Tarvitsen kytkennässä joko tuplakomparaattoria tai tuplaoperaatiovahvistinta komparaattoriksi kytkettynä.
Toivomuksena olisi mahdollisimman suuri input -impedanssi, eli ei saa juurikaan ottaa EIKÄ antaa virtaa input -nastasta / input -nastaan.
Input -nastaan nimittäin tulee kondensaattorin toinen pää, ja toinen maatasoon.
Eli jos komparaattori antaa virtaa input -nastasta ulos, se ei-toivotusti lataa em. kondensaattoria !
Eli komparaattori olisi parempi, mutta jos niitä ei (kohtuuhinnalla ja helpolla satavuudella) löydy riittävän suurella input -impedanssilla, niin sitten operaatiovahvistin.
Kuvittelin voivani väärinkäyttää Schmitt trigger -inputilla olevaa NAND -porttia tässä, mutta kun luin datasheetin, niin enpä voikaan !
Eli aluksi ole mielessä 7413:n käyttö (= dual 4-input NAND, Schmitt trigger -input),
mutta datasheet paljasti jotain ei-toivottua:
kytkennässäni kondensaattori latautuisi ei-toivotusti tuon 7413:n input -nastan kautta joko 4k tai 20k vastuksen kautta (siis 7413:n kytkennän sisäisiä vastuksia !).
Ei hyvä!
Joten tuplakomparaattori olisi parempi, samalla pääsen itse asettamaan sekä alemman että ylemmän jännitetason.
Yksikin komparaattori saattaisi riittää, mutta silloin pitäisi tehdä positiivinen takaisinkytkentä hystereesin aikaansaamiseksi, ettei piiri ala ei -toivotusti värähdellä.
Mutta tuossa positiivisessa takaisinkytkennässä saattaa tulla vastaan sama ongelma - takaisinkytkentävastuksen kautta tuo em. kondensaattori saattaa päästä latautumaa, ja tämä ei ole toivottu asia.
Tarkoitus on siis käyttää hyväksi RC -aikavakiota, ja vielä niin, että kondensattorin aikavakio latautuessa olisi n. 200 ms mutta purkautuessa n. 50 ms.
Jos kondensaattori olisi esim 1 µF, niin vastusarvot muodostuvat senverran isoksi, että em. komparaattorin pitää käytännössä vain "mitata" kondensaattorin jännitettä, eli komparaattorikytkentä ei saa ladata em. kondensaattoria, ja mielellään ei myöskään purkaa niin paljon, että aikavakio olennaisesti muuttuisi.
Eli mitä komparaattoripiiriä (tai sopivan puutteessa operaatiovahvistinpiiriä) suosittelette ?
Ja kumpi parempi: tuplakomparaattori, joista toinen vertaa alempaan ja toinen ylempään jännitetasoon (tasot esim 2 vastuksen jännitteenjakokytkennällä valittavissa), jolloin kummankin jännitetason pääsee itse valitsemaan, vaiko 1 komparaattori ja positiivinen takaisinkytkentä (voiko tätä jälkimmäistä edes toteuttaa niin, ettei takaisinkytkennän virta pääse lataamaan/purkamaan kondensaattoria) ?
Kytkennän idea:
Sisään: 2 digitaalisignaalia: D ja K
Ulos: 3 digitaalisignaalia: D ja K ja R.
Ulos tulevat D ja K ovat suoraan kopio sisäänmenevistä.
Entä R?
Kun D ja K ovat normaalikäytössä (jossa K ei koskaan ole muutamaa mikrosekuntia kauempaa yhtäjaksoisesti "1") niin R = aina 0.
Mutta kun D ja K ovat yhtäjaksoisesti "1" yli 200 ms, niin em. kondensaattori latautuu (ainakin lähes) täyteen.
Kun nämä 3 ehtoa täyttyvät yhtäaikaa:
1) D=0
2) K=0
3) kondensaattori on (ainakin lähes) täyteen latautunut
niin silloin R=1, kaikissa muissa tilanteissa R=0.
Tlia R=1 ei ole pysyvä, koska kun K=0 ja D=0, kondensaattoria silloin puretaan sellaisella virralla, että se tyhjenee n. 50 ms ajassa.
Jos em. 7413 ei aiheuttaisi ei-toivottua kondensaattorin latautumista input -nastan kautta, niin tuohon olisi riittänyt 1 hex inverter ja 1 dual 4-input Schmitt-trigger NAND.
Mutta ei-toivotun efektin välttämiseksi 1-2 komparaattoria lisää kytkentään...
Toivomuksena olisi mahdollisimman suuri input -impedanssi, eli ei saa juurikaan ottaa EIKÄ antaa virtaa input -nastasta / input -nastaan.
Input -nastaan nimittäin tulee kondensaattorin toinen pää, ja toinen maatasoon.
Eli jos komparaattori antaa virtaa input -nastasta ulos, se ei-toivotusti lataa em. kondensaattoria !
Eli komparaattori olisi parempi, mutta jos niitä ei (kohtuuhinnalla ja helpolla satavuudella) löydy riittävän suurella input -impedanssilla, niin sitten operaatiovahvistin.
Kuvittelin voivani väärinkäyttää Schmitt trigger -inputilla olevaa NAND -porttia tässä, mutta kun luin datasheetin, niin enpä voikaan !
Eli aluksi ole mielessä 7413:n käyttö (= dual 4-input NAND, Schmitt trigger -input),
mutta datasheet paljasti jotain ei-toivottua:
kytkennässäni kondensaattori latautuisi ei-toivotusti tuon 7413:n input -nastan kautta joko 4k tai 20k vastuksen kautta (siis 7413:n kytkennän sisäisiä vastuksia !).
Ei hyvä!
Joten tuplakomparaattori olisi parempi, samalla pääsen itse asettamaan sekä alemman että ylemmän jännitetason.
Yksikin komparaattori saattaisi riittää, mutta silloin pitäisi tehdä positiivinen takaisinkytkentä hystereesin aikaansaamiseksi, ettei piiri ala ei -toivotusti värähdellä.
Mutta tuossa positiivisessa takaisinkytkennässä saattaa tulla vastaan sama ongelma - takaisinkytkentävastuksen kautta tuo em. kondensaattori saattaa päästä latautumaa, ja tämä ei ole toivottu asia.
Tarkoitus on siis käyttää hyväksi RC -aikavakiota, ja vielä niin, että kondensattorin aikavakio latautuessa olisi n. 200 ms mutta purkautuessa n. 50 ms.
Jos kondensaattori olisi esim 1 µF, niin vastusarvot muodostuvat senverran isoksi, että em. komparaattorin pitää käytännössä vain "mitata" kondensaattorin jännitettä, eli komparaattorikytkentä ei saa ladata em. kondensaattoria, ja mielellään ei myöskään purkaa niin paljon, että aikavakio olennaisesti muuttuisi.
Eli mitä komparaattoripiiriä (tai sopivan puutteessa operaatiovahvistinpiiriä) suosittelette ?
Ja kumpi parempi: tuplakomparaattori, joista toinen vertaa alempaan ja toinen ylempään jännitetasoon (tasot esim 2 vastuksen jännitteenjakokytkennällä valittavissa), jolloin kummankin jännitetason pääsee itse valitsemaan, vaiko 1 komparaattori ja positiivinen takaisinkytkentä (voiko tätä jälkimmäistä edes toteuttaa niin, ettei takaisinkytkennän virta pääse lataamaan/purkamaan kondensaattoria) ?
Kytkennän idea:
Sisään: 2 digitaalisignaalia: D ja K
Ulos: 3 digitaalisignaalia: D ja K ja R.
Ulos tulevat D ja K ovat suoraan kopio sisäänmenevistä.
Entä R?
Kun D ja K ovat normaalikäytössä (jossa K ei koskaan ole muutamaa mikrosekuntia kauempaa yhtäjaksoisesti "1") niin R = aina 0.
Mutta kun D ja K ovat yhtäjaksoisesti "1" yli 200 ms, niin em. kondensaattori latautuu (ainakin lähes) täyteen.
Kun nämä 3 ehtoa täyttyvät yhtäaikaa:
1) D=0
2) K=0
3) kondensaattori on (ainakin lähes) täyteen latautunut
niin silloin R=1, kaikissa muissa tilanteissa R=0.
Tlia R=1 ei ole pysyvä, koska kun K=0 ja D=0, kondensaattoria silloin puretaan sellaisella virralla, että se tyhjenee n. 50 ms ajassa.
Jos em. 7413 ei aiheuttaisi ei-toivottua kondensaattorin latautumista input -nastan kautta, niin tuohon olisi riittänyt 1 hex inverter ja 1 dual 4-input Schmitt-trigger NAND.
Mutta ei-toivotun efektin välttämiseksi 1-2 komparaattoria lisää kytkentään...
Vastaukset 6
Vanhimmat
Eli jänniteseurain-aste ennen sitä komparaattoria. Yksinkertaisuudessaan opari, jonka sisäänmenoon signaali, ja -sisäänmeno saman asteen lähtöön. Ei vahvista, mutta input-impedanssi on suuri.
Pitäisiköhän laittaa tuttu 555 hommiin ?
Tuossa ajastinpiirissähän on 2 operaatiovahvistinta komparaattorina, D-kiikku, ja (tässä lähes hyödytön) lähtötransistori - no voihan siihen kytkeä vaikka merkkivaloksi LEDin etuvastuksineen, kun ei sillä tässä ole muuta käyttöä.
Datalehden mukaan nastojen 2 ja 6 (TRIGGER, TRESHOLD) max. yhteisvirta on 2,3 µA (jos molempien virrat ovat samaan suuntaan).
Jos piiri sietää jopa 15 V käyttöjännitteen (omassa kytkennässäni vain 5V käytössä) , tästä ohmin lailla laskettuna jos kytkee 55:n nastat 2 ja 6 yhteen, yhteisresistanssi ainakin luokkaa 6 MΩ.
jos kondensaattorin latauksessa on esim. 100 KΩ, niin tuo 6 MΩ alkaa olla riittävästi, ettei häiritse kytkennän toimintaa.
Ei osaa sanoa kun ei tiedä mikä sampo on työn alla.
itse rakensin hakepolton ajastimet 555 ympärille ja siinäpä se on naputtanut jo kymmenen vuotta ilman vaivoja.
Ota jokin cmos-logiikkasarja käyttöön, niin saat vuotovirrat paljon pienemmiksi. Esim. 4000-sarjan logiikalla. Korvaamalla 7413-piiri 74LS13-piirillä voisi myös toimia. Ulostuloon voi sitten joutua rakentaa vähän vahvistusta, esim. kytkemällä yhteen ylijäävät NAND-logiikat.
Tässä kytkentäkaavio.
JOS PC:ltä tulee vain 2 lähtöä, mutta atmel avr:n ohjelmointiin tarvitaan
3 PC:n ohjaamaa signaalia (MOSI, SCK, RESET), tämä kytkentä generoi RESET -signaalin monitoroimalla D ja K -signaaleja (D menee myös -> MOSI; K menee myös -> SCK).
Normaalisti K on 1 vain lyhyen hetken (tämä kellottaa D -signaalin avr:lle).
JOS D=1 JA K=1 yli 250 ms, silloin C1 latautuu, ja kun nyt asetetaan D=0 JA K=0, niin Reset asettuu tilaan 1 noin 50 ms ajaksi, sitten takaisin tilaan 0 kun C1 on purkautunut alle alemman vertailujännitteen.
NE555 muodostaa itse piirin sisäisellä jänmnitteenjaolla vertailujännitteet seuraavasti:
ylempi vertailujännite: 0.67 * NE555:n käyttöjännite.
alempi vertailujännite: 0.33 * NE555:n käyttöjännite.
kytkentäkaavio:
http://i.imgur.com/lNPiURM.png
Viimeiseksi tehtäväksi jää laskea oikeat vastusarvot, kun C1 = 1 µF (suositellaan polyesterikondensaattoria, vuotaa vähemmän kuin elko).
Niin, signaaleiden D ja K syöttö PC:ltä:
Looginen 1 = vähintään 3.2 V, I(source) = 2 mA
Looginen 0 = enintään 0.6 V, I(sink) = 2 mA
Jos kytkentää syötetään USB -porttiin liitetyltä muunnoskaapelilta (USB-RS232TTL), niin kytkennän max. sallittu virrankulutus on 75 mA, ja jännite pitäisi olla >= 4.25 V (riippuu syöttävästä PC:stä).
mikä merkitys siis on 74xx vs. 74LSxx vs. 40xx ?
Itse kaavailin kytkentään näitä:
IC1: 7404 Hex inverter
IC2: Triple 3-Input AND
IC3: NE555 timer
C1: 1 µF polko
lähdöt syöttävät Atmel avr:n nastoja
D -> MOSI
K -> SCK
ja kytkentä itse tuottaa RESET -signaalin avr:lle, joka on aina muuten 0, paitsi siihen saadaan aikaan lyhyt 1 -pulssi kun:
ensin:
D=1 JA k=1 vähintään 250 ms
sitten:
D=0 ja K=0 vähintään 50 ms
Normaalisti K=1 enintään 50% ajasta ja enintään 2 ms kerralla, jolloin RESETin pitäisi pysyä koko ajan arvossa 0.
Laittaisin vaan painonapin resetille. Voihan sen tietysti viedä inverttereiden läpi. Parillinen määrä ei ainakaan haittaa toimintaa.