Obwód wzmacniacza operacyjnego nie działa zgodnie z oczekiwaniami

Znalazłem w sieci obwód, który powinien robić dokładnie to, czego chcę (kontrolować wentylator chłodzący), ale cały czas jest włączony. Nie jestem pewien, czy na schemacie wystąpił błąd lub czy coś jeszcze przeoczyłem.

Jeśli termistor jest „zimny”, wentylator powinien być wyłączony. Po ogrzaniu wentylator powinien się włączyć. W tej chwili wentylator jest zawsze włączony. Dokładnie sprawdziłem okablowanie itp. I jestem pewien, że mam go jak na zdjęciu. Podmieniłem R4 na trymer 10K, aby umożliwić regulację wyzwalacza temp.

Oto schemat obwodu:

Oto artykuł, nad którym pracuję .

AKTUALIZACJA: Wykonano symulację (używając Qucs), aby zobaczyć, jak powinien zachowywać się obwód . Użyłem rzeczywistych wartości rezystora, które zmierzyłem za pomocą multimetru (patrz dyskusje poniżej). Oto zrzut ekranu:

(uwaga: nie mogłem znaleźć wentylatora w pojemniku na części, więc wstawiłem diodę dla efektu)

Czy może występować problem z terminalem wzmacniacza operacyjnego, który psuje poziomy napięcia? Jest zupełnie nowy, ale nie oznacza to, że nie został statycznie zablokowany.

KOLEJNA AKTUALIZACJA: Postanowiłem użyć Qucs, aby zobaczyć, co może zrobić obwód, gdyby termistor został „podgrzany”. Wybierając losowo wartość R1, wymyślił: Ta symulacja pokazuje zmianę nastawienia wzmacniacza operacyjnego w celu uzyskania „niskiej” mocy wyjściowej, jednak podstawa Q1 jest nadal wysoka i powoduje spadek około 2,4 V na wentylatorze. Dla osób śledzących poniższą rozmowę z @vicatcu sugeruje to, że w obwodzie może znajdować się podłoga projektowa. Czy ktoś wie, co jeszcze mogłoby utrzymać Q1 w pozycji „ON”?

741 Arkusz danych OP-AMP

AKTUALIZACJA # 3: Korzystając z niektórych podanych wskaźników, udało mi się wykonać działającą symulację obwodu.

Górny obwód jest z termistorem „zimnym” i innym niż prąd upływowy, wentylator jest praktycznie „WYŁĄCZONY”! Dolny obwód pokazuje, że termistor jest „gorący”, a napędza go wygodny 11,4 V. Sztuką jest teraz, jak to osiągnąć za pomocą jednego źródła zasilania! Zamierzałem użyć jednego zasilacza 12V do sterowania obwodem. Obwody te mają podwójne zasilanie. Próbowałem przeprowadzić symulację za pomocą dzielnika napięcia, aby rozdzielić napięcie z jednego źródła, jednak gdy termistor spada, gdy jest „gorący”, przeciąga napięcie przez obwód do około 2 V, a wentylator osiąga około 0,8 V. Niezupełnie „ON”. Mam kilka zapasowych zasilaczy 9 ​​V, więc mogę użyć zestawu 12 V i 9 V do zasilania obwodu w powyższej konfiguracji, ale jeśli uda mi się uciec od jednego źródła, byłoby idealnie.

AKTUALIZACJA # 4: Oto przybliżony wykres rezystancji termistorów przy zmianach temperatury (w stopniach Celsjusza)

Dodałbym kilka sugestii dotyczących projektu:

1. Używasz 741 OP-AMP, który nie jest szyną do szyny, i używasz go do napędzania podstawy tranzystora: dzieje się tak, że gdy moc wyjściowa 741 jest wysoka, będzie ona wynosiła około Vcc - 1V, to wystarczy, aby utrzymać tranzystor włączony. Sugerowałbym użycie OPAMP typu Rail-to-Rail lub dodanie niewielkiej rezystancji do emitera tranzystora, aby ograniczyć prąd, gdy wejście jest wysokie (może być nawet lepiej, ponieważ utrzymujesz wentylator z mniejszą prędkością, ale nadal chłodząc).

2. Projektując za pomocą czujników, takich jak fotorezystory lub termistory, lepiej - najpierw poznać wartość tych czujników w temperaturze pokojowej - a następnie wybrać potencjometr nieco większy, aby zasymulować zachowanie tego czujnika, i sprawdzić, czy obwód działa.

AKTUALIZACJA : z arkusza danych typowe wahanie napięcia wynosi 13-14 V (dokładną maksymalną wartość można zmierzyć, mierząc jedynie dodatnie napięcie nasycenia), a z założenia utrata w zakresie jest większa w górnej szynie, ponieważ stopień wyjściowy ma${V_{CE}}^{sat} + {V_{BE}^{ON}} \simeq 0.2 + 0.6 \simeq 0.8 V$.

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

AKTUALIZACJA 2 : Teraz widzę, że zasilasz swój obwód przy + 12V / 0V, czyli NIE jest to dokładne napięcie zasilania określone dla 741 OPAMP: wymaga podwójnej szyny,$\pm 15V$ napraw to jako pierwszą rzecz.

Możesz zobaczyć, jak twój OPAMP wyprowadza 10 V zamiast 12 i 1,2 V zamiast 0; pierwszy, ze spadkiem na rezystor, sprawia, że ​​tranzystor jest zawsze włączony, ponieważ widać, że napięcie podstawowe wynosi 11 V, co wystarcza, aby utrzymać go na stałe.

I ... dlaczego użyłeś diody do symulacji wentylatora ??? Wygląda na zupełnie inny ładunek.

AKTUALIZACJA DO AKTUALIZACJI:

Cieszę się, że to działa, przynajmniej symulacja: jednak nadal korzystasz z pojedynczej linii kolejowej (+12: 0, +15: 0). 741 chce +15: -15, więc najlepszą rzeczą jest ZMIANA OPAMP . To wcale nie jest drogie i możesz ponownie użyć szyny do szyny, która jest lepsza dla aplikacji z pojedynczym zasilaniem, do 3,3 V, jeśli potrzebujesz; lub, w twoim przypadku, +12 lub +5.

Jest to opcja, tutaj jest mnóstwo, musisz tylko wybrać, w zależności od dostępności dla twojego celu. W symulatorze można również znaleźć wiele opcji.

To, co tu masz, to w zasadzie komparator napędzający bazę PNP BJT.

Uproszczonym wyjaśnieniem jest to, że wentylator powinien WŁĄCZAĆ się, gdy BJT widzi „niski” poziom z komparatora, i wyłączać się, gdy BJT widzi „wysoki” z komparatora.

Komparator wyprowadza „niski”, gdy ujemne napięcie na zaciskach (pin 2) jest powyżej dodatniego napięcia na zaciskach (pin 3), i „wysoki”, gdy dodatnie napięcie na zaciskach jest wyższe od ujemnego napięcia na zaciskach.

R3 i R4 tworzą dzielnik napięcia, który ustawia napięcie na ujemnym zacisku na stałą wartość. Przy wartościach R3 i R4 o wartości 10 kOhm napięcie na ujemnym zacisku wyniesie Vcc / 2.

Podobnie R2 i R1 (termistor) tworzą dzielnik napięcia, który ustawia napięcie na dodatnim zacisku, a zatem napięcie to zmienia się wraz z temperaturą.

Aktualizacja w podsumowaniu:

• Napięcie na biegunie ujemnym wynosi: Vcc * R4 / ( R3 + R4 )
• Napięcie na dodatnim zacisku wynosi: Vcc * R1 / ( R1 + R2 )
• Wentylator włącza się, gdy: R1 < R4 * R2 / R3

Korzystając z porad i informacji, które ludzie mi dali, poprawiłem obwód i użyłem wzmacniacza operacyjnego LM339, który jest wzmacniaczem typu rail-to-rail. Ponieważ ma 4 wzmacniacze w jednym pakiecie, dodałem dodatkowe wentylatory itp., Aby uzupełnić chłodzenie. Oto obwody:

Wyłącz wentylator

Fan On

Fan On - Korzystanie ze wszystkich 4 wzmacniaczy operacyjnych