MODDING-FAQ FORUM

Hi,

Hab mir da (Verständnisshalber, Thema: Komparatoren) eine kleine Schaltung zusammengestellt, so soll im Prinzip einfach beim Überschreiten von beispielsweise 50° am Ausgang High wiedergeben, also Spannung anlegen. (in meinem Fall ne LED zum leuchten bringen :>)

(http://www.bild-upload.net/bild.php/2,18942,schltngX51I6.png) (http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=18942&bild_name=schltngX51I6.png)
Grundschaltung, noch ohne Noisefilter o.ä

VCC = +5V
RTH(25°) = 10kOhm
RTH(50°) = 3,6kOhm
RTH: Wird ein Präziser NTP, +-1% Toleranz
R(am inventierten - ) = 4kOhm

Komparator:
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/155579-da-01-en-KOMP_LM293N_STM.pdf

Mein Grundgedanke:

Der Komparator vergleicht ja immer den nicht invertierten und invertierten Eingang, und schaltet, je nach dem welche größer ist, auf die positive Versorgungsspannung (+5V) oder die neg. (Masse).

Der NTP, der bei mir bei Raumthemp. 10kOhm misst, verursacht mehr spannungsabfall am nicht-invertierten Eingang als der 4kOhm Wid. am invertierten. -> Low am Ausgang

Tritt jedoch der Fall auf, dass der NTP auf 45~50° erhitzt wird, singt dessen Wid. auf 3,6kOhm -> Weniger Spannungsabfall am nichtinvertierten Eingang -> Ausgang auf High (oder eben +5V) -> Die Led würde leuchten, in meinem Fall.

Ich hoffe, ich habe bisjetzt keinen Denkfehler in meiner Schaltung, ansonsten, bitte verbessert mich.

Die eigendliche Frage sind die Ströme die durch RTH und R fließen, sie würden maximal 1.4 mA am nichtinvertierten und 1.25 mA am invertierten ergeben, ich bin aber wirklich ratlos ob das zu viel oder zuwenig ist /irrelevand oder gar fest vorgeschrieben ist, dass der IC grundsätzlich 1-2.5mA zieht, ist mir bewusst.

PS: ich habs auch grad gesehn die LED + vor.Wid. is ja n bisschen unnütz da niemals so viel Strom aus dem Ausgang kommen würde, hab da inzwischen einen Transistor reingeschaltet der bei High direkt  die Versorgungsspannung schaltet.

Grüße an alle die mir Helfen :)

Die Eingangsbeschaltung haut nicht hin, da müssen Spannungsteiler dran. Schau dir mal beispielsweise unsere temperaturgeregelte Lüftersteuerung an, da siehst du das Prinzip.

[edit] Besser wir nennen das einen Temperaturschalter, sonst springen die Physiker vor Wut im Karree...

Hatte mir eure Schaltung zuvor schon angesehen, nicht begriffen - darum dieses kleine Projekt :)

Nur ich war grad eben ein bisschen verwirrt, bei der schaltplan beschreibung steht komparator, der die spannungen vergleicht und dann verstärkt, in euer bauteil beschreibung steht aber, dass der opamp verstärkt und der komparator nur vergleicht und entweder(+VCC?) oder (-VCC) am ausgang wiedergibt.

Zu guter letzt hab ich eben versucht da nen s.teiler als eingangsbeschaltung herzubekommen:

(http://www.bild-upload.net/bild.php/2,18944,schltngNNGXN.png) (http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=18944&bild_name=schltngNNGXN.png)

Ich versuch einfach an beiden Eingängen in irgend einem Verhältnis zu teilen, wobei ich die Spannung von RTH und einem der beiden R am anderen Eingang anlege.

PS: Die Schaltung soll nur Schalten oder nicht Schalten, nichts Regeln.

Immer noch falsch.  ;)

Der Eingang deines Komparators ist hochohmig, also fließt nur sehr wenig Strom in ihn hinein.
Kein  Strom bedeutet aber => kein Spannungsabfall am Widerstand. (Das Ohm'sche Gesetz! Lest es! Lernt es! Lebt es!)

Um eine vernünftige Eingangsspannung hinzubekommen, musst du 2 Widerstände als Spannungsteiler Schalten, d.h. Ein ende an V+, ein Ende an V- und die Mitte der beiden an den Eingang:


So fließt ein Strom von V+ durch die Widerstände nach Masse und die abfallenden Spannungen entsprechen im Verhältnis genau dem Verhältnis der Widerstände:


Deine Eingangsspannung berechnet sich so also als
.

Das ist hier aber gar nicht so wichtig.

Die Hauptsache ist: Wird R1 im Vergleich zu R2 größer, wird die Eingangsspannung niedriger und umgekehrt.

Du könntest also z.B. an den invertierenden Eingang einen Spannungsteiler im Verhältnis 50:50 anschließen, so dass deine Schwelle bei 0,5 * V+ liegt.
Sprich: R1 > R2 --> AUS, R1 < R2 --> AN

D.h. du nimmst deinen NTC als R1 und einen festen Widerstand, der die gleiche Größe wie dein NTC bei der gewünschten Schalttemperatur hat und bist fertig.

Omann ich depp hab den Spannungsteiler falsch eingezeichnet xD

(http://www.bild-upload.net/bild.php/2,18957,schltngYON1Z.png) (http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=18957&bild_name=schltngYON1Z.png)

also:

Im RTH Spannungsteiler:
R1=RTH=10kOhm(bei 25°C)
R2=RTH2=3.6kOhm
R1>R2 = AUS

R1=RTH=3.2kOhm(bei 65°C)
R2=RTH2=3.6kOhm
R1<R2 = AN

Im anderen Spannungsteiler
R1=R2=?Ohm

Ich hab jetzt mal einfach 1kOhm bei beiden angenommen, du hast eben erwähnt dass der Komparator ein hohen eingangswid. besitzt, war das auf meinen "vorwid" bezogen oder vom baustein selber?

Ist ein genauer Strom wichtig oder nicht? Fragen über Fragen...

Der Eingangswiderstand bezieht sich auf das Bauteil selber.
Hat es einen hohen Eingangswiderstand, zieht es nur wenig Strom an den Eingängen und kann in vielen fällen vernachlässigt werden.
Bei einem niedrigen Eingangswiderstand ist der Strom höher und du musst ihn beim berechnen deiner anderen Bauteile berücksichtigen.

Der Wert deiner Widerstände am invertierenden Eingang ist nicht kritisch, da sie ja keinen genauen Strom einstellen, sondern nur eine Referenzspannung erzeugen sollen.
Der Strom, der durch beide Widerstände fließt sollte nur viel größer sein, als der Eingangsstrom deines OpAmps, damit dieser nicht ins Gewicht fällt und evtl. die Prämisse, dass durch beide Widerstände der selbe Strom fließt, zunichte macht.
1 kOhm ist völlig in Ordnung.
Wenn dein OpAmp auf FETs und nicht auf TTL-Technologie basiert, kannst du auch 10 kOhm nehmen, weil da die Eingangsströme nochmal ne Nummer kleiner sind.

Dein Schaltplan ist aber immer noch nicht ganz richtig.
Den NTC musst du gegen V+ schalten und und der zweite (feste!) Widerstand muss gegen Masse geschaltet werden.

Kleiner Vorschlag am Rande: den Spannungsteiler am invertierenden Eingang könntest du auch gegen ein Poti tauschen, welches natürlich auch als Spannungsteiler beschaltet wird. Damit kannst du die Schaltschwelle beeinflussen.
Und dann kommt noch das nette Thema Hysterese auf dich zu, dass der Ausgang zum Schaltpunkt nicht "zappelt". ;)

Ok, dann wär die sache mit den Strömen geklärt.


Was ich noch nicht ganz verstehe, warum ich den NTC gegen V+ schalten muss.

Ups, ja stimmt ja habs eben nachgerechnet, bei meiner Wid. belegung hätte es grad den umgekehrten effekt.

U2 = U*R_th/(R_th2+R_th) = 5V*10kOhm/13.6kOhm = ~3.6V => Ausgang auf AN

U2(25°C) = U*R_th2/(R_th2+R_th) = 5V*3.6kOhm/13.6kOm = ~ 1.4V => Ausgang auf AUS
U2(60°C)= U*R_th2/(R_th2+R_th_60°C) = 5V*3.6kOhm/7kOm = ~ 2.6V => Ausgang auf AN

Dementsprechend müsst ich am invertierten eingang ianstatt R1 ein Poti oder Trimmer anschließen, damit ich die "Schwellenspannung" einstellen könnte.

Ich dachte da an ein 2.5kOhm bei dem ich am variablen ende einen fixwid von 280 Ohm schalten würde. Damit hätt ich dann eine variable einstellung von 30°C bis 75°C

nur binn ich mir nicht ganz sicher wie ich den trimmer zu schalten habe, wies dann mit der spannungsteilung usw aussieht und ob das einfluss auf R2 bei nichtinventierten eingang hat.

(http://www.bild-upload.net/bild.php/2,18972,schltngHDXBT.png) (http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=18972&bild_name=schltngHDXBT.png)

aber schonmal herzlichen dank für eure unterstützung

EDIT: könnt ich eventuell beim Trimmer den anschluss 3 mit dem widerstand R3 verbinden und  anschluss 1 und 3 mit R2 und dem inventierten eingang?
Und könnt ich den 2.5kOhm trimmer immernoch benutzen oder müsst ich da einen anderen nehmen? (Theoretisch würde sich bei meinem vorhaben "sich der Trimmer intern parallel" schalten oder so ähnlich)

Ist natürlich auch eine Möglichkeit, das Poti zu verbauen. Einfacher wäre es, die äußeren Anschlüsse auf 5V und Masse zu legen und den mittleren Anschluss direkt auf den Eingang des OpAmps. Das erschwert zwar etwas die Kalibrierung, das heißt das genaue Einstellen des Schaltpunktes, aber das macht man in der Regel sowieso nur einmal.

war das jetzt auf meinen edit bezogen oder auf das bild? vom vorherigen post?

EDIT: das problem ist, ich hab kein wärmemessgerät zur verfügung und möchte nacher beim kalibrieren "ungefähr" wissen bei welcher temp er welchen widerstand braucht.

aber ich glaube ich habe mich sowiso schon bei der Themperatur/widerstand berechnung verrechnet...

http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/500682-da-01-en-Heissleiter_S861_10K_F40_B57861.pdf

wäre mein NTC, der mit 10kOhm und der 8016er kurve (auf pdf ziemlich weit unten)
ich hab einfach immer R(x°C) = factor(x°C) * R(25°) gerechnet, R(25°C) hatte ich ja immer gegeben und factor(x°C) eben nachgeschaut und zusammen multiplitziert, aber war mir irgendwie zu einfach ^^

Bezieht sich auf deinen Schaltplan. Solltest du von deiner Version nicht abrücken wollen, würde ich zumindest den freibleibenden Anschluss des Potis (2) auf den Mittelkontakt (3) legen.

und inwiefern würde sich die kalibrierung bei deiner version erschweren? wie müsst ich dann etwa vorgehn?

Und ist dann der R2 noch notwendig bei deinem vorschlag?

Also ich kann mir das nur irgendwo so vorstellen

(http://www.bild-upload.net/bild.php/2,18974,schltngEI7MN.png) (http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=18974&bild_name=schltngEI7MN.png)

Dass zwischen 2 u. 3 / 3 u. 1 die Spannung geteilt wird

Ich würde auf R2 und auf R3 verzichten, dass du über das Potentiometer jede beliebige Spannung zwischen 0V und 5V auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers legen kannst. Dieser große Regelbereich ist eigentlich nicht nötig, spart aber doch ein paar Widerstände ein.
Für solche Sachen nehme ich dann gern einen Trimmer, wenn es genauer sein soll einen Spindeltrimmer.

wie wir immer aneinander vorbeischreiben :D

Du darfst nicht immer deine Postings bearbeiten und ergänzen, wenn ich dir gerade antworte. ;) Nach dem letzten Bild sieht es so aus, wie ich mir das vorstellte. Du solltest, um nicht alle zu verwirren, sämtliche GND-Anschlüsse im Schaltplan nach unten weisen lassen, alle 5V-Anschlüsse nach oben. Das erleichtert das zurechtkommen in fremden Schaltplänen enorm.

werd ich in zukunft

Kleiner Hinweis:

Viele Komperatoren (auch der LM293) haben nur Open-Collector-Ausgänge, d.h. die können im High-Zustand keine Last treiben.
Häng deine LED also nicht zwischen Ausgang und Masse, sondern zwischen Ausgang und Vcc und vertausch zusätzlich die beiden Eingänge.

Reicht es aus um einen Transistor zu schalten?

Und wie siehts mit der von crawler erwähnten hysterese aus? ich mach da ein wenig aufm elko umgesehen und da wurde eine schaltung mir komparator und mittgekoppelten Widerstand vom nichtinventierten Eingang zu Ausgang gezeigt. Dieser soll ein Schwingen verhindern und eine Kippstufe erzeugen.

Wie siehts dann aber aus wenn die Temp. meines NTC wieder unter der schwelltemp. gerät? Erzeugt dieser gekoppeter wid. auch dann eine Kippstufe oder bleibt das teil dann immer auf AN?

Die Hysterese trenn quasi den Einschaltpunkt vom Ausschaltpunkt. Läge in deinem Fall die Schaltschwelle bei 60°, würde beispielsweise eine LED angehen. Sinkt die Temperatur kaum merklich auf 59,995°, ist die LED wieder aus. Dieses Pendelverhalten versucht mannun zu umgehen, indem man zwei Schaltpunkte setzt: Beispielsweise den Einschlatpunkt bei 60°, den Ausschaltpunkt bei 55°. Das ist gerade dann sinnvoll, wenn man nicht nur eine LED betreibt, sondern gleich einen Lüfter, der die Temperatur und damit den Widerstand des Temperaturfühlers direkt beeinflusst.
Damit sollte auch klar sein, dass mit dem Widerstand auch wieder die Aus-Stellung erreicht werden kann.

Nein, da ist quasi überhaupt kein Dampf dahinter. Wenn du einen Transistor ansteuern wills, benötigst einen zusätzlichen Pull-Up Widerstand am Ausgang.
Aber bei einer LED spricht doch nichts dagegen die low-active zu schalten.

So weit, so richtig. Du solltest jedoch nicht vergessen, dass die Leserschaft zum größten Teil aus Laien besteht. Würde mich freuen, wenn du das noch verständlicher beschreiben könntest.
Ich denke mal die LED wird vorerst verwendet, um das Prinzip des Komparators zu verstehen, letztlich sollten doch stärkere Lasten getrieben werden bzw. sollten für andere Anwender auch diese Lösung präsentiert werden.

naja eigendlich bin ich nicht so der laie ^^ hatte dieses Jahr nur mit der komplexen rechnung sprich AC technik und emagnetismus rumzukämpfen -.-'

Aber ich seh ein warum der Transistor kein dampf bekommen würde, da reicht das microAmpere laut Datenblatt nun wirklich nicht .

Also zum Pullup:
Soll ich da ganz simpel und einfach nen 15kOhm zw. V+ und Ausgang einbauen?

Zur Hysterese:
Wie berechne ich den genauen wert für den widerstand oder soll ich einfach ein Trimmer einbauen ?

(http://www.bild-upload.net/bild.php/2,19030,schltng79HP5.png) (http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=19014&bild_name=schltngIAMSV.png](http://www.bild-upload.net/bild.php/2,19014,schltngIAMSV.png)[/url]

Aber bitte erklärt mir mal ganau wie das mit dem pullup funzen soll, immerhin würde über ihn immer mein Transistor den ich über die Basis ansteuern würde auf high stehen...
Der Pullup bewirkt das der Ausgang immer auf High steht und sobald sich bei Komparator was tut wird die C E strecke im inneren des Komparator leitend und überbrückt den Ausgang, welcher anschließend auf Low steht - Lieg ich da richtig?

EDIT: naja ich würde statt R3 doch eher einen Trimmer verwenden der muss sich ja auch ändern wenn ich den Trimmer am inventierten Eingang ändere.

[url=http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=19030&bild_name=schltng79HP5.png)

EDIT2:

Wenn ich einen Pullup Widerstand einbaue und der Low/High status am Ausgang würde sich tauschen,
kann man dann Theoretisch den inventierten und nichtinventierten Eingang genau verkehrt beschalten oder ist ein Relais mit freilaufdiode an den Ausgang des Komparators auch eine möglichkeit?

So ich hab jetzt noch einen Anschluss für den NTC und der Schaltung, die bei High schalten soll, hinzugefügt.

nicht inventierter und inventierter eingang vertauscht, da der pullup den pegel anscheinend vorerein auf high stellt - dann hätt ich ja theoretisch wieder low am ausgang wenn die spannung vom RTH < dem Poti am nicht-inventierten ist.

(http://www.bild-upload.net/bild.php/2,19222,schaltungR7BKA.png) (http://www.bild-upload.net/archiv.php?bild=19222&bild_name=schaltungR7BKA.png)

Ich bin mir nur bei der dimensionierung von ein paar widerständen unsicher, wohleher bei allen bauteilen nicht 100% sicher :(

Auch beim Transistor schwank ich zwischen mehreren typen, er sollte 1.2A aushalten können @ +5V, am besten TO-220 Bauform.

Aber wie gesagt die dimensionierung fällt mir schwer, da ich nicht weiss ob ein gewisser strom/spannung für ein gewisses Bauteil nun exakt stimmen muss, nicht über oder drunter liegen darf oder komplett irrelevant ist - Ich hoffe aber dass ich durch solche schaltungsbastelei mit der zeit alles kennenlerne.

Also, falls noch jemand antworten sollte, bin für jede hilfe, hinweise, oder verbesserungsvorschläge dankbar.

Auf R5 kannst du eigentlich verzichten (wenn der OpAmp wirklich nur einen Open-Collector-Ausgang hat), da der Basisstrom ja schon durch R4 begrenzt wird.

Das Beinchen deines Trimmers, der die Hysterese einstellen soll, würde ich noch mit dem Mittelabgreifer verbinden, da der ja wirklich nur als einstellbarer Widerstand und nicht als Spannungsteiler verwendet werden soll.

Außerdem musst du die Rückkopplung an den positiven Eingang des OpAmps schalten.
So wie es jetzt ist würde ein High am Ausgang den invertierenden Eingang Richtung V+ ziehen, was den Ausgang wiederum auf Low stellen könnte, wodurch der invertierende Eingang wieder ein Stück Richtung Masse gezogen wird, usw...

Damit hättest du genau das Gegenteil von dem erreicht, was du wolltest.

Der Wert von R2 ist völlig unkritisch, da er ja nur als Spannungsteiler dient.
RTH2 (ich versteh die Bezeichnung noch immer nicht) richtet sich nach dem Wert deines NTCs bei der gewünschten Schalttemperatur, R4 bestimmst du aus dem Strom, den der Leistungstransistor benötigt und R3 kannst du dir aus der gewünschten Hysterese berechnen.

Berechne einfach mal den Schaltpunkt bei High am Ausgang (Beachte, dass am Ausgang jetzt nicht V+, sondern die Basis-Kollektor-Spannung des Transistors anliegt! Der Ausgang des OpAmps ist in diesem Zustand hochohmig.) und bei Low am Ausgang (Jetzt zieht der OpAmp aktiv seinen Ausgang auf Masse!).

Entweder du löst die beiden Formeln jetzt nach R3 auf, oder du probierst einfach ein paar Werte für R3 aus, bis dir das Ergebnis passt.

Sooooo, hab mich wegen der dimensionierung in diesen artikel eingelesen

http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand

(http://img14.imageshack.us/img14/408/schaltungt.th.png) (http://img14.imageshack.us/i/schaltungt.png/)

Transistor:
Als transistor hab ich diesen gewählt:
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/161713-da-01-en-TIP110_TIP_116.pdf

Ist sicher ein wenig überdimensioniert, aber das datenblatt war ausfürlich :)

Ic, Ib
Nach den formeln die ich auf microcontroller gefunden habe müsste bei einem laststrom Ic = 1A ein Ib von ungefähr (es sei nicht sooo genau) 2mA optimal sein.
[  hf(Ue = 4Vdc) = 1000 ]

Basis/-Pullup Widerstand
Dementsprechend hätte ich R4 auf ~2kOhm getippt, eine formel für Ucb habe ich nicht gefunden. Warscheinlich ist sie so offensichtlich, das ich wieder mal zu kompliziert denke...  ;D

R3:
R3 stell ich dann in der fertigen schaltung ein.

PS: RTH und RTH2 einfach, weil es von der Temperatur abängt, in welchem verhältnis die spannung geteilt wird (TH = Thermo o.ä) :)