วงจรแอมป์สหกรณ์ไม่ทำงานตามที่ต้องการ

พบวงจรบนเน็ตที่ควรทำสิ่งที่ฉันต้องการอย่างแน่นอน (ควบคุมพัดลมระบายความร้อน) แต่มันเป็น 'เปิด' ตลอดเวลา ไม่แน่ใจว่ามีข้อผิดพลาดกับแผนผังหรือมีสิ่งอื่นที่ฉันพลาดไป

หากเทอร์มิสเตอร์เป็น 'เย็น' ควรปิดพัดลม เมื่อพัดลมร้อนขึ้น ในขณะที่พัดลมเปิดอยู่เสมอ ฉันตรวจสอบสายไฟของฉันเป็นสองเท่า ฯลฯ และฉันแน่ใจว่ามีตามรูป ฉันใช้ R4 แทนทริมเมอร์ 10K เพื่ออนุญาตให้ปรับทริกเกอร์อุณหภูมิ

นี่คือแผนภาพวงจร: แผนภูมิวงจรรวม

นี่คือบทความที่ฉันกำลังทำงานอยู่

UPDATE: สร้างแบบจำลอง (โดยใช้ Qucs) เพื่อดูว่าวงจรควรทำงานอย่างไร ฉันใช้ค่าจริงของตัวต้านทานที่ฉันวัดด้วยมัลติมิเตอร์ (ดูการสนทนาด้านล่าง) นี่คือภาพหน้าจอ:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่ (หมายเหตุ: ฉันไม่พบพัดลมในช่องเก็บชิ้นส่วนดังนั้นฉันจึงใส่ไดโอดเพื่อหาเอฟเฟกต์)

มีปัญหาเกี่ยวกับขั้วกับ op-amp ที่ทำให้ระดับแรงดันสับสนหรือไม่? มันเป็นของใหม่ แต่ก็ไม่ได้บอกว่ามันไม่ได้ถูก zapped แบบคงที่

การอัปเดตอีกครั้ง: ตัดสินใจใช้ Qucs เพื่อดูว่าวงจรอาจทำอะไรถ้าเทอร์มิสเตอร์ถูก 'อุ่น' เลือกค่าสำหรับ R1 โดยสุ่มมันมาพร้อมกับสิ่งนี้: ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่ การจำลองนี้แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงอคติของแอมป์เพื่อให้ได้เอาต์พุต 'ต่ำ' อย่างไรก็ตามฐานของ Q1 ยังคงสูงและทำให้พัดลมตกประมาณ 2.4V สำหรับผู้ที่ติดตามการสนทนากับ @vicatcu ด้านล่างนี่เป็นการแนะนำว่าอาจมีพื้นที่การออกแบบในวงจร ใครรู้ว่ามีอะไรอีกที่สามารถถือ Q1 ในตำแหน่ง 'เปิด'?

แผ่นข้อมูล OP-AMP 741

ปรับปรุง # 3: การใช้พอยน์เตอร์ที่ได้รับบางอย่างทำให้ฉันสามารถสร้างแบบจำลองการทำงานของวงจรได้ ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

วงจรด้านบนมีเทอร์มิสเตอร์ 'เย็น' และอื่น ๆ นอกเหนือจากกระแสรั่วไหลพัดลมเกือบจะเป็น 'ปิด'! วงจรด้านล่างแสดงเทอร์มิสเตอร์ 'ร้อน' ด้วยความสะดวกสบาย 11.4V ในการขับขี่ เคล็ดลับในขณะนี้คือวิธีการบรรลุสิ่งนี้โดยใช้แหล่งพลังงานเดียว! ฉันตั้งใจจะใช้ชุดไฟ 12V เดียวเพื่อขับวงจร วงจรเหล่านี้มีเสบียงคู่ ฉันพยายามจำลองด้วยตัวแบ่งแรงดันเพื่อแยกแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดียวอย่างไรก็ตามเมื่อเทอร์มิสเตอร์ลดลงเมื่อ 'ร้อน' มันจะลากแรงดันไฟฟ้าข้ามวงจรไปที่ประมาณ 2V และพัดลมจะได้ประมาณ 0.8V ไม่ 'เปิด' อย่างแน่นอน ฉันมี power pack 9V สำรองบางส่วนดังนั้นสามารถใช้ 12V และแพ็ค 9V เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรในการตั้งค่าด้านบน แต่ถ้าฉันสามารถออกไปกับแหล่งเดียวนั่นจะเหมาะ

UPDATE # 4: นี่คือพล็อตคร่าวๆของความต้านทานเทอร์มิสเตอร์เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง (เป็นองศาเซลเซียส) เทอร์มิสเตอร์ Vs แผนภูมิอุณหภูมิ

operational-amplifier temperature thermistor

— Andrew Heath
แหล่งที่มา

และแน่นอนคุณได้ปรับค่า pot และตรวจสอบค่า resisters ทั้งหมดด้วย ohm meter หรือไม่?

— เคนนี

แรงดันไฟฟ้าในพิน 2, 3 และ 6 ของ op-amp คืออะไร?

การใช้ไดโอดแทนพัดลมเป็นสิ่งที่ผิดที่ต้องทำ ใช้ตัวต้านทานแทน นั่นเป็นสาเหตุที่แรงดันไฟฟ้าที่พัดลมไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักระหว่างการจำลองทั้งสองทำงาน

@ AndrewHeath ฉันคิดว่า clabaccio มีคำตอบที่เหลืออยู่ ในการทดสอบข้อเสนอแนะของคุณให้เปิดเพาเวอร์แอมป์สหกรณ์เพียง +15v ขณะที่เก็บทุกอย่างไว้ที่ + 12v

@clabacchio - ขอบคุณที่เพิ่มลิงค์ไปยังแผ่นข้อมูล 741 ฉันมักจะเพิ่มลิงก์ไปยังเอกสารข้อมูลของชิ้นส่วนที่แปลกใหม่ด้วยตัวเอง แต่ฉันไม่แน่ใจว่าจำเป็นจริงๆสำหรับชิ้นส่วนสินค้าโภคภัณฑ์เช่น 741 คุณไม่ได้เพิ่มเอกสารข้อมูลทางเทคนิคสำหรับตัวต้านทานเช่นกันใช่ไหม

— stevenvh

คำตอบ:

ฉันจะเพิ่มคำแนะนำสำหรับการออกแบบ:

คุณกำลังใช้ 741 OP-AMP ซึ่งไม่ใช่ทางรถไฟต่อรถไฟและคุณใช้มันเพื่อขับฐานของทรานซิสเตอร์: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเอาต์พุตของ 741 สูงมันจะอยู่ที่ Vcc - 1V นั้นเพียงพอที่จะให้ทรานซิสเตอร์ทำงาน ฉันขอแนะนำให้ใช้ OPAMP แบบรางต่อรถไฟหรือเพิ่มความต้านทานเล็กน้อยกับอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์เพื่อ จำกัด กระแสเมื่ออินพุทสูง (อาจดีกว่าเพราะคุณใช้พัดลมที่ความเร็วช้าลง แต่ยังคงความเย็น)
เมื่อออกแบบด้วยเซ็นเซอร์เช่น photoresistor หรือเทอร์มิสเตอร์คุณควรรู้ค่าที่อุณหภูมิห้องของเซ็นเซอร์เหล่านี้ก่อนแล้วจึงเลือกโพเทนชิออมิเตอร์ที่ใหญ่กว่าเพื่อจำลองพฤติกรรมของเซ็นเซอร์นี้และตรวจสอบว่าวงจรทำงานหรือไม่

UPDATE : จากแผ่นข้อมูลแกว่งแรงดันไฟฟ้าทั่วไปคือ 13-14 V (คุณสามารถวัดค่าสูงสุดที่แน่นอนเพียงวัดแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวเชิงบวก) และโดยการออกแบบการสูญเสียในช่วงมีแนวโน้มมากขึ้นในรางบนเพราะ ขั้นตอนการส่งออกมี ${V_{CE}}^{sat} + {V_{BE}^{ON}} \simeq 0.2 + 0.6 \simeq 0.8 V$ .

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

ปรับปรุง 2 : ตอนนี้ฉันเห็นว่าคุณกำลังเปิดวงจรที่ + 12V / 0V นั่นไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนที่ระบุไว้สำหรับ 741 OPAMP: มันต้องใช้รางคู่ $\pm 15V$ แก้ไขสิ่งนี้เป็นสิ่งแรก

คุณสามารถเห็นได้ว่า OPAMP ของคุณกำลังส่งออก 10 V แทน 12 และ 1.2V แทน 0; ครั้งแรกที่มีการลดลงของตัวต้านทานทำให้ทรานซิสเตอร์เปิดอยู่เสมอในขณะที่คุณสามารถเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าฐานเป็น 11V พอที่จะเก็บไว้ใน

และ ... ทำไมคุณถึงใช้ไดโอดเพื่อจำลองแฟน ??? ดูเหมือนว่าภาระที่แตกต่างกันมาก

อัปเดตเป็นอัปเดต:

ฉันดีใจที่มันใช้งานได้อย่างน้อยที่สุดการจำลองสถานการณ์: อย่างไรก็ตามคุณยังคงใช้การจ่ายรางเดี่ยว (+12: 0, +15: 0) 741 ต้องการ 15: -15 ดังนั้นสิ่งที่ดีที่สุดที่จะทำคือการเปลี่ยน OpAmp มันไม่แพงเลยและคุณสามารถใช้ rail-to-rail (อีกครั้ง) ซึ่งจะดีกว่าสำหรับแอพพลิเคชั่นการจ่ายไฟเดี่ยวถึง 3.3V หากคุณต้องการ หรือสำหรับกรณีของคุณ +12 หรือ +5

นี่คือตัวเลือกที่นี่มีมากมายคุณต้องเลือกโดยขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งานของคุณเป็นหลัก สำหรับตัวจำลองคุณยังสามารถค้นหาตัวเลือกมากมาย

— clabacchio
แหล่งที่มา

การเปลี่ยนตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบัน R5 ช่วยให้ทรานซิสเตอร์มีอคติได้หรือไม่?

— Andrew Heath

ฉันไม่คิดอย่างนั้นเพราะเมื่อเอาท์พุทของ OP-AMP สูงถ้าทรานซิสเตอร์ไม่ได้ปิดอย่างสมบูรณ์จะดูดซับกระแสเล็กน้อยที่ดึงฐานของทรานซิสเตอร์ขึ้นมา แต่มันเป็นผลที่อ่อนแอและอาจไม่เพียงพอที่จะ ปิด

— clabacchio

คุณสามารถให้ตัวอย่างของสิ่งที่คุณอธิบาย (เช่นคุณจะเปลี่ยนวงจรโดยใช้ op-amp รถไฟไปยังรถไฟได้อย่างไร)

— Andrew Heath

ฉันคิดว่าฉันรู้ว่าคุณหมายถึงอะไร แต่ฉันต้องการข้อมูลเพิ่มเติม - เช่นคำแนะนำเกี่ยวกับ op-amp ที่ฉันควรใช้ ฉันได้รับ 741 จากวงจรดั้งเดิมฉันไม่ได้ใช้ op-amps ที่แตกต่างกันทั้งหมด ฉันคิดว่าฉันควรจะสามารถ 'plug and play' ทางเลือกที่เหมาะสมในการออกแบบวงจรปัจจุบันและเป็นระบบทั้งหมดไป! โปรดให้ความคิดด้วยหากคุณคิดว่าทรานซิสเตอร์ควรเปลี่ยนเช่นกัน

— Andrew Heath

@AndrewHeath คุณสามารถค้นหา OPAMPS ได้หลายวิธี (ตรวจสอบคำตอบ): สิ่งที่คุณต้องการคือ Rail to Rail แรงดันไฟฟ้า 12V ช่วง (คุณจะพบกับช่วงที่แตกต่างกันมากมายเพียงแค่ตรวจสอบว่าอยู่ในช่วงใด) และไม่ต้องกังวลเรื่องความเร็วและ ปัจจุบันเนื่องจากแอปพลิเคชันของคุณไม่มีข้อกำหนดเฉพาะ

— clabacchio

สิ่งที่คุณได้มาที่นี่เป็นเพียงเครื่องมือเปรียบเทียบที่ขับฐาน PNP BJT

คำอธิบายที่ง่ายคือพัดลมควรเปิดเมื่อ BJT เห็น "ต่ำ" จากตัวเปรียบเทียบและปิดเมื่อ BJT เห็น "สูง" จากตัวเปรียบเทียบ

ตัวเปรียบเทียบเอาท์พุท "ต่ำ" เมื่อแรงดันไฟฟ้าขั้วลบ (ขา 2) อยู่เหนือแรงดันขั้วบวก (ขา 3) แรงดันไฟฟ้าและ "สูง" เมื่อแรงดันขั้วบวกอยู่เหนือแรงดันขั้วบวก

R3 และ R4 สร้างตัวแบ่งแรงดันที่ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าบนขั้วลบเป็นค่าคงที่ ด้วย R3 และ R4 ทั้งสองค่า 10kOhm แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วลบจะเป็น Vcc / 2

ในทำนองเดียวกัน R2 และ R1 (เทอร์มิสเตอร์) ในรูปแบบของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกบวกและแรงดันไฟฟ้านั้นจะแปรผันตามอุณหภูมิ

ปรับปรุง โดยสรุป:

แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วลบคือ: Vcc * R4 / ( R3 + R4 )
แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกคือ: Vcc * R1 / ( R1 + R2 )
พัดลมเปิดเมื่อ: R1 < R4 * R2 / R3

— vicatcu
แหล่งที่มา

ข้อเสนอแนะในเชิงบวกคืออะไร? การตอบรับเชิงบวกเพื่อสร้าง hysteresis อาจเป็นความคิดที่ดีในแอปพลิเคชันนี้ แต่ฉันไม่เห็นในวงจรที่เสนอ

— โฟตอน

@Photon ฉันไม่ได้บอกว่าข้อเสนอแนะในเชิงบวกเป็นสิ่งที่ไม่ดีเพียงหนึ่งในจุดเด่นของการกำหนดค่าเปรียบเทียบ

— vicatcu

@Photon บนความคิดที่สองที่คุณพูดถูกไม่มีข้อเสนอแนะในเชิงบวกในวงจรนี้โดยเฉพาะ

— vicatcu

พวกคุณคิดว่าการลดค่า R2 (พูดกับ 8.2K) จะช่วยให้ไบอัส + อินพุตนั้นเมื่อเทอร์มิสเตอร์เย็นหรือเย็นและรอบเครื่องหมาย 10K จะช่วยให้แน่ใจว่าพัดลมปิดอยู่หรือไม่

— Andrew Heath

@AndrewHeath มันทั้งหมดขึ้นอยู่กับความต้านทานที่วัดได้ของเทอร์มิสเตอร์ของคุณ ...

— vicatcu

ด้วยการใช้คำแนะนำและข้อมูลที่ผู้คนให้ฉันฉันได้ทำลายวงจรและใช้ LM339 Op-Amp ซึ่งเป็น Op-amp-rail-rail เนื่องจากมันมี 4 แอมป์ในหนึ่งแพ็คเกจฉันจึงได้เพิ่มพัดลมเพิ่มเติมและอื่น ๆ เพื่อชมการระบายความร้อน นี่คือวงจร:

ปิดพัดลม