Problèmes lors de l’utilisation de l’ampli-op comme comparateur sur une seule alimentation

Gary H

Problèmes lors de l’utilisation de l’ampli-op comme comparateur sur une seule alimentation


Voici mon circuit: Circuit GFCI LM358 .

Application: Le circuit est destiné à la détection des défauts à la terre. Lorsqu’un courant de défaut de 20mA traverse le primaire du transformateur de courant (1: 660), il génère un courant de ~ 30uA dans le secondaire. Ce courant tombe à travers la résistance 10k pour donner ~ 5-6mV. Ceci est amplifié et donné à un comparateur pour générer un

( V C C 1,5 ) V

qui sera donné en entrée à Arduino. L’arduino éteindra alors les relais qui couperont l’alimentation secteur.

Mon problème est le suivant: j’utilise un réseau de diviseurs de tension pour générer

± 2,5 V

pour alimenter le LM358. La première partie qui est l’amplificateur inverseur fonctionne correctement et j’obtiens une sortie de 0,5 V à la broche 1 pour une entrée de 5 mV. Maintenant, je veux que le deuxième ampli-op génère une haute tension chaque fois que l’entrée est

0,5 V

. J’utilise donc le deuxième ampli-op en mode comparateur. J’utilise un potentiomètre de 20k pour générer une référence de 0,45 V pour la borne inverseuse du deuxième ampli-op. Étant donné que le potentiomètre est connecté à un rail + 2,5 V dans le circuit, il agit parallèlement au réseau de diviseurs de tension (qui alimente l’ampli-op) et il n’y a plus d’égale

V C C / 2

tomber à travers les deux résistances. Maintenant que les rails ne sont plus

± 2,5 V

, l’ampli-op ne fonctionne pas correctement. Est-ce que quelqu’un pourrait m’aider avec ceci? Je sais que je pourrais opter pour une double alimentation dédiée, mais j’essaie de fonctionner avec une seule alimentation.

Harry Svensson

Y a-t-il une raison pour ne pas connecter l’entrée non inverseuse de l’ampli op gauche à 2,5 V et le potentiomètre à 2,5 V au lieu de gnd? Et puis il suffit d’alimenter les amplis opérationnels avec 5 et 0 V, au lieu de 2,5 V et -2,5V

Gary H

@HarrySvensson Salut, je l’ai fait très tôt mais je voulais juste que la sortie de l’ampli op soit en AC uniquement. À condition que le 2,5 V non inverseur ajoute une polarisation en courant continu à mon signal que j’évite et en ce qui concerne le potentiomètre de trim, j’ai connecté l’une des bornes du potentiomètre à + 2,5 V et l’autre à la terre.

Gary H

@ Sparky256 Salut, je suis d’accord que le LM358 est très ancien pour les conceptions modernes mais j’ai lu la fiche technique et il a été mentionné qu’il peut fonctionner sur une double alimentation aussi basse que +/- 1,5V Voici le lien . Suis-je en train de le lire incorrectement?

Neil_UK

Ignorez @ Sparky256, le LM358 est OK avec une seule alimentation 5v, tant que vous travaillez à l’extrémité inférieure de celui-ci. Le mode commun d’entrée est de la masse à 1,5 V sous le rail supérieur. Utilisez un trimpot de valeur beaucoup plus grande pour générer votre décalage. Utilisez des résistances plus petites si vous devez utiliser un diviseur. Mieux encore, générez des rails de -1,4 V, + 3,6 V à partir de votre 5 V en remplaçant la résistance de séparation inférieure par une paire de diodes au silicium. Il ne devrait pas être difficile de concevoir un seul rail + 5v qui fait tout ce que vous voulez, en supprimant tous les problèmes de «  séparateur de rail  ».

Neil_UK

Si vous concevez pour un rail 5v unique, pas de séparateurs, pas de problème. Un potentiomètre de valeur plus élevée affecte moins les séparateurs. Les résistances de séparation de valeur inférieure sont moins affectées. Le remplacement de la résistance inférieure par une paire de diodes entraîne un séparateur avec une impédance dynamique beaucoup plus faible, donc est beaucoup moins affecté. Les diodes «toujours» (pas exactement vraies (tout au plus des courants «pratiques» (disons 10uA à 10mA))) ont (environ) 0,7v à travers elles. Et il centre la plage active dans la plage de mode commun d’entrée (VCM). Prendre les entrées en dehors de leur VCM est un bon moyen d’arrêter le fonctionnement du CI.

Réponses


 Neil_UK

Comme vous utilisez une entrée CA, une configuration beaucoup moins compliquée serait la suivante.

Je ne prétends pas que vos niveaux de signal et vos gains sont nécessairement idéaux, mais je ne fais que les reproduire, pour illustrer le changement de conception pour l’exploitation sur rail unique.

schématique

simuler ce circuit – Schéma créé à l’aide de CircuitLab

R1 et R2 établissent une tension d’environ 1,66 V sur OA1, 1/3 du rail pour faire face à la gamme VCM 0-3,5 V. Dans cette configuration inverseuse, leur impédance n’a pas vraiment d’importance quand ils vont à l’entrée + ve, ils pourraient être dans la plage 10k ou même 100k. (Cependant (et j’ai réalisé plus tard que je l’avais fait plus ou moins automatiquement), je les ai dimensionnés pour qu’ils aient une résistance parallèle de 1k. C’est ce que vous utiliseriez si vous aviez une configuration non inverseuse, car alors ils formerait la résistance inférieure du diviseur avec une résistance de 1 k jusqu’à la terre virtuelle.)

Compte tenu du signal relativement important + 500 mV que vous recherchez, vous pouvez simplement placer le pot R5 d’un rail à l’autre. Cependant, sa plage de réglage peut être réduite comme ceci avec R6 et R7. Vous pouvez choisir les valeurs R5, 6, 7 pour donner 1,5 V en bas de R5 et 2,5 V en haut, en utilisant un pot de 1 k, 1,5 k pour R7 et 2,5 k pour R6 (ou 2,4 k ou 2,7 k, il y a un large plage de réglage après tout). Ou vous pouvez choisir une plage plus serrée ou plus lâche autour de votre point de déclenchement de 1,66 V + 500 mV.

La chaîne de résistance R1,2 suivra la chaîne de résistance R5,6,7, de sorte que la stabilité face aux fluctuations de température et de tension du rail sera tout à fait raisonnable.

Gary H

Merci pour la réponse Neil, j’ai utilisé 1k / 560 pour R1 / R2 afin que la référence pour OA1 soit 1,798V. La sortie OA1 est de 1,79 V + 0,77 V (ca). J’ajuste mon potentiomètre pour qu’il y ait 1,6 V (inférieur à 1,8 V) à l’inversion d’OA2. En cas d’absence d’entrée, ma sortie de comparateur est de 3,3 V et lorsque j’ajuste mon potentiomètre de trim à plus de 1,8, la sortie devient nulle. Les choses changent quand il y a une entrée de 1,79 V + 0,77 V (ca) (de l’étage inverseur) au comparateur. Maintenant, lorsque j’ajuste mon potentiomètre de trim à 2,7 V (au-dessus de 2,57 V), la sortie est de 0,36 V + 0,56 V (ac) et lorsque je le mets à 2,4 V (en dessous de 2,57 V), la sortie est de 1 V + 1,2 V (ac ). Pourquoi cela arrive-t-il?

Neil_UK

@GaryH 2.4v / 2.7v Vth comportement? Avec un seuil de 2,7 V, la sortie est principalement faible, ce qui est attendu. Pourquoi l’AC? Pas certain. Votre entrée dépasse-t-elle 2,7 V? Comment mesurez-vous? Si avec un compteur sur AC, il pourrait y avoir des pièces au-dessus du 2,7v. Si avec un oscilloscope, postez une photo de la forme d’onde. Idem pour 2.4v. Comme l’entrée ne franchit le seuil que pour de courtes impulsions, la moyenne continue, mesurée par un compteur, peut très bien être de 1 V (courte durée à 3,3 V, longue durée à 0 V), la lecture CA étant de 1,2 V. Donc, tous les sons attendus si vous utilisez un multimètre numérique. L’Arduino devra interpréter correctement les impulsions élevées.

Neil_UK

@GaryH Vous aurez peut-être besoin d’un filtre passe-bas pour faire face aux pics parasites sur la forme d’onde de votre entrée secteur. Vous aurez certainement besoin d’une portée pour progresser sur la compréhension et l’amélioration du circuit. Comme vous travaillez avec des formes d’onde de réseau (très basse fréquence), vous pouvez trouver un logiciel qui transforme votre carte son PC en un oscilloscope, je pense que certains peuvent être disponibles gratuitement.

Neil_UK

@GaryH Il convient de mentionner que votre circuit ne fonctionne pas comme prévu. La charge sur le transformateur de courant n’est pas de 10k, elle est dominée par l’impédance d’entrée de 1k de votre étage d’amplificateur de masse virtuel. Si vous souhaitez que la tension aux bornes de 10k soit amplifiée de 100x, vous devez soit a) augmenter les impédances dans votre amplificateur ou b) passer à une configuration non inverseuse à haute impédance d’entrée. Un feedback de 100k avec 1,5k // 3k = 1k au ‘sol’ vous donnerait un gain de 101.

Neil_UK

@GaryH Quelle est la durée spécifiée pour la vitesse à laquelle cela doit fonctionner lorsque le courant de défaut à la terre démarre? Plus vous disposez de temps, meilleur est le filtre que vous pouvez utiliser pour empêcher les pointes de secteur de déclencher incorrectement la sortie. Votre mesure de seuil de 2,7 V m’a suggéré que vous pourriez avoir ce genre de chose. Bien sûr, sans possibilité de voir ce qui se passe, c’est un peu hasardeux.

 

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