运算放大器电路未按预期运行

电器工程 运算放大器 温度 热敏电阻
2022-01-19 09:41:14

在网上找到了一个应该完全按照我的要求做的电路(控制冷却风扇),但它一直处于“开启”状态。不确定原理图是否有错误,或者是否还有其他我错过的东西。

如果热敏电阻“冷”,则风扇应关闭。当它加热时,风扇应该打开。目前风扇一直开着。我已经仔细检查了我的接线等,并确定我有它的图片。我已将 R4 替换为 10K 微调器,以允许调整温度触发器。

下面是电路图: 电路原理图

这是我正在工作的文章

更新: 做了一个模拟(使用 Qucs)来看看电路应该如何表现。我使用了我用万用表测量的电阻器的实际值(见下面的讨论)。这是一个屏幕截图:

在此处输入图像描述 (注意:我在零件箱中找不到风扇,所以我插入了一个二极管来实现效果)

运算放大器是否存在导致电压电平混乱的终端问题?它是全新的,但并不是说它没有被静电破坏。

另一个更新: 决定使用 Qucs 看看如果热敏电阻被“加热”,电路可能会做什么。随机选择 R1 的值,它得出了这样的结论: 在此处输入图像描述 该模拟显示运算放大器偏置发生变化以产生“低”输出,但是,Q1 的基极仍然很高,导致风扇下降约 2.4V。对于那些在下面与@vicatcu 对话的人来说,这表明电路中可能存在设计底线。任何人都知道还有什么可以将 Q1 保持在“ON”位置?

741 运算放大器数据表

更新#3: 使用给出的一些指针,我设法对电路进行了工作模拟。 在此处输入图像描述

顶部电路是热敏电阻“冷”,除了漏电流外,风扇实际上是“关闭”的!底部电路显示热敏电阻“热”,舒适的 11.4V 驱动它。现在的诀窍是如何使用单一电源实现这一目标!我打算使用单个 12V 电源组来驱动电路。这些电路具有双电源。我尝试使用分压器进行模拟,以将电压从单个电源中分离出来,但是,当热敏电阻在“热”时下降时,它会将电路上的电压拖至约 2V,而风扇则获得约 0.8V。不完全是“开”。我确实有一些备用的 9V 电源组,因此可以使用 12V 和 9V 电源组为上述配置中的电路供电,但如果我可以使用单一电源,那将是理想的。

更新#4: 这是热敏电阻电阻随温度变化的粗略图(以摄氏度为单位) 热敏电阻与温度图表

3个回答

我想为设计添加一些建议:

  1. 您正在使用 741 OP-AMP,它不是轨到轨的,并且您正在使用它来驱动晶体管的基极:发生的情况是,当 741 的输出为高时,它将处于大约 Vcc - 1V,足以让晶体管保持开启状态。我建议使用轨到轨 OPAMP 或在晶体管的发射极上添加一个小电阻,以在输入高时限制电流(可能会更好,因为您将风扇保持在较慢的速度但仍在冷却)。

  2. 在使用传感器(例如光敏电阻或热敏电阻)进行设计时,最好先了解这些传感器在室温下的值,然后选择一个更大的电位器来模拟该传感器的行为,并检查电路是否正常工作。

更新:从数据表来看,典型电压摆幅为 13-14 V(您可以仅测量正饱和电压即可测量精确的最大值),并且通过设计,该范围内的损耗往往更多地位于上轨,因为输出级有一个VCEsat+VBEON0.2+0.60.8V.

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

更新 2:现在我看到您以 +12V / 0V 为电路供电,这不是为 741 OPAMP 指定的确切电源电压:它需要双轨,±15V首先解决这个问题。

您可以看到您的 OPAMP 输出 10 V 而不是 12,输出 1.2V 而不是 0;首先,随着电阻器的压降,使晶体管始终处于开启状态,正如您所看到的,基极电压为 11V,足以使其保持开启状态。

还有……为什么要用二极管来模拟风扇???似乎是完全不同的负载。

更新更新:

我很高兴它可以工作,至少是模拟:但是,您仍在使用单轨电源(+12:0,+15:0)。741 想要 +15:-15,所以最好的办法是改变 OPAMP它根本不贵,您可以(再次)使用轨到轨,这对于单电源应用来说更好,如果需要,可以低至 3.3V;或者,对于您的情况,+12 或 +5。

是一个选项,这里有很多,您只需要根据您的目的的可用性进行选择。对于模拟器,您还可以找到许多选项。

你在这里得到的基本上是一个驱动 PNP BJT 基极的比较器。

一个简单的解释是,当 BJT 从比较器看到“低”时,风扇应该打开,当 BJT 从比较器看到“高”时,风扇应该关闭。

当负端(引脚 2)电压高于正端(引脚 3)电压时,比较器输出“低”,当正端电压高于负端电压时,比较器输出“高”。

R3 和 R4 构成一个分压器,将负端电压设置为固定值。R3 和 R4 的值为 10kOhm,负端电压将为 Vcc/2。

同样,R2 和 R1(热敏电阻)形成一个分压器,用于设置正极端子上的电压,因此该电压会随温度而变化。


更新 总结:

  • 负端电压为:Vcc * R4 / ( R3 + R4 )
  • 正端电压为:Vcc * R1 / ( R1 + R2 )
  • 风扇在以下情况下打开:R1 < R4 * R2 / R3

使用人们给我的建议和信息,我修改了电路并使用了一个 LM339 运算放大器,它是一个轨到轨运算放大器。由于它在一个封装中有 4 安培,我添加了额外的风扇等来补充冷却。以下是电路:

风扇关闭 风扇关闭

风扇开 风扇开

风扇开启 - 使用所有 4 个运算放大器 风扇开启 - 使用所有 4 个运算放大器