Problema con comparatore LM393

Ho una grandezza acquisita da un sensore che devo controllare in modo che non superi una certa soglia. Utilizzo quindi un LM393 per comparare il segnale proveniente dal sensore con una tensione fissa. Quando il comparatore commuta, deve rimanere commutato anche se il segnale d'ingresso torna basso. Sar=E0 un micro a sbloccare questo meccanismo di trigger.

Ecco quello che ho pensato:

Dopo un buffer, il segnale proveniente dal sensore viene "miscelato" con la +5V (con il partitore 8.2k/33k) in modo che, anche se la tensione in ingresso fosse zero, avrei sul negativo del comparatore almeno +1V. In teoria, se la tensione sul - supera la tensione sul +, i due comparatori scattano. Subito dopo la commutazione, sul + avrei una tensione bassa (la saturazione dell'uscita pi=F9 la caduta del diodo schottky), sicuramente meno di 1V. Quindi anche se il segnale di blocco (l'open collector di uno dei due comparatori) va a spegnere la macchina che mi genera la tensione sul generatore, quindi anche se tale tensione va a zero, i due comparatori rimangono triggerati. Con un segnale di sblocco proveniente dal micro, posso sbloccare i trigger e riarmarli.

In linea teorica dovrebbe funzionare ed anche qualche semplice simulazione mi d=E0 ragione. Ho per=F2 due problemi.

Il primo =E8 che, non appena tocco con il puntale di un tester, il + di uno dei comparatori, anche se la tensione d'ingresso =E8 molto bassa, il comparatore commuta! Cosa pu=F2 c'entrare il toccare con il puntale? Se con il puntale rimango sul pin e faccio riarmare il trigger, funziona. Il problema =E8 proprio la fase del tocco... boh!

Il secondo problema =E8 che il comparatore commuta non esattamente alla tensione presente sul +. Metto una tensione di 4.15V sul + e faccio aumentare piano piano il segnale d'ingresso. Vedo che il comparatore commuta non esattamente quando sul - c'=E8 4.15V, ma quando c'=E8 3.9V!! Perch=E8 dovrebbe fare cos=EC?

Ho provato a sostituire l'LM393, ma entrambi i problemi rimangono. Qualcuno mi sa dare qualche consiglio?

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pozz
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Scusate, il circuio: [FIDOCAD] MC 105 50 0 0 580 MC 105 90 0 0 580 MC 110 80 0 0 200 LI 130 80 130 95 LI 125 80 130 80 LI 105 90 105 80 LI 105 80 110 80 LI 105 90 100 90 LI 100 90 100 50 LI 100 50 105 50 LI 105 100 95 100 LI 95 100 95 60 LI 95 60 105 60 SA 105 90 MC 140 80 1 0 080 LI 140 90 140 95 SA 130 95 MC 140 80 3 0 010 LI 155 95 130 95 SA 140 95 TY 150 90 5 3 0 0 0 * Al micro TY 130 50 5 3 0 0 0 * Blocco LI 130 55 155 55 LI 95 100 60 100 SA 100 90 SA 95 100 MC 60 105 1 0 080 LI 60 85 60 105 MC 60 115 0 0 040 MC 35 95 0 0 580 SA 60 100 LI 100 90 75 90 MC 80 110 0 0 300 MC 95 120 0 0 040 MC 80 110 1 0 080 LI 80 120 80 135 TY 75 140 5 3 90 0 0 * Sblocco LI 35 95 35 85 LI 35 85 60 85 MC 60 75 1 0 080 MC 60 75 3 0 010 SA 60 85 TY 70 85 5 3 0 0 0 * Soglia TY 15 100 5 3 0 0 0 * Sensore TY 45 110 5 3 0 0 0 * 8.2k TY 45 75 5 3 0 0 0 * 33k

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pozz

Mettere un semplice flip-flop dopo il comparatore?

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Massimo Ortolano

S=EC, in effetti ci sono parecchie altre soluzioni, tra cui quella che tu proponi. Per=F2 ormai lo stampato =E8 fatto e vorrei mantenere il costo del circuito molto basso.

E comunque rimane una necessit=E0 scientifica: capire e dimostrare perch=E8 quel circuito non dovrebbe funzionare o perch=E8 funziona nel modo che ho potuto verificare sul campo piuttosto che come ho visto in simulazione.

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pozz

Non ho guardato in dettaglio il circuito, ma mi permetto comunque una piccola osservazione. Hai fatto attenzione all'intervallo di modo comune ammesso sugli ingressi del LM393? Il rischio =E8 che se ti avvicini troppo alla tensione di alimentazione sugli ingressi, il comparatore inizia a non comparare pi=F9. In alcuni casi (ma non ho mai provato con un LM393), ho trovato dei dispositivi che si comportavano in maniera *esattamente contraria* a quanto uno si aspetterebbe, se il modo comune non viene rispettato.

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Darwin

E comunque rimane una necessità scientifica: capire e dimostrare perchè quel circuito non dovrebbe funzionare o perchè funziona nel modo che ho potuto verificare sul campo piuttosto che come ho visto in simulazione.

Dal disegno da te allegato, io vedo che il primo blocco è un comparatore con isteresi e che gli altri comparatori non servono praticamente a nulla.

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Massimo Ortolano

e con

In realt=E0 ho solo un buffer per il segnale proveniente dal sensore e due comparatori "in parallelo" che funzionano nello stesso modo. Solo uno dei due ha un diodo di retroazione positiva per fargli fare da trigger di schmidt.

Mi sono accorto dell'errore in figura. Il primo =E8 un buffer, la retroazione =E8 quindi negativa e non positiva. [FIDOCAD] MC 105 50 0 0 580 MC 105 90 0 0 580 MC 110 80 0 0 200 LI 130 80 130 95 LI 125 80 130 80 LI 105 90 105 80 LI 105 80 110 80 LI 105 90 100 90 LI 100 90 100 50 LI 100 50 105 50 LI 105 100 95 100 LI 95 100 95 60 LI 95 60 105 60 SA 105 90 MC 140 80 1 0 080 LI 140 90 140 95 SA 130 95 MC 140 80 3 0 010 LI 155 95 130 95 SA 140 95 TY 150 90 5 3 0 0 0 * Al micro TY 130 50 5 3 0 0 0 * Blocco LI 130 55 155 55 LI 95 100 60 100 SA 100 90 SA 95 100 MC 35 95 0 0 580 SA 60 100 LI 100 90 75 90 MC 80 110 0 0 300 MC 95 120 0 0 040 MC 80 110 1 0 080 LI 80 120 80 135 TY 75 140 5 3 90 0 0 * Sblocco MC 60 75 1 0 080 MC 60 75 3 0 010 SA 60 85 TY 70 85 5 3 0 0 0 * Soglia TY 45 75 5 3 0 0 0 * 33k LI 35 105 15 105 LI 35 105 35 115 MC 60 130 0 0 040 MC 60 120 1 0 080 LI 60 85 60 120 LI 35 115 60 115 SA 60 115 TY 45 120 5 3 0 0 0 * 8.2k SA 35 105 TY 15 90 5 3 0 0 0 * Sensore

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pozz

Parla di un Input common-mode voltage range variabile da 0V a Vcc-1.5V. Quindi siccome Vcc nel mio caso =E8 5V, avrei un modo comune massimo di

3.5V. In effettivo sono fuori range...

Far=F2 qualche prova con una tensione di 2.5V e vi far=F2 sapere.

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pozz

con

In realtà ho solo un buffer per il segnale proveniente dal sensore e due comparatori "in parallelo" che funzionano nello stesso modo.

In questo caso, allora, non servono a nulla le due resistenze da 33 kohm e da 8.2 kohm. All'inizio dicevi che la loro funzione era quella di "miscelare" alla tensione del sensore i 5 V di alimentazione, ma come le hai messe tu non fanno niente.

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Massimo Ortolano

Il giorno Mon, 26 Oct 2009 04:19:09 -0700 (PDT), pozz ha scritto:

Il puntale non è a capacità nulla, probabilmente basta quella piccola capacità a fare scattare il tutto. Prova a mettere un condensatore da 1nF ceramico tra il punto dove metti il puntale e 0V.

Perchè il 393 è un comparatore pensato per lavorare con tensioni vicino a 0V piuttosto che a Vcc, difatti ha ingressi con transistors pnp che invece lavorano male se ti avvicini a Vcc.

formatting link

Se guardi qi a pag.2 vedi lo schema con i pnp e a pag.3 dice: Input Common Mode Voltage Range VI(R)

0 to VCC-1.5 0 to VCC-2 (0-70C°)

Quindi lo fai lavorare male.

Poi non posso che ribadire il consiglio che ti hanno già dato. Meglio usare un flip-flop o al limite farsi un flip-flop usando due comparatori.

Comunque sia l'accrocco che hai pensato non può funzionare bene.

-- ciao Stefano

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SB

no a 0V

avorano

Esatto.

ratori.

Sottoscrivo anch'io. Ne approfitto ancora una volta per ribadire che bisogna fare attenzione a fidarsi troppo dei simulatori (cit. Franco: "per utilizzare un simulatore circuitale, bisogna conoscere l'elettronica meglio di lui"). La buona vecchia basetta millefori =E8 ancora un ottimo sistema per fare prove molto rapidamente senza stare l=EC a tirare gi=F9 uno stampato.

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Darwin

e

hai

Perch=E8 dici questo? La tensione sul - dei comparatori =E8 V- =3D R1/(R1+R2)*Vcc + R2/(R1+R2)*Vi In pratica la Vi viene scalata di un fattore pari a R2/(R1+R2) e sommata ad una percentuale R1/(R1+R2) di Vcc. In questo modo se Vi fosse pari a 0V (e questo capita quando il comparatore scatta ed attiva il blocco del sistema) avrei comunque una V-=3DR1/ (R1+R2)*Vcc che, nel mio caso, =E8 circa 1V.

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pozz

capacit=E0 a

l

E quanto pu=F2 essere una capacit=E0 di un puntale? Ho anche provato a toccare con il puntale non inserito, dall'altra parte, nel tester. Prover=F2 ad aggiungere la capacit=E0 come mi hai detto.

no a 0V [...]

Questa =E8 stata una mia ignoranza, non pensavo proprio che un comparatore avesse un range molto limitato per il modo comune. Vabb=E8, potrei risolvere alimentando l'LM393 a 12V, tanto non arriverei mai a 10V. Comunque prover=F2 a tenere le soglie pi=F9 basse e a vedere se funziona.

Il problema =E8 che il tempo di intervento del blocco deve essere rapidissimo. E' per questo che avevo pensato ad un singolo stadio di un comparatore. Meglio di cos=EC penso non si possa fare in termini di velocit=E0. Inoltre un flip-flop =E8 digitale, mentre a me serve una comparazione analogica.

Ti va di postare uno schema?

Per=F2 se mi accontento di stare sotto i Vcc-2V dovrebbe funzionare, no?

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pozz

Il giorno Mon, 26 Oct 2009 05:54:34 -0700 (PDT), pozz ha scritto:

Dipende da quanto è critico il circuito di ingresso, il puntale avrà comunque una capacità. Per esempio una sonda di un oscilloscopio è ~10-20pF, un tester forse di più.

Alimentarlo a una tensione più alta può essere la soluzione.

Vado abbastanza di fretta, oggi pom sono fuori.

Comunque qui ci sono un sacco di esempi con comparatori, tra cui dei circuiti flip fliop S/R

formatting link

Ho scritto accrocco proprio perchè non mi piace come soluzione circuitale a parte il CMVR dei comparatori.

Il mio consiglio è di ripernsarlo, magari usando una logica flip flop S-R.

-- ciao Stefano

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SB

Per come hai disegnato il circuito V- = Vi: controlla bene il disegno fatto con Fidocad.

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Massimo Ortolano

prove molto rapidamente senza stare lì a tirare giù uno stampato.

Quoto! E spesso si impara molto di più che da una simulazione...

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Massimo Ortolano

comunque

i pi=F9.

In effetti aggiungendo una capacit=E0 da 1nF la situazione sembra migliorare. Ma come fare per renderlo meno critico? Non mi preoccupo del tester che, durante il funzionamento, ovviamente non verr=E0 usato. Pi=F9 che altro non vorrei che qualche capacit=E0 parassit=E0 (dovuta a polvere, umidit=E0 o altro) possa far scattare involontariamente il comparatore. Tra l'altro =E8 strano che il comportamento sia diverso tra i due ingressi. Toccando il

  • il comparatore commuta, toccando il - non succede nulla. Forse dipende dalla differenza tra lo stadio d'uscita dei due buffer che utilizzo per l'ingresso e per la soglia.

uiti

Beh, in realt=E0 =E8 un semplice trigger di schmidt, pi=F9 o meno come faccio io. In retroazione, invece di avere un resistenza (che ha lo scopo di cambiare la soglia di commutazione all'attivazione dell'uscita) ho un diodo (che ha lo stesso scopo). Non trovi?

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pozz

atto

Hai ragione, scusatemi... [FIDOCAD] MC 130 50 0 0 580 MC 130 90 0 0 580 MC 135 80 0 0 200 LI 155 80 155 95 LI 150 80 155 80 LI 130 90 130 80 LI 130 80 135 80 LI 130 90 125 90 LI 125 90 125 50 LI 125 50 130 50 LI 130 100 120 100 LI 120 100 120 60 LI 120 60 130 60 SA 130 90 MC 165 80 1 0 080 LI 165 90 165 95 SA 155 95 MC 165 80 3 0 010 LI 180 95 155 95 SA 165 95 TY 175 90 5 3 0 0 0 * Al micro TY 155 50 5 3 0 0 0 * Blocco LI 155 55 180 55 LI 120 100 85 100 SA 125 90 SA 120 100 LI 125 90 100 90 MC 105 110 0 0 300 MC 120 120 0 0 040 MC 105 110 1 0 080 LI 105 120 105 135 TY 100 140 5 3 90 0 0 * Sblocco MC 85 75 3 0 010 TY 95 85 5 3 0 0 0 * Soglia LI 85 85 85 100 SA 85 100 TY 20 90 5 3 0 0 0 * Sensore MC 40 95 0 0 580 LI 40 115 65 115 LI 65 100 65 115 SA 65 100 MC 80 100 2 0 080 LI 65 100 70 100 LI 80 100 85 100 TY 70 105 5 3 0 0 0 * 8.2k TY 70 80 5 3 0 0 0 * 33k MC 85 75 1 0 080 LI 40 105 40 115

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pozz

Da quel che racconti, mi viene da pensare che la tensione di soglia venga applicata al piedino non invertente del comparatore per mezzo di una resistenza elevata. Puoi completare il disegno?

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Massimo Ortolano

Se il buffer e` fatto con un 393, potrebbe non funzionare, in quanto il

393 non e` compensato per guadagno unitario.
--

Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
Reply to
Franco

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