logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Zakłócenia na wyjściu komparatora LM393 przy świetlówce i SW1

Nemo 06 Gru 2006 23:11 2021 11
REKLAMA
  • #1 3303344
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    Pewnie niektórzy czytelnicy domyślają się, że to kontynuacja tematu z innego wątku, jednak problem jest zupełnie inny.

    Zrobiłem sobie układzik taki, jak na załączonym obrazku.

    Założenie jest takie, że gdy świetlówka jest zgaszona (rozwarty SW1), prąd przez bocznik nie płynie, zatem na wyjściu komparatora LM393 mam stan niski (prawie poziom GND). Przy zwarciu zaś SW1 prąd płynie, zatem na boczniku R0 pojawia się napięcie, które na wyjściu komparatora przybiera postać przebiegu prostokątnego o częstotliwości sieci. Tyle założenie.

    Stan faktyczny jest taki, że na wyjściu komparatora mam sygnał prostokątny idealnie odpowiadający jednej półfali sieci podczas rozwartego SW1, jak i przy zwartym SW1. Domyślam się, że to jakieś zakłócenia, albo błąd w układzie, no bo jakim cudem?

    Komparator jest zasilany z transformatora TS2/14 poprzez stabilizator 7805, napięcie jest odfiltrowane i nie ma w nim śladów zakłóceń, na samym komparatorze jest 100nF kondensator między +Vcc i GND. Zasilacz ten jest obciążony na jakieś 10mA prądu.

    Pytanie: Czy da się zrobić tak, aby przy rozwartym SW1 w tym układzie komparator wskazywał niezmiennie stan niski, natomiast po załączeniu SW1 na jego wyjściu pojawiał się przebieg prostokątny? Co trzeba zmienić/dodać, aby uzyskać taki efekt? Moc świetlówki 16W, zatem prąd około 100mA(?), co daje około 10mV spadku na boczniku.
    Warunki: Komparator musi pozostać, nie można dać innego, napięcie zasilające ma faktycznie 4,75V i takie ma być. W obudowie nie ma wiele miejsca na dodanie czegoś sporo większego.

    Od razu uprzedzam, że moja wiedza o układach analogowych jest niezbyt wielka, dlatego w miarę możliwości proszę o odpowiedzi uwzględniające ten fakt. :)

    Co zmieniałem do tej pory: zamiana miejscami punktów przypięcia rezystorów R1 i R2 niczego nie zmienia. Czyli R2 na poziomie N, zaś R1 za bocznikiem.

    Pozdrawiam.
    Załączniki:
    • Zakłócenia na wyjściu komparatora LM393 przy świetlówce i SW1 schem1.gif (16.22 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • REKLAMA
  • #2 3303463
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Zwiększ bocznik do 1Ω i dodaj 1MΩ na sprzężenie dodatnie (histereza). Może być też problem podawania na wejście sygnału ujemnego, być może trzeba podnieść trochę napięcie na wejściach komparatora.
  • #3 3303507
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    Ten rezystor 1MΩ mam podłączyć pomiędzy piny 1 i 3 komparatora? Jeśli tak, to zaraz robię próbę.

    Co do tego napięcia ujemnego, to jak mam to rozumieć?

    Pozdrawiam.

    *** dodałem po kilkunastu minutach

    Rezystor 1MΩ wstawiłem pomiędzy piny 1 i 3 komparatora, zmieniłem bocznik na 1R, po czym włączyłem zasilanie. Efekt: bez zmian. Pomimo braku obciążenia na wyjściu komparatora ciągle jest przebieg prostokątny zgodny z napięciem sieci.

    Co dalej zmienić?

    Pozdrawiam.
  • #4 3303784
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Zmniejszaj ten rezystor 1M aż do skutku. Możesz też spróbować zewrzeć R1. Nie możesz wejścia odwracającego mieć na masie, musisz go podnieść przez dzielnik rezystorowy między masą a zasilaniem, np. 10k do plusa i 1k do masy i równolegle z 1k kondensator 100n.
  • REKLAMA
  • #5 3304941
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    A widzisz... Czyli do pinu 2 komparatora mam podciągnąć coś większego, niż masa? Zastanawiam się, czy 70-100mV wystarczy (zgaduję, że za mało...).

    Problem w tym, że dzielnik daje zbyt niskie napięcie, aby w ogóle nastąpiła zmiana stanu komparatora. Impulsy z wyłączonego odbiornika znikną, ale też nie będzie ich po włączeniu.

    Zastanawiam się nad zastąpieniem bocznika przez dwie przeciwrównolegle połączone diody prostownicze 1N4007. Wtedy spadek na nich będzie około 0,6-0,7V podczas pracy urządzenia, natomiast powinien być zerowy po jego wyłączeniu. Wystarczy, że komparator będzie reagował na jedną półfalę napięcia sieci. Wtedy do pinu 2 komparatora (wejścia odwracającego) dam powiedzmy 0,5V, zaś do 3 pinu (wejścia nieodwracającego) to, co będzie na diodach. Dobrze kombinuję?

    Pozdrawiam.

    ****** dodano po parunastu minutach

    W tej chwili układ wygląda tak, jak na obrazku poniżej. Chciałem się upewnić, jakie mam napięcie na boczniku, zatem wziąłem miernik (Metex M-3850) i na zakresie mV prądu przemiennego zmierzyłem spadek na boczniku R0 (1 Ohm).
    Wyszło 55mV, zatem tylko 55mA? Ciekawe.
    Pomiar napięcia zaś na samym komparatorze (piny 2 i 3) dał 39,6mV. To znaczy, że taki bocznik nic nie da. Napięcie na nim jest zbyt niskie, aby uruchomić komparator. Da się coś z tym zrobić, czy zostaje mi tylko zastąpienie bocznika diodami?

    Pozdrawiam.
    Załączniki:
    • Zakłócenia na wyjściu komparatora LM393 przy świetlówce i SW1 schem2.gif (18.57 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • #7 3305204
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Jeżeli układ komparatora jest w jakiś jeszcze inny sposób połączony z siecią lub uziemieniem, to masz problem, nie uda się w tak prosty sposób. Jeżeli nie ma dodatkowych połączeń to możesz podnieść o 100mV wejście odwracające komparatora.
  • REKLAMA
  • #8 3307222
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    Dzięki twazny za linki. Znam oba te tematy, gdyż to właśnie z drugiego (ten z pralką) wykombinowałem przekładnik prądowy (1,5 zwoja na elektromagnesie). Powiem, że działało super, dopóki przekładnik nie znalazł się 3 cm od pracującego transformatora. Bez podłączenia urządzenia do przekładnika miałem piękny przebieg na komparatorze. Dopiero odsunięcie o 20 cm przekładnika od trafo skutkowało zanikiem impulsów. Jednak ciasna obudowa urządzenia wyklucza taką możliwość.
    Sposób z transoptorem oczywiście też rozważałem i gdy nie dojdę do porządku z tym, co mam teraz, zrobię tak, jak to opisałeś. Notabene bardzo podobny układ, ale z rezystorem widziałem w którymś Elektorze z 1994 roku.

    :arrow: Dar.El: Sieć energetyczna (przewód neutralny) jest z układem połączona tylko przez rezystory 10k prowadzące do bocznika. Zrobiłem dzielnik dla wejścia odwracającego (pin 2 komparatora) dający około 100mV, potem zszedłem na 80mV, ale nic to nie dało. Tym razem komparator pozostał martwy (stan niski) zarówno podczas pracy, jak i na pusto. Odpuściłem zatem układ z rezystorem.

    Zmontowałem dziś jeszcze coś takiego, jak w załączniku. Powiem, że jestem zaskoczony ponownie.

    Spadek napięcia przy włączonej świetlówce na diodach D3 i D4 mierzony dla prądu zmiennego to około 0,249V. Zgaduję, że to zasługa małego prądu pobieranego z sieci. Nie chce mi się wierzyć w te 55mA. Niestety, nie mogę zmierzyć tego spadku oscyloskopem (czego bardzo żałuję). Zatem dobrałem dzielnik tak, aby dawał około 0,22V. Nareszcie przy włączeniu układu jest przebieg, zaś po wyłączeniu znika. :)

    W tej chwili dobieram elementy do układu całkującego (RC - R pomiędzy wyjście komparatora, a wejście "przetwornika AD", zaś C pomiędzy wejście "przetwornika AD", a masę) wyjście komparatora, aby przy uzyskanym przebiegu (jeśli go zarejestruję w tym układzie, to wkleję - śmiesznie wyglądał na przekładniku) otrzymać około 1,5V. W tej chwili mam tantal 1µF i rezystor 43kΩ i jak widać R3 5kΩ, na czym uzyskuję 1,14V podczas pracy. Za mało.

    Poprzednio przy C = 2,2µF i R = 43kΩ oraz R3 = 10kΩ miałem 1,02V.
    Przy C = 1µF i R = 43kΩ oraz R3 = 10kΩ miałem 1,045V.
    Przy C = 1µF i R = 43kΩ oraz R3 = 5kΩ miałem 1,14V.

    Co lepiej zmienić, zmniejszyć R3 (do 3k3 np.), czy zmniejszyć R?

    Pozdrawiam.
    Załączniki:
    • Zakłócenia na wyjściu komparatora LM393 przy świetlówce i SW1 schem3.gif (19.48 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • #9 3307429
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Za dużo zmieniłeś, miałeś podłączyć do dzielnika wejście odwracające ale nie mówiłem o rozłączeniu układu pomiarowego od tego wejścia. Przełącz C1 z masy na wejścia odwracające a od razy czułość wzrośnie.
  • #10 3310956
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    Chyba właśnie o to chodziło, co teraz jest na schemacie.

    Testowałem ten układ bardzo intensywnie i niestety, pomimo odłączonego obciążenia na wyjściu komparatora jest przebieg prostokątny odpowiadający sinusoidzie sieciowej.

    Napięcia:
    pin 2 LM393 (wejście odwracające) = 1,56V
    pin 1 LM393 (wyjście komparatora) = 2,2V
    Napięcie +U1 = 2,19V
    Napięcie przemienne pomiędzy pinami 2 i 3 LM393 = 6,8mV

    Pewnie właśnie z powodu tego napięcia powstaje przebieg. Próbowałem zewrzeć pin 2 i 3 rezystorem. Zacząłem od 470kΩ, potem 220k, 100k, 22k, 10k, 2k, 1k, 220R i dopiero przy tym ostatnim napięcie pomiędzy pinami 2 i 3 komparatora spada do 0,0mV i nareszcie oscylacje znikają. Niestety, nie ma ich po włączeniu odbiornika. Na 220R jest wtedy 0,6mV. Lipa, taki układ nie działa.

    Próbowałem też zmieniać R4. Przetestowałem 1M, 470k, 220k i 100k. Przy trzech pierwszych nic się nie zmienia, oscylacje są nadal, natomiast przy 100k giną, ale oczywiście włączenie odbiornika jest przez układ niezauważalne. Uff...

    Co mam zrobić, aby przy spadku napięcia na R0 = 55mV uzyskać napięcie U1 równe 1,5V przy działającym obciążeniu i mniej, niż 1V po jego wyłączeniu?

    Mnie już się pomysły skończyły z tym komparatorem.

    Pozdrawiam i proszę o pomoc.

    PS. W skrajnym przypadku wmontuję te trzy diody, transoptor i rezystor, ale chciałbym mimo wszystko uruchomić ten układ i czegoś się przy tym nauczyć.
    Załączniki:
    • Zakłócenia na wyjściu komparatora LM393 przy świetlówce i SW1 schem4.gif (19.67 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • REKLAMA
  • #11 3311161
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Najprawdopodobniej jest jakaś upływność między siecią a układem. Wstaw zworkę zamiast R1 i dolutuj 100µF do R6, jeśli to nie pomoże to trzeba będzie pomyśleć nad innym rozwiązaniem.
    R4 ma być między wyjściem a wejściem nieodwracającym.
  • #12 3325199
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    Zużyłem kolejną porcję czasu na eksperymenty, choć tym razem nareszcie udane. Pora na podsumowanie.

    Dolutowanie kondensatora do R6, zworka zamiast R1, ani sprzężenie pomiędzy wyjściem komparatora, a wejściem odwracającym nic nie dały. Za każdym razem miałem przebieg przy wyłączonym odbiorniku. Kosztowało mnie to trochę czasu, ale to nic. Zatem nie tędy droga.

    Przy którymś z eksperymentów zmierzyłem napięcie pomiędzy pinem 3 i 2 komparatora. Przeważnie było tam około 6,8mV. Zatem to właśnie napięcie powodowało generowanie przebiegu. Aby je zniwelować, dodałem jeszcze jeden rezystor do dzielnika. Dzięki temu mam dwa poziomy napięć. Jeden (ujemny względem pinu 2 - wejścia odwracającego) służy jako "masa" do R0. Natomiast drugi, wyższy o około 20mV, dochodzi do tegoż wejścia odwracającego. Dzięki temu przy wyłączonym odbiorniku mam na komparatorze (masa na pinie 2) napięcie ujemne, które nie powoduje generowania przebiegu. Po włączeniu odbiornika owe 20mV obniża nieco napięcie na R0, ale wystarcza ono do wygenerowania przebiegu. Uff...

    Po wymianie C2 na 2u2, mam na nim podczas pracy odbiornika około 2,01V, zaś przy wyłączeniu odbiornika 0,04V. No i o to właśnie chodziło.

    Dziękuję wszystkim za pomoc, zaś dla zainteresowanych tematem załączam ostatni schemat. Sprawdzony w praktyce. :)

    Mam nadzieję, że komuś się przyda i nie będzie musiał tyle kombinować, co ja. Choć dzięki temu kombinowaniu czegoś się nauczyłem. ;)

    Pozdrawiam.
    Załączniki:
    • Zakłócenia na wyjściu komparatora LM393 przy świetlówce i SW1 schem5.gif (13.7 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.

Podsumowanie tematu

✨ Problem dotyczy zakłóceń na wyjściu komparatora LM393 w układzie detekcji prądu bocznikiem R0 przy świetlówce i przełączniku SW1. Założeniem było, że przy rozwartym SW1 (świetlówka wyłączona) na wyjściu komparatora powinien być stan niski, a przy zwartym SW1 pojawi się przebieg prostokątny o częstotliwości sieci. W praktyce jednak na wyjściu pojawia się przebieg prostokątny odpowiadający jednej półfali sieci niezależnie od stanu SW1, co wskazuje na zakłócenia lub błąd w układzie. Komparator zasilany jest stabilizowanym napięciem 5V z transformatora TS2/14, z filtracją i kondensatorem 100nF na zasilaniu.

Proponowano zwiększenie wartości bocznika do 1Ω oraz dodanie rezystora 1MΩ na sprzężenie dodatnie (histereza) między pinami 1 i 3 LM393, jednak bez efektu. Sugerowano podniesienie napięcia na wejściu odwracającym komparatora poprzez dzielnik rezystorowy (np. 10k do plusa i 1k do masy z kondensatorem 100nF równolegle do 1k), aby uniknąć podawania sygnału ujemnego. Próbowano również zastąpić bocznik dwoma diodami 1N4007 połączonymi przeciwrównolegle, aby uzyskać spadek napięcia około 0,6-0,7V podczas pracy odbiornika.

Zakłócenia okazały się być spowodowane niewielkim napięciem różnicowym (około 6,8mV) między wejściami komparatora, które generowało niepożądany przebieg. Próby zmiany rezystorów w dzielniku i sprzężeniu nie przyniosły poprawy. Ostatecznie rozwiązaniem było dodanie dodatkowego rezystora w dzielniku napięcia na wejściu odwracającym, co pozwoliło uzyskać dwa poziomy napięć: ujemny względem pinu 2 (wejścia odwracającego) jako "masę" dla bocznika oraz wyższy o około 20mV poziom, który umożliwia detekcję prądu przy włączonym odbiorniku bez generowania zakłóceń przy wyłączonym. Próby z transoptorem i odsunięciem przekładnika prądowego od transformatora potwierdziły wpływ zakłóceń elektromagnetycznych na działanie układu.

Podsumowując, kluczowe było odpowiednie ustawienie poziomów napięć na wejściach komparatora LM393 oraz eliminacja wpływu zakłóceń sieciowych i upływności między układem a siecią, co wymagało modyfikacji dzielnika napięcia i zastosowania dodatkowych elementów filtrujących.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA