Kurs elektroniki II - #4 - komparatory napięć

[Sylba]

2 godziny temu, rafadast napisał:

jak zmierzyć na potencjometrze ile napięcia idzie na nóżkę nr 2 i nr 3.

O jakich nóżkach myślisz.? Nóżkach potencjometru czy komparatora?

Jeśli nóżkach potencjometru, to pomiędzy skrajnymi nóżkami (1-3) napięcie się nie zmienia, a między skrajną i środkową napięcie zmienia się od ) do napięcia jak pomiędzy nóżkami skrajnymi. Przykładowo przy włączeniu potencjometru jak na schemacie poniżej bez sprzężenia zwrotnego R6

przy dolnym położeniu suwaka potencjometru napięcie będzie Vcc*10/25, a przy górnym Vcc*15/25.

Gdy podłączysz R6 to napięcie będzie zależało od tego, czy na wyjściu komparatora jest stan niski czy wysoki. Gdy na pinie 7 jest stan niski, to schemat schemat można rozpatrywać tak:

Czyli prąd płynący przez R1 i "górną" część potencjometru będzie nieco większy niż ten płynący przez R2.
Napięcie na R2 i "dolnej" części potencjometru będzie niższe niż, gdyby przy tym samym ustawieniu potencjometru nie było rezystora R6.

Gdy na pinie 7 będzie stan wysoki, to tak :

Tutaj odwrotnie, prąd płynący przez R2 i "dolną" część potencjometru będzie nieco większy niż prąd płynący przez R1. Napięcie na R2 i "dolnej" części potencjometru będzie wyższe niż, gdyby przy tym samym ustawieniu potencjometru nie było rezystora R6.

[rafadast]

9 godzin temu, Sylba napisał:

O jakich nóżkach myślisz.? Nóżkach potencjometru czy komparatora?

Jeśli nóżkach potencjometru, to pomiędzy skrajnymi nóżkami (1-3) napięcie się nie zmienia, a między skrajną i środkową napięcie zmienia się od ) do napięcia jak pomiędzy nóżkami skrajnymi. Przykładowo przy włączeniu potencjometru jak na schemacie poniżej bez sprzężenia zwrotnego R6

przy dolnym położeniu suwaka potencjometru napięcie będzie Vcc*10/25, a przy górnym Vcc*15/25.

Gdy podłączysz R6 to napięcie będzie zależało od tego, czy na wyjściu komparatora jest stan niski czy wysoki. Gdy na pinie 7 jest stan niski, to schemat schemat można rozpatrywać tak:

Czyli prąd płynący przez R1 i "górną" część potencjometru będzie nieco większy niż ten płynący przez R2.
Napięcie na R2 i "dolnej" części potencjometru będzie niższe niż, gdyby przy tym samym ustawieniu potencjometru nie było rezystora R6.

Gdy na pinie 7 będzie stan wysoki, to tak :

Tutaj odwrotnie, prąd płynący przez R2 i "dolną" część potencjometru będzie nieco większy niż prąd płynący przez R1. Napięcie na R2 i "dolnej" części potencjometru będzie wyższe niż, gdyby przy tym samym ustawieniu potencjometru nie było rezystora R6.

Napięcie komparator/nóżka 2 - masa 4,27V  odpowiednio nóżka 3 - masa 4,91V rezultat dioda świeci. Moje pytanie : jak mogę obliczyć na potencjometrze napięcie które trafia do komparator/nóżka nr3?  Cały czas w kursie jest omawiana kwestia że kręcenie potencjometrem zmienia wartość napięcia jakie wchodzi do komparatora (w tym przypadku na nóżkę3). Nigdzie nie ma napisane gdzie używając miernika mogę to napięcie sprawdzić. Ja szukałem na potencjometrze, dopiero kopiąc w historii forum zrozumiałem że źle robię i muszę zewrzeć nózke3 z masą aby tą wartość znaleźć. Czy jest jednak możliwość obliczenia tego napięcia na potencjometrze. obawiam się że mam problem ze zrozumieniem jak działa dzielnik napięcia i potencjometr.

[Sylba]

9 godzin temu, rafadast napisał:

jak mogę obliczyć na potencjometrze napięcie które trafia do komparator/nóżka nr3? 

Tak dla porządku napięcie nie wchodzi, ani nie wpływa ono jest, albo go nie ma.

Potencjometr możesz myślowo zastąpić dwoma rezystorami połączonymi szeregowo., np. P1 i P2, ale o takich wartościach by suma rezystancji była równa rezystancji potencjometru. W moim przykładzie P1=3k, P2=2k więc w sumie P1+P2=3+2=5=P.

Rezystancja całej gałęzi, w której są  rezystory R1, P1, P2 i R2 się nie zmienia i wynosi 1k+3k+2K+1k=7k.
Napięcie na suwaku potencjometru V2 względem masy jest równe sumie spadków napięcia na rezystorze R2 i P2. A to można obliczyć korzystając z wzorów dla dzielnika napięcia V2=Vcc*(R2+P2)/(R1+R2+P1+P2+R2).

Przyjmując Vcc=9V otrzymamy 9*(1+2)/(1+3+2+1)=3,86V. Napięcie na R1 i P2 = 9-3,86=5,14V.

Napięcie pomiędzy skrajnymi nóżkami potencjometru wyniesie V3-V1 gdzie V1=Vcc*R2/(R1+P1+P2+R2)=9*1/7=1,29V
oraz V3=Vcc*(P2+P1+R2)/(R1+P1+P2+R2)=9*(2+3+1)/7=7,71V

czyli V3-V1=7,71-1,29=6,42V

Układ ze sprzężeniem zwrotnym i rezystorem R6 oblicz się analogicznie biorąc pod uwagę dodatkowo połączone równolegle do R1, P1, P2 i R2 rezystory R6 i R5. 

[michalgigs]

Po co zastosowane są kondensatory filtrujące skoro układ zasilany jest z baterii? Dobry obyczaj czy coś więcej?

Z góry dzięki

[Treker (Damian Szymański)]

@michalgigs witam na forum

Tak, jest to po prostu taki standard, dobra praktyka. Bez niego również zadziała, ale warto wyrabiać sobie odpowiednie nawyki.

[500zl_renty]

Zajęło mi to prawie 2 tygodnie, ale materiał przyswojony.

[Krzychu22]

Hej, 

Przy mierzeniu złożonego układu, przy stanie wysokim na wyjściu komparatora pojawia się napięcie 3,7 V. Wg artykułu powinno być bliżej 6V. Kartkując wpisy zauważyłem że sporo ludzi wskazuje na podobny szkopuł. 

Użyłem diody niebieskiej. Zmieniając na czerwoną napięcie na wyjściu komparatora wskazało 4,5. 

Dioda w czasie mierzenia napięcia ( sonda czerwona na 7 komparatora, czarna na masę) delikatnie świeci. Rozbłyska również przy włączaniu zasilania. Usunąłem z układu kondensatory, żeby nie zaburzały odczytów - cały czas to samo. 

Połączyłem diodę z wyjściem komparatora amperomierzem, żeby zmierzyć prąd który przez nią płynie - okazuje się że żaden. Mój miernik jest dość czuły, a jednak pokazuje okrągłe 0 uA. Świeci dopiero przy zmianie potencjometru - wtedy leci przez nią prawilne 9mA. 
 

Jak rozumieć te wyniki? Dlaczego podłączenie woltomierza wymusza prąd który w innym przypadku (amperomierz) nie istnieje? Czy jest to spowodowane jedynie prądem który płynie przez woltomierz? Ale w takim wypadku woltomierz nie mierzyłby spadku napięcia na komparatorze, a jedynie na sobie samym . 
 

Z góry dziękuję za podpowiedź jak rozumieć te wyniki.

 

[jand]

12 godzin temu, Krzychu22 napisał:

Dlaczego podłączenie woltomierza wymusza prąd który w innym przypadku (amperomierz) nie istnieje?

Maleńki prąd płynie przez woltomierz do masy i powoduje delikatne świecenie diody. Amperomierz pomiędzy diodą a wyjściem komparatora nie zapewnia połączenia do masy i prąd nie ma gdzie płynąć, gdyż tranzystor wyjściowy w komparatorze nie przewodzi.

 

12 godzin temu, Krzychu22 napisał:

a jedynie na sobie samym . 
 

Woltomierz zawsze mierzy napięcie na własnych zaciskach. Jest to przecież te samo napięcie, co napięcie pomiędzy punktami mierzonymi w układzie.

[Krzychu22]

Hm. 

Czy można w takim razie uznać, że spadek napięcia na komparatorze (7 do masy) jest w tym wypadku niemierzalny bezpośrednio?

Sam stwierdziłeś że w przypadku połączenia amperomierza tranzystor w komparatorze nie przewodzi - więc na zaciskach woltomierza powinno pojawić się 6V.

Ale pojawia się 3,7 V i dioda zaczyna świecić. Świeci bo prąd leci przez woltomierz do masy, a nie komparator (który cały czas jest zatkany, prawda? Napięcie na bazie się przecież nie zmieniło). W związku ze świeceniem na diodzie odkłada się jakieś 2,3 V (6-3,7). Może mniej, bo jest jeszcze ten rezystor 330 ale podejrzewam że nieznacznie. Więc te 3,7 V odkłada się właśnie na woltomierzu - a nie komparatorze, bo on się magicznie nie odetkał 

Ma to sens? Czy coś mi umyka? 

 

[jand]

Gdy tranzystor w komparatorze nie przewodzi, to komparator nie ma znaczenia (jakby go nie było) - pozostaje tylko dioda LED  i opornik.

Aby je zbadać wyobraź sobie, że Twój miernik składa się z dwóch elementów połączonych równolegle: opornika o dużej oporności i idealnego woltomierza. Przeanalizuj co się będzie działo, gdy podłączysz taki woltomierz w różne miejsca.

[Krzychu22]

Dodatkowy opornik stworzy dodatkową gałąź równoległą do mierzonej. Jeśli w obu płynie prąd, to napięcie w obu (realnej i wirtualnej) będzie takie samo. 
 

Z tym że przez komparator prąd nie płynie - więc cały prąd przy połączeniu woltomierzem płynie przez ten wirtualny (aczkolwiek realny  ) opornik. W związku z tym woltomierz nie pokaże napięcia odkładającego się na komparatorze w stanie zatkania, tylko na tym „wirtualnym” oporniku. 
 

Wydaje mi się że zasada działania woltomierza nie była do tej pory opisana na kursie, dlatego właśnie moje zaskoczenie, że nie widzę tam 6 voltów tylko jakieś 3,7  

[jakubm90]

Witam, 

wrzucam zdjęcia złożonego układu do weryfikacji, najpierw próbowałem złożyć go samodzielnie,  a potem dokładnie tak jak w kursie, żeby nie mieć wątpliwości, że wszystko jest ok, ale efekt ten sam. Podczas podłączania zasilania dioda mrugnie raz i więcej już nie świeci mimo kręcenia potencjometrem. Wątpię, żeby było coś nie tak z elementami, ponieważ próbowałem różnych, nawet lm311. Zasilanie sprawdzone 6.5 V i dla rozwiania wątpliwości, na zdjęciu dwa kondensatory elektrolityczne po 100uF bo nie mam 220.

[fribble3]

@jakubm90  Zrób pomiar napięcia na układzie scalonym aby ustalić usterkę. W twoim przypadku (dla prawidłowo działającego układu) powinno być:

nóżka 2: 2,6V - 3,9V (zmienia się w zależności od ustawienia potencjometru)

nóżka 3: 3,25V

nóżka 7: 0,3V - 4,2V (zmienia się w zależności od ustawienia potencjometru)

nóżka 8: 6,5V

 

[jakubm90]

3 godziny temu, fribble3 napisał:

@jakubm90  Zrób pomiar napięcia na układzie scalonym aby ustalić usterkę. W twoim przypadku (dla prawidłowo działającego układu) powinno być:

nóżka 2: 2,6V - 3,9V (zmienia się w zależności od ustawienia potencjometru)

nóżka 3: 3,25V

nóżka 7: 0,3V - 4,2V (zmienia się w zależności od ustawienia potencjometru)

nóżka 8: 6,5V

 

nóżka 2: 2.09 V - 4.35 V

nóżka 3: 3.25 V

nóżka 7:  zawsze 5.15 V bez względu na pozycję potencjometru

nóżka 8: 6.5 V

Zapomniałem wspomnieć o jednej rzeczy, użyłem potencjometru 10k, ale według mnie to nie ma znaczenia, bo przy tych skrajnych zbliżonych wartościach i tak powinno to działać. Zmieniłem rownież breadboard, bo myślałem ze coś nie styka, ale nic to nie dało. Według mnie wygląda, to na problem z lm311, ale próbowałem 5 różnych, wiec z drugiej strony wydaje się to mało prawdopodobne.

Edytowano Kwiecień 12, 2025 przez jakubm90

[fribble3]

Istotne w tym układzie jest aby nóżka 1 była podłączona do masy aby LED miała prawo się zaświecić. Ze zdjęć wynika, że jest podłączona.
Zachowanie układu, które opisujesz wskazuje prawdopodobnie na uszkodzenie LM311.
@jakubm90 zrób jeszcze jeden pomiar mianowicie: poza układem sprawdź multimetrem spadek napięcia (ustawienie diody na multimetrze) pomiędzy nóżką 1, a 7 tj.: Przykładając sondę "+" do nóżki 1, a sondę "-" do nóżki 7 powinno dać spadek napięcia 0,6...0,7V dla sprawnego scalaka.