[opamp] Wzmacniacz odejmujący + przerzutnik Schmitta problem

Jesli jesteś początkującym elektronikiem, to tu z pewnością znajdziesz pomoc. Miejsce dobre do dyskusji nad podstawami elektroniki w zakresie teorii i praktyki.
ODPOWIEDZ
machacz
-
Posty: 20
Rejestracja: 04 mar 2010, 17:44
Lokalizacja: CaughtSomewhereInTime

[opamp] Wzmacniacz odejmujący + przerzutnik Schmitta problem

Post autor: machacz » 20 cze 2017, 17:44

Witam forumowiczów

Zaprojektowałem sobie i poskładałem na stykówce analogowy termostat różnicowy do solarów:

symulacja online

Jak chciałbym, żeby to działało:

Pierwszy wzmacniacz odejmuje napięcia z czujników LM35 i wzmacnia ich różnicę, drugi wzmacniacz jest przerzutnikiem Schmitta , o poziomie wyzwalania i histerezie regulowanej potencjometrami. Regulacja temperatury przełączania jest od góry ograniczona nasycaniem się pierwszego wzmacniacza, od dołu - będzie ograniczona rezystorem, podobnie jak rezystorami ograniczę zakres regulacji histerezy. Całość, jak już wspomniałem, poskładałem na stykówce na 2xLM35 i LM324, na symulacji LMy35 są reprezentowane przez źródła napięciowe po lewej stronie.

Na czym polega mój problem: pętla sprzężenia przy pierwszym wzmacniaczu domyka pętlę przerzutnika (poprzez LM35) do masy, w efekcie rozwalając mi całą histerezę, i w ogóle stabilność działania układu.

Prowizorycznie problem rozwiązałem zwiększając wartości rezystorów we wzmacniaczu różnicowym przy zachowaniu proporcji - na symulacji wartości 1M, w rzeczywistości 200k. Problem nie zniknął, jednak taki układ podpięty do prawdziwego kolektora już mniej-więcej działa. Symulator pokazuje, że wstawienie wtórnika między stopnie nie usuwa problemu.

Pytanie brzmi: czy ktoś zna prawidłowe rozwiązanie układowe, jakie trzeba w tej sytuacji zastosować? A może dobrą drogą jest właśnie to, co zrobiłem, czyli dalsze zwiększenie wartości bezwzględnych rezystancji we wzmacniaczu odejmującym, tak, aby jeszcze bardziej zredukować wpływ niepożądanej pętli? Zaznaczę, że zależy mi na zrealizowaniu podwójnego termostatu - pozostałe dwa wzmacniacze z LM324 sterowałyby pompą w obiegu kocioł - bojler. Nie wiem czy to możliwe, dlatego w przypadku konieczności dodania stopnia aktywnego wolałbym raczej zastosować dodatkowy tranzystor(y) i zostawić opampy do drugiego kanału.

Układ zasilam napięciem 12V, póki co z zasilacza wtyczkowego, filtrowanym pojedynczym kondensatorem elektrolitycznym (jeśli zasilanie ma tu jakieś znaczenie...)

Z góry dzięki za krytykę :)

Jony130
Moderator
Posty: 3157
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 20 cze 2017, 18:17

A po ci dwa LM35 i wzmacniacz różnicowy ?

Taki ci układ nie wystarczy?

Obrazek

https://forum.elportal.pl/viewtopic.php? ... c&start=45

machacz
-
Posty: 20
Rejestracja: 04 mar 2010, 17:44
Lokalizacja: CaughtSomewhereInTime

Post autor: machacz » 20 cze 2017, 19:33

Nie, nie wystarczy. To nie jest termostat, gdzie steruję grzałką. Źródłem ciepła jest kolektor, który nagrzewa się (bądź nie). Kiedy temperatura na kolektorze jest większa od temperatury na bojlerze, praca pompy obiegowej podnosi temperaturę bojlera kosztem temperatury kolektora. W przypadku, kiedy temperatura bojlera jest wyższa niż temperatura kolektora, praca pompy wychładza bojler przez kolektor (który działa jak radiator).

Jeden LM35 jest zamontowany na bojlerze, drugi na kolektorze.

Proponowany układ sprawdzi się w sytuacji, kiedy interesuje mnie z góry ustalony próg załączenia pompy - jeśli jednak nastawię go na 50 stopni, w ciągu dnia bojler może nagrzać się np. do 70ciu - ale pompa będzie pracować dalej, aż bojler schłodzi się poniżej 50ciu, co w efekcie da stratę już zgromadzonego ciepła. Dodatkowo, w pochmurne dni kolektor może nie nagrzać się do tych 50ciu stopni - a u mnie woda z sieci ma temperaturę 11 stopni... I znowu, nie pozyskałem energii, a mógłbym...

Poza tym popatrzmy na to jak na kwestie akademicką, potraktujmy ją jak elektroniczną sztukę dla sztuki. Jak rozseparować te dwa stopnie, żeby działały tak, jak chcę? Chodzi mi o zdobycie pewnej wiedzy, która przyda się później...

PS Bojler = zasobnik CWU. Mam nadzieję że żaden hydraulik nie został dotknięty...
---

Próbuję z przerzutnikiem odwracającym w miejsce nieodwracającego - tam nie ma jak zamknąć pętli przez wzmacniacz odejmujący...

Jony130
Moderator
Posty: 3157
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 21 cze 2017, 14:55

No ale i tak przerzutnik Schmitta da stan wysoki tylko wtedy gdy napięcie na wyjściu wzmacniacza różnicowego będzie większe niż te 6V. A to nastąpi tylko wtedy gdy napięcie jednego z czujników będzie wyższe od drugiego, Więc nie bardzo widzę po co ten wzmacniacz różnicowy. Skoro i tak mamy wyjście typu jest/niema. Dlatego wytłumacz mi to może jakoś prościej co kiedy ma się dziać.

I przy zasilaniu niesymetrycznym to tylko taki przerzutnik cię interesuje
http://sim.okawa-denshi.jp/en/compkeisan.htm

Awatar użytkownika
timo66
Moderator
Posty: 1816
Rejestracja: 20 maja 2006, 19:15
Lokalizacja: 66'15" M.a.R.s.
Kontakt:

Post autor: timo66 » 21 cze 2017, 17:29

Nie wiem co kolega chce osiągnąć, ale poprawnie powinno to działać tak:

Mamy 2 warunki


1. T. Bojler +5ºC <T. Kolektor =P. On
2. T. Bojler -2ºC <T. Kolektor =P. Off

Dlatego dwa bo woda wpływająca do bojlera jest porównywana z czujnikiem który znajduje się w jednym miejscu(gdzieś w górnej części bojlera), i ta temperatura jest różna (czyt. dużo większa od temperatury pobieranej z bojlera)

Powinna być możliwość ustawienia tych progów, bo sprawność instalacji jest różna. Gdy kolega zmierzy temperaturę na kolektorze to nie znaczy, że medium dalej będzie miało taką samą temperaturę po 10m.

Zaznaczam że te warunki są maksymalnie uproszczone dla zrozumienia zasady działania.

Awatar użytkownika
edwacc
Użytkownik
Posty: 163
Rejestracja: 14 paź 2008, 10:19
Lokalizacja: świętokrzyskie knieje

Post autor: edwacc » 21 cze 2017, 18:43

@machacz Problem jest taki, że źle dobrałeś rezystory w przerzutniku. Rezystancja wyjścia wzmacniacza operacyjnego nie jest równa zeru; w symulatorze pewnie ma pareset omów. Rezystory o wartościach pojedyńczych kiloomów stanowią obciążenie dla wyjścia wzmacniacza przez co napięcie na nim się zmienia i wpływa na pierwszy stopień (coś w rodzaju globalnego sprz. zwr.).
Zwiększ wartość rezystorów 1k i 3k 10x albo więcej.
Innym rozwiązaniem może być dodanie wtórnika na wyjście wzm. różnicowego, np pojedynczego tranzystora NPN z rezystorem 100R w emiterze i oczywiscie rezystor ujemnego sprz. zwr. wtedy do emitera.

I jeszcze pytanie dlaczego takie wartości rezystorów w układzie? Wzmacniacz różnicowy ma wzmocnienie 100x a przecież przetwornik LM35 ma współczynnik 10mV/°C. Dla różnicy 20°C będzie to 0,2V, dla 5°C = 0,05V. Wystarczy to wzmocnić 10x i podać na przerzutnik.

machacz
-
Posty: 20
Rejestracja: 04 mar 2010, 17:44
Lokalizacja: CaughtSomewhereInTime

Post autor: machacz » 24 cze 2017, 11:40

Timo66: Dokładnie takie działanie instalacji chcę osiągnąć, tyle tylko że:

2. T. Bojler +2ºC <T. Kolektor =P. Off

Dodatkowo można jeszcze wspomnieć o oszczędności prądu i temperaturze stagnacji kolektora - więc załączanie kiedy kolektor ma np. 15 stopni więcej, a wyłączanie, kiedy ma tylko osiem stopni więcej.

Johny: Wzmacniacz różnicowy jest potrzebny żeby odjąć temperaturę w dwóch punktach i tą różnicę puścić na Schmitta - który ma jedno wejście, i porównuje napięcie zadane z napięciem na wejściu odwracającym. Jeśli można to zrobić na jednym opampie - ja nie wiem jak :) Chętnie zobaczę jakiś schemat i zrealizuję go najpierw w symulatorze, potem na stykówce :)

I jeszcze pytanie do Johnego: wiem, że taki układ jest OK (patrz załącznik), ale dlaczego dla zasilania niesymetrycznego jest jedyny słuszny? Przerzutnik nieodwracający przestaje działać przy zasilaniu niesymetrycznym?

edwacc: obadam również i tą wersję. Mam trochę czasu ostatnio, okienko między jedną firmą a drugą...

Ostatecznie wymyśliłem coś takiego jak w załączniku, będę się brał za składanie... Może nic nie wybuchnie...

link do symulatora

Docelowo pewnie poskładam to na mikrokontrolerze, ale chcę się choć trochę poduczyć opampów i zrozumieć z tego jak najwięcej.
Załączniki
obwod.png

ODPOWIEDZ