Schemat lf Nowy/Sprawdzenie/Poprawa

[marek1707]

Podczas projektowania takich układów należy pamiętać, że komparator wyposażony w histerezę posiada jedną ważną cechę (żeby nie nazwać tego wadą): pobiera prąd z wejścia "+".

Sygnał doprowadzony do wejścia "-" nie jest obciążany, bo trafia wprost na wysokomowe wejście scalaka, ale sygnał zapodany na "+" oprócz wejścia widzi teraz dzielnik rezystorowy robiący histerezę. Dlatego trzeba tak konfigurować układ, by słabe źródła sygnału jakimi są czujniki były podłączane do wejść "-". Wtedy komparator nie zakłóca pracy czujnika. A co zrobić z wejściami "+"? Trzeba je sterować ze źródeł czysto napięciowych, tj. takich w których pobór prądu nie wpływa na napięcie. Jeżeli do "-" komparatora doprowadzamy czujnik, to do "+" wypadałoby dać potencjometr. Niestety, potencjometr jest słabiutki. Wystarczy wyobrazić sobie, że jego środek obciążymy opornikiem do masy. Ustawione napięcie "wzorcowe" natychmiast spadnie. Jeżeli do takiego potencjometru podłączymy wejścia "+" wielu komparatorów wyposażonych w histerezę a każde wejście będzie brało inny prąd (jedne wsysają, inne wypuszczają - w zależności od stanu komparatora - warto to sobie narysować i przemyśleć) to zaczynamy mieć niezłą kaszanę i mocno przypadkowe napięcie odniesienia. Dlatego trzeba dodać bufor napięciowy. Między potencjometr (lub inne źródło napięcia odniesienia, np. filtr PWM) wstawiamy najprostszy wzmacniacz operacyjny. To może być 1/2 popularnego LM258 albo malutki, pojedyńczy LMC7101. Takich wzmacniaczy są dziesiątki typów. Wtórnik napięciowy to wzmacniacz operacyjny z wyjściem zapętlonym do wejścia "-". Jeżeli nasz sygnał doprowadzimy do wejścia "+", bufor nie pobiera stamtąd prądu i źródło nie jest obciążane. Natomiast wyjście wzmacniacza można obciążyć bezkarnie (w granicach rozsądku) i to właśnie zrobimy podłączając tam wszystkie wejścia "+" komparatorów z histerezą.

Teraz źródłem napięcia progowego może być potencjometr jak i prosty filtr RC uśredniający sygnał PWM z procesora. Każdy blok pracuje niezależnie więc można go niezależnie liczyć i testować, czujniki nie są obciążane prądami wejściowymi komparatorów a każdy komparator widzi takie samo i niezależne od stanu innych napięcie referencyjne.

Jeżeli nie podoba nam się polaryzacja sygnałów na wejściach procesora (choć jemu jest przecież wszystko jedno) to można odwrócić działanie czujników: kolektor tranzystora dać do plusa a w jego emiter opornik do masy.

[BlackSkill]

Z tego co zrozumiałem to kupuję http://electropark.pl/wzmacniacze-operacyjne/494-lm358d-wzmacniacz-operacyjny-so8-5901000494002.html

Podłączam to w ten sposób:

I teraz nie boję sie o prądy pobierane do komparatora. Bo mogę "bezkarnie" obciązyć wzmacniacz.

Na wyjściu komparatora będę miał odwrotną sytuacje. Tj. Czarna powierchnia - 0 Biała powierchnia - 1

Marku dobierzesz mi te rezystory do histerzy ? Będę bardzo wdzięczny naprawdę nie wiem jak to zrobić a w innych projektach jak wspomniałeś histerzę olewają.

A i co sądzicie o płytce ? Da radę zrobić w domku ?

[Treker (Damian Szymański)]

Dam radę wykonać to termotransferem ?

Raczej bez szans. Zobacz jak blisko siebie są niektóre przelotki.

[marek1707]

Bbardzo dobrze. Bufor separuje słabiutki filtr lub potencjometr od obciążeń wprowadzanych przez komparatory z histerezą zrobioną na opornikach. Na Twoim schemacie tych oporników mi zabrakło. Czyste wejście "+" komparatora nie pobiera prądu i nie sensu wstawiać bufora. Narysuj jeszcze raz ten sam fragment uzupełniając każdy komparator o dwa oporniki.

W tym dokumencie jest wszystko, co powinieneś wiedzieć o komparatorach:

http://www.st.com/st-web-ui/static/active/jp/resource/technical/document/application_note/DM00050759.pdf

Na rysunku 20 masz dokładnie to czego potrzebujesz - komparator z histerezą, gdzie sygnał podajesz na wejście "-" a na "+" podłączasz napięcie odniesienia Vref. Poniżej są wzory (Equation 4), możesz je przekształcać do woli i/lub wpisać do arkusza kalkulacyjnego i pobawić się w dobieranie wartości.

Układ ST jest trochę uproszczony, bo Twój komparator ma wyjście open-collector a więc stan wysoki na wyjściu jest uzyskiwany dzięki opornikowi ciągnącemu do plusa zasilania. To trochę zmienia obliczenia, ale niewiele. Jeżeli opornik podciągający zrobisz mały, np. 2.2-5.1k a Rfb będzie od niego jakieś 100 razy większy (220-510k) to obciążenie przez niego wprowadzane będzie zaniedbywalne i wtedy matematyka sprowadza się do wzorów podanych przez ST. Tak więc Twoja praca sprowadza się do dobrania Ri tak, by szerokość histerezy (czyli różnica między Uth+ a Uth-) wyniosła np. 50-100mV.

Jako VOL przyjmij do obliczeń 0.05V bo tyle komparator spokojnie na wyjściu ma w stanie niskim, a VOH niech będzie np. 4.95V (to właśnie jest to uproszczenie z uwagi na znikomo mały wpływ Rfb). VREF niech będzie ustawione w połowie zasilania czyli 2.5V.

[BlackSkill]

Jeżeli moje obliczenia były dobre (pewnie nie)

To dla 50mV opornik RI bedzie miał 20k a dla 100mV 40k. Coś za dużo

A co do płytki. Jak zrobię więcej miejsca przy tych przelotkach to da rade ?

[marek1707]

A jaki przyjąłeś Rfb? Podaj komplet danych, wtedy każdy będzie mógł Twoje obliczenia powtórzyć.

[BlackSkill]

RFB 220k

Vref-2,5v

Vol- 0,05v

Voh-4,95v

Uprościłem sobie ten wzór podstawiając wszystko i wyszło mi

y=2,45x+2,5v

-y=-2,45x+2,5v

Pod y podstawiłem sobie 100 pod -y 50 , ale to jest bez sensu i wyszło mi tyle ile pisalem wcześniej

[marek1707]

Hm, no nie wiem. Ja wpisałem wzory do arkusza i podstawiłem:

Ri: 3.3k

Rfb: 220k

Vref: 2.5V

Vol: 0.05V

Voh: 4.95V

i wyszło:

Vth+: 2.537V

Vth-: 2.463V

Vhyst: 74mV

To ostatnie to podstawowy parametr tego układu, czyli różnica między progami (szerokość histerezy) a więc odporność komparatora na zakłócenia. Moim zdaniem tyle może być.

Dla innych wartości Ri (przy Rfb=220k):

1.5k → Vhyst: 33mV

5.1k → Vhyst: 114mV

8.2k → Vhyst: 183mV

Można coś dobrać. Ponad 200mV nie ma co przekraczać, chociaż przy słabo przysłoniętych czujnikach i oświetleniu żarówkowym przeświecającym gdzieś z boku zakłóceń może być nawet więcej. Trzeba dobrać jakieś optimum, bo zbyt duża wartość może uniemożliwić wykrywanie słabo kontrastowych kolorów podłoża i zmiany napięcia z czujnika nie przełamią histerezy komparatora, który "utknie" w którymś stanie.

Podając liczby staraj się nigdy nie umieszczać przed nimi myślnika - nigdy nie wiadomo czy to nie znak minus.

[BlackSkill]

No to wyszło że nie umiem liczyć i przekształcać wzorów

Jest ok ?

A co myślisz o płytce ? Robić jeszcze raz ?

[mosi2]

Wybaczcie, może ktoś to poruszył wcześniej, ale patrząc na ostatnie posty (ten z img pcb):

1. Ścieżki powinny być łamane pod kątem 45* - wygląda to lepiej i łatwiej zachować porządek

2. Przelotki oktagonalne - najlepsza proporcja wytrzymałości na zrywanie do zajętego na płytce miejsca

3. Rozlanie masy (polygon) - lepsze trawienie, większa estetyka, stabilniejsze działanie elektroniki

Projektując nie patrz tylko na łatwość trawienia, ale też pomyśl o lutowaniu - mam na myśli przelotki. Możesz skończyć z wielką kałużą cyny jak będą za blisko.

[marek1707]

Nie. Schemat ma być taki:

Filtr RC → Wtórnik napięciowy → Wszystkie wejścia (+) przez oporniki Ri → Wyjścia podciągnięte do Vcc → Procesor.

Za to każde wejście (-) komparatorów wprost do czujników.

Histereza polega na dodatnim sprzężeniu zwrotnym a to znaczy, że opornik Rfb musi być zapięty między wyjściem a wejściem (+).

Przypomnij sobie: dlatego wstawiłeś bufor, by odseparować słaby filtr RC od wejść (+) wyposażonych w oporniki "histerezowe" Ri i Rfb.

Płytki nie oglądałem. Jeżeli robisz poprawki schematu to za wcześnie na PCB. Nigdy nie robiłem termotransferem więc się nie wypowiadam. Na Forum są z pewnością fachowcy od tej technologii.

[BlackSkill]

Marku no tak właściwie połączyłem to na "odczep" bo sie śpieszyłem I wyszło co wyszło

Poprawiony. Dzięki za pomoc i poświęcony czas !

Co do rozlania masy zapomniałem

Mosi2 dzięki za pomysł z przelotkami od razu więcej miejsca i lepiej wygląda.

[ Dodano: 20-01-2015, 17:30 ]

Rozlałem masę, poprawiłem prowadzenie większości ścieżek. Porozsuwałem przelotki możliwie jak najdalej od siebie. Co myślicie o niej teraz ? Chyba jest estetyczniej trochę teraz....

Mam tylko problem ze złączem do taśmy. Jak wydrukuje płytkę to gorzej u niego z odstępami niż przy atmedze.

[aixI]

Niektóre ścieżki nawet nie są prowadzone prosto (to widać szczególnie na dole płytki). Aby lepiej widzieć co się dzieje proponuję włączyć opcję "Grid" i sobie odpowiednio ustawić parametry.

Płytka będzie robiona w firmie, czy samodzielnie. Jeżeli samodzielnie, to nie polecam tego robić z taką płytką, ponieważ możesz mnie dużo problemów z tak cienkimi ścieżkami.

[Treker (Damian Szymański)]

Możesz też wykorzystać taśmę o większym rozstawie pinów.

[BlackSkill]

Płytkę jeszcze popoprawiam w miarę możliwości. Siatkę mam włączana co 1mm i z dokładnością do 0,05mm. Muszę zmniejszyć kratki

A co do tego złącza taśmy do czujników... Teraz zorientowałem się że w rzeczywistości ono jest jak 1 i pół tego Dlatego tak blisko miałem ścieżki Hahah

Płytkę będę starał sie zrobić w domu jak nie to gdzieś zlecę..... Ale będę na razie próbował 50zł drogą nie chodzi !