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OPV Differenzverstärker oder doch Komparator (Schaltungstechnik)

verfasst von Seb, 09.02.2011, 13:47 Uhr

So es wird nun etwas ausführlicher. Ich fasse zusammen, um zu sehen, ob ich euch richtig verstanden habe:

In der genannten Schaltung wird der OPV so beschalten, dass er als Komparator arbeitet - erkennbar daran, dass der Rückkoppelwiderstand R4 auf den nichtinvertierenden Eingang des OPV zurückgeführt wird. Solch eine Schaltung wird auch als Schmitt-Trigger, oder Schwellwertschalter mit Hysterese genannt. Die Hysterese selbst kann über den Rückkoppelwiderstand R4 eingestellt werden.

Um auf den Schaltvorgang einzugehen, beleuchte ich verschiedene Zustände unter der Bedingung, dass der OPV wie ein Inverter arbeitet:

(1) Invertierende Eingang >= nichtinvertierende Eingang
 Ausgang steuert auf Ua min = hier ca. 0V

Die Spannung am invertierenden Eingang wird aber nur dann größer, wenn die Temperatur sinkt und der Widerstand des NTC größer wird.

(2) Invertierende Eingang <= nichtinvertierende Eingang
 Ausgang steuert auf Ua max = hier ca. 10,5V

Temperatur ist wieder gestiegen, Widerstand NTC wird kleiner, so auch die Spannung am invertierenden Eingang.

(3) Invertierende Eingang >= nichtinvertierende Eingang
 Ausgang steuert auf Ua min = hier ca. 0V

Temperatur fällt, Widerstand NTC wird größer, so auch die Spannung am invertierenden Eingang.

Der Temperaturschalter ist demnach zum Einschalten einer Kühlung zu gebrauchen, nicht aber um eine Regelstrecke vor Abkühlung auf einer bestimmten Temperatur zu halten. Eine mögliche Lösung wäre über eine einfach Transistorschaltung das Ausgangssignal des OPV negieren. Eine Andere wäre wohl den NTC und den Trimmer zu tauschen.

So viel zur Theorie. Praktisch interessiert mich, wie ich bei dieser Schaltung die Hysterese, Ein- und Ausschaltpunkte berechnen kann. Laut Datenblatt beträgt die Hysterese dieser Schaltung nur 1 Kelvin – dazu frage ich mich, wie ist es möglich diese auf z.B. 4 Kelvin (oder beliebig) zu erhöhen, wie wirkt dahingehend R4.

Als Beispiel könnte ich sagen, R des Temperaturfühlers sei bei 25°C genau 10K (Datenblatt). Das heißt, dass am invertierenden Eingang genau 2,5V anliegen. Demnach müsste ich am nichtinvertierenden Eingang über den Trimmer TR1 ebenfalls über den Spannungsteiler (einschließlich dem Rückkoppelwiderstand R4) eine Spannung von 2,5V einstellen. Sobald sich nun die Temperatur ändert, schaltet der OPV in eine seiner beiden Zustände. Eine möglichkeit der Betrachtung wurde bereits genannt, dass ich wiederum eine Fallunterscheidung machen sollte:

(1) [5V --- R1 + ((TR1 + R3) II R4) - GND (Ua min)]
(2) [5V an R1 II 10,5V an R4 (Ua max)] + TR1 + R3

Diverse Rechnungen ergeben wenig bis gar keinen Sinn. Habe auch mit MultiSim die Schaltung nachgebaut, mit dem Ergebnis, dass ich zwar bis zu einer Grenze über TR1 den Einschaltpunkt festlegen kann, der Ausschaltpunkt aber stets bei ca. 0V lag.

Stichwort Genauigkeit – prinzipiell möchte ich die Schaltung verstehen und auch berechnen können. Dazu fehlt mir jedoch eindeutig die Erfahrung.

Nun aber erstmal gut – bin gespannt auf die Threads.
Bitte berichtigt mich - ich denke da gibt es ein paar Kleinigkeiten ;o)
Grüße an alle Denker!