ein kleinerer Chip besser funktionieren. Ich werde aktualisieren, wenn ich die neuen Teile bekomme oder ich verifiziere, dass ich innerhalb von 1,5 V bin. Vielen Dank.

Null

Wenn die Bremsspannung tatsächlich nur bis zu 10,5 V ansteigt, sind Sie entweder mit dem LM324 oder dem LM339 einverstanden - das sind 1,5 V unter der 12-V-Schiene. Es ist nur so, dass Ihr Schaltplan zu implizieren scheint, dass der + Eingang an 12 V angeschlossen werden kann. Welche Drähte sind eigentlich mit welchen Pins verbunden? Ich würde vermuten, schwarz = GND und rot = 12 V, aber was ist mit orange? Und was ist dieser "Brake +3V" -Eingang?

Jrichardson

@NULL, wenn ich wieder über meine Notizen gehe, steigt die Bremse auf Ladespannung (wir nennen dies 12 V aus Gründen der Argumentation). Das heißt, wenn meine Bremse auf 12 V geht, bin ich außerhalb der Spezifikation für den LM324, richtig? Ich verstehe die 1,5 V und VICR nicht vollständig. Nebenbei bemerkt, ich habe einen LM311 gefunden , es scheint mir, dass VICR 13 V ist. Rail-to-Rail habe ich aber noch nicht gesehen.

Jrichardson

@NULL, Wenn die Bremse auf 12 V geht und die Versorgung 12 V beträgt, kann ich theoretisch einen Spannungsteiler erstellen, richtig? Ich muss nur sicherstellen, dass die Referenzspannung über 7 Volt liegt.

Null

Eine 12-V-Bremse mit einer 12-V-Versorgung wäre für den LM324 nicht spezifikationsgerecht, ja. Zum Lesen der

vIKR $V_{\text{ICR}}$ , beachten Sie die Versorgungsspannung oben in der Datenblatttabelle. Für den LM311 ist es Spezifikation für

± 15 $\pm 15$ V liefert. Also min

vIKR $V_{\text{ICR}}$ von 13 V bedeutet, dass der Eingang nicht höher als 13 V sein darf (dh 2 V unter der Versorgungsspannung).

Null

Ja, Sie können einen Spannungsteiler am 12-V-Eingang verwenden. Bei Bedarf können Sie die Referenzspannung auch herunterteilen, um sicherzustellen, dass sie zwischen den beiden erwarteten Spannungspegeln liegt (wenn die Bremse angezogen oder ausgeschaltet ist).

Jrichardson

@NULL, wenn ich also meine Referenzspannung auf 10,5 V und meine positive zwischen 10, V und 12 V einstellen würde, wäre ich dann mit dem LM324 in der Spezifikation, richtig?

Null

Mmm, nein, Sie sind zu nah an der positiven Schiene (12 V). Sie müssen beide Eingänge nach unten teilen . Kleben Sie an jeden Eingang einen 2:1 Spannungsteiler. Mir ist immer noch nicht klar, was tatsächlich an den Eingängen angeschlossen ist. Welcher Draht (rot, schwarz, orange) ist mit welchen Pins verbunden? Was bedeuten die Eingänge „Brake +3V“, „Brake +12V“ und „+9V“? Sind es tatsächlich 3V, 12V bzw. 9V?

David Tweed

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Antworten (1)

Spannungsgesteuerter Schalter mit Operationsverstärker

Was meinst du mit "keine Eingabe"? Es ist überhaupt nichts angeschlossen (offener Stromkreis)? Die Eingänge liegen auf 0V? Etwas anderes?
Richtig, 0V. Wenn ich den nicht invertierenden Eingang vollständig trenne. Wenn der nicht invertierende Eingang 3 V + ist, gibt es keinen Ausgang.
Sie sollten an den Eingängen keine Unterbrechung haben, was Sie meiner Meinung nach mit "vollständig trennen" meinen. Operationsverstärker haben einen Eingangsruhestrom (auch wenn er sehr klein ist) und dieser Strom muss einen Weg zum Fließen haben.
Wenn also Pin 3 offen ist, fließt der Strom im Wesentlichen rückwärts durch den LM324N? Entschuldigung, ich bin neu bei OP-Amps. Dies ist mein erstes Projekt mit einem.
Wenn Sie einen der beiden Eingänge trennen, geht er effektiv fast bis zur Versorgungsschiene. Ein 100K-Widerstand vom Eingang zur Masse verhindert dies.
Keine Notwendigkeit, sich zu entschuldigen. Bei einem offenen Stromkreis am Eingang verhält sich der Operationsverstärker aufgrund des Eingangsvorspannungsstroms nicht gut. Ich schlage vor, einen hochohmigen Widerstand (z. B. 100k) vom +-Eingang an GND und einen weiteren hochohmigen Widerstand vom --Eingang an die 12-V-Versorgung zu binden. Dadurch wird der Ausgang ausgeschaltet, wenn Ihre normalen Eingänge getrennt werden.
Also sollte das zweite Schema im obigen Beitrag die Lösung theoretisch dann richtig sein?
Ja, das sollte funktionieren. Die Eingangsruheströme sind sehr klein (max. 100 nA für diesen Operationsverstärker), sodass selbst bei hochohmigen Widerständen nur ein sehr geringer Spannungsabfall an ihnen auftritt, wenn die normalen Eingänge getrennt werden. Der + Eingang liegt also auf GND, der - Eingang auf 12 V und der Ausgang ist niedrig (dh FET und LED aus). Wenn die Eingänge verbunden sind, müssen sie nur ein wenig zusätzlichen Strom liefern, um eine Spannung an die hinzugefügten Widerstände anzulegen.
Super, danke, das probiere ich heute Abend mal aus. Das macht absolut Sinn, weil ich mich jetzt auch daran erinnere, dass sobald ich mein Messgerät auf den Eingang legen würde, es das Licht ausmachen würde. Der zusätzliche Widerstand des Messgeräts reichte also aus, um dies zu erreichen.
Viel Glück. Wenn Sie bestätigen, dass es ordnungsgemäß funktioniert, kommen Sie bitte zurück und entweder (a) posten Sie eine Antwort mit der aktualisierten Schaltung und akzeptieren Sie sie oder (b) posten Sie einen Kommentar mit "@Null", um mich zu benachrichtigen, und ich werde eine Antwort posten. Dadurch kann das System die Frage als beantwortet markieren (es weiß nicht, dass die Frage in den Kommentaren beantwortet wurde). Bitte werfen Sie einen Blick in die Hilfe, wenn Sie Fragen haben, und willkommen auf der Website!
Ihre LED-Leuchten werden aufgrund des Operationsverstärker-Ausgangshubs und der Gatesource-Volt, die zum Ansteuern des FET benötigt werden, nirgendwo 12 V erreichen. Ziehen Sie ein P-Kanal-Design in Betracht, es wird billig sein, da Ihre Ströme nicht hoch sind.
Also habe ich letzte Nacht mehr mit der Schaltung herumgespielt und bin auf der Grundlage Ihrer Vorschläge zu EDIT3 gekommen. Wenn ich 2 150K-Widerstände in der Schaltung verwenden würde, wie in Edit2 gezeigt, würde das Licht nicht funktionieren, wenn ich nur einen verwende, schien das Licht richtig zu funktionieren. Das Licht, das ich verwende, ist eine Version 3 36 "Rücklichtleiste von RLBStore.com ( rlbstore.com/store/blue-strobes ). Die Rücklichter und Bremslichter sind die gleichen LED und die gesamte Schaltung ist intern für die Bar, außer dieser Schaltung, die ich zu entwickeln versuche. Immer noch besorgt, dass sie nicht funktionieren wird, wenn sie an dem Auto getestet wird, das 600 Meilen entfernt ist.
Ich muss noch die Spannungen überprüfen, die durch den MOSFET zum Licht gehen. Obwohl die Schaltung "funktioniert", möchte ich sicherstellen, dass sie korrekt funktioniert.
@Null Die Art und Weise, wie ich meine Referenzspannung von 9 V erhalte, erfolgt über einen L7809. Sieht jemand Probleme damit? Wenn der orangefarbene Draht unter 9 V liegt, ist die Bremse im Wesentlichen ausgeschaltet. Wenn das orangefarbene Kabel über 9 V liegt, ist die Bremse aktiviert.
Die - Eingabe sollte in Ordnung sein, wobei der L7809 die Eingabe bereitstellt. Ist der + Eingang jedoch direkt mit 12 V verbunden? Wenn dies der Fall ist, verletzt dies den Eingangs-Gleichtaktbereich des LM324 (der erfordert, dass die Eingänge mindestens 1,5 V unter der Versorgungsspannung liegen, die hier 12 V beträgt). Sie sollten diesen Eingang auf nicht mehr als 10,5 V begrenzen.
Danke @NULL. Gut zu wissen. Jetzt habe ich ein Problem mit der Regulierung von 10,5 V. Ich glaube nicht, dass ein einfacher Spannungsteiler funktionieren wird, wenn man bedenkt, dass das Ladesystem schwankt. Der Eingang würde irgendwo zwischen 12 V und 14,4 V liegen.
Ist der „Brake 12V“-Eingang die gleiche Versorgung wie die +12V-Versorgung? Wenn nicht, können Sie möglicherweise beide Eingangsquellen um denselben Faktor dividieren, um die Eingänge des Operationsverstärkers im Gleichtaktbereich zu halten. So oder so, wenn Sie einen anderen Operationsverstärker verwenden können, würde ich etwas mit Rail-to-Rail-Eingängen vorschlagen. Wenn Sie nur die Eingänge vergleichen, ist ein Komparator besser geeignet als ein Operationsverstärker. Beispielsweise ist der TLV3701 ein Rail-to-Rail-Eingang und akzeptiert Versorgungen bis zu 16 V.
@NULL, was ist mit einem LM339 ? Wäre der Schaltplan abgesehen von der Pin-Platzierung im Wesentlichen derselbe? Das Problem ist, dass, wenn die Bremse gedrückt wird, sie anscheinend nur von 7 V auf 10,5 V ansteigt, glaube ich. Ich muss zurückgehen und mir meine Notizen ansehen. Aber ich will keine Einschränkungen, wenn ich sie vermeiden kann.
Das ist kein Rail-to-Rail. Es würde als solches beworben, wenn dies der Fall wäre, und Sie können dies anhand des Datenblatts bestätigen (suchen Sie nach der $V_{\text{ICR}}$ spec -- es erfordert auch, dass seine Eingänge 1,5 V unter der positiven Schiene liegen). Außerdem ist das ein Quad-Komparator – brauchen Sie vier Komparatoren in einem Chip? Der Schaltplan ist im Wesentlichen identisch mit einem Komparator gegenüber einem Operationsverstärker. Ein Operationsverstärker würde auch hier funktionieren, es ist nur so, dass Sie einfach zwei Eingangsspannungen vergleichen (genau das, was ein Komparator tut), und ich denke, Sie werden eher einen Komparator mit Rail-to-Rail-Eingang finden.
@NULL, ok, ich werde mich umsehen und sehen, was ich ausgraben kann. Nein, ich brauche kein Quad, es war nur das, was ich ursprünglich bestellt hatte, also wurde es verwendet. Idealerweise würde ein kleinerer Chip besser funktionieren. Ich werde aktualisieren, wenn ich die neuen Teile bekomme oder ich verifiziere, dass ich innerhalb von 1,5 V bin. Vielen Dank.
Wenn die Bremsspannung tatsächlich nur bis zu 10,5 V ansteigt, sind Sie entweder mit dem LM324 oder dem LM339 einverstanden - das sind 1,5 V unter der 12-V-Schiene. Es ist nur so, dass Ihr Schaltplan zu implizieren scheint, dass der + Eingang an 12 V angeschlossen werden kann. Welche Drähte sind eigentlich mit welchen Pins verbunden? Ich würde vermuten, schwarz = GND und rot = 12 V, aber was ist mit orange? Und was ist dieser "Brake +3V" -Eingang?
@NULL, wenn ich wieder über meine Notizen gehe, steigt die Bremse auf Ladespannung (wir nennen dies 12 V aus Gründen der Argumentation). Das heißt, wenn meine Bremse auf 12 V geht, bin ich außerhalb der Spezifikation für den LM324, richtig? Ich verstehe die 1,5 V und VICR nicht vollständig. Nebenbei bemerkt, ich habe einen LM311 gefunden , es scheint mir, dass VICR 13 V ist. Rail-to-Rail habe ich aber noch nicht gesehen.
@NULL, Wenn die Bremse auf 12 V geht und die Versorgung 12 V beträgt, kann ich theoretisch einen Spannungsteiler erstellen, richtig? Ich muss nur sicherstellen, dass die Referenzspannung über 7 Volt liegt.
Eine 12-V-Bremse mit einer 12-V-Versorgung wäre für den LM324 nicht spezifikationsgerecht, ja. Zum Lesen der $V_{\text{ICR}}$ , beachten Sie die Versorgungsspannung oben in der Datenblatttabelle. Für den LM311 ist es Spezifikation für $\pm 15$ V liefert. Also min $V_{\text{ICR}}$ von 13 V bedeutet, dass der Eingang nicht höher als 13 V sein darf (dh 2 V unter der Versorgungsspannung).
Ja, Sie können einen Spannungsteiler am 12-V-Eingang verwenden. Bei Bedarf können Sie die Referenzspannung auch herunterteilen, um sicherzustellen, dass sie zwischen den beiden erwarteten Spannungspegeln liegt (wenn die Bremse angezogen oder ausgeschaltet ist).
@NULL, wenn ich also meine Referenzspannung auf 10,5 V und meine positive zwischen 10, V und 12 V einstellen würde, wäre ich dann mit dem LM324 in der Spezifikation, richtig?
Mmm, nein, Sie sind zu nah an der positiven Schiene (12 V). Sie müssen beide Eingänge nach unten teilen . Kleben Sie an jeden Eingang einen 2:1 Spannungsteiler. Mir ist immer noch nicht klar, was tatsächlich an den Eingängen angeschlossen ist. Welcher Draht (rot, schwarz, orange) ist mit welchen Pins verbunden? Was bedeuten die Eingänge „Brake +3V“, „Brake +12V“ und „+9V“? Sind es tatsächlich 3V, 12V bzw. 9V?
Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; Diese Konversation wurde in den Chat verschoben .

Null · Answer 1

Hinweis: Diese Schaltung basiert auf der laufenden Diskussion im Chat . Ich poste dies, um einen Schaltplan zu speichern, der vor Ort simuliert werden kann. Die Schaltung kann/wird in Erwartung weiterer Informationen geändert. Widerstandswerte werden grob gewählt, um einfach einen Proof-of-Concept zu liefern.

schematisch

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}