Schmitt trigger Dimensionierung

[Pukie]

Hallo alle miteinander,

ich habe folgendes problem. Ich möchte gerne einen Schmitt-trigger bauen, der mir bei 0.3V einschaltet und bei 10.5V abschaltet. Ich habe im Internet ein tutorial gefunden, mit dem ich meine Widerstände ausgelegt hab. In der Simulation funktioniert das ganze aber in der Realität nicht. Sind meine Widerstände vielleicht zu doof dimensioniert oder hab ich nen riesen denkfehler? Hier die Eckdaten:

- Vcc 13.8 V
- Komparator LM2903 (open collector, daher pull-up benötigt)
- Masse = 0 V

Könnt ihr einen Fehler an der Schaltung erkennen oder kennt ihr zufällig eine Vorgehensweise, die sowohl in der Theorie als auch in der Praxis sich bewährt hat, Formeln oder whatever.
Ich wäre natürlich auch über einen Schaltplan sehr dankbar, aber das wichtigste ist halt, dass ihr mir sagen könnt, wo mein Fehler ist.

Es ist eine Vorgabe, den LM2903 zu benutzen, ein OP ist nicht zulässig oder ein anderer Typ eines Comparators.

Jetzt zum hintergedanken:
Ich möchte gerne einen reversiblen Thermoschalter basteln, der bei einem entsprechend kritischen Wert auf 0V schaltet und bei einem normalen Wert wieder einschaltet. Ich brauche eine Hysterese. Der hierbei verwendete Thermofühler ist ein PTC, der bei einer Referenztemperatur von 120 Ohm ca. 1k hat und bei einer Veränderung um 5 Grad bereits einen exponentiellen Anstieg hat.
Bei 110 Grad = Einschaltpunkt liegt der Widerstand bei 128 Ohm
Bei 130 Grad = Ausschaltpunkt liegt der Widerstand bei 14,7 kOhm

Besten dank im voraus für eure Hilfe!

[shaun]

Theoretisch alles gut. Ein paar Messungen könnten helfen - was funktioniert in der Realität nicht?

[CowZ]

Hi,

was mich gerade wundert: Du schreibst im Post, dass du den LM2903 benutzen musst. In der Simulation verwendest du allerdings einen LM393...

Liegt vielleicht hier der Unterschied zur Realität?

Gruß, CowZ

[Gock]

Also meine Schmitttrigger sehen anders aus: An den Minuseingang kommt eigentlich die Offsetspannung (U-Teiler) und da wo Dein U-Teiler ist, kommt der Eingang dran. Darüber hinaus fehlt ein R in Reihe zum Pluseingang.
Wenn es so wie gezeichnet funktioniert, dann deshalb, weil Du den Offset und damit das Fenster mit einem Sinus hoch und runter fährst. Das finde ich persönlich schräg, auch wenn Du einen R weniger brauchst. Wnn Du es so machst, wie ich sage, dann kannst Du den Offset und die Hysterese unabhängig von einander verstellen.
Und ganz nebenbei ist Dein PullUp von 1kOhm zu klein. Deine OPs verkraften garantiert 6mA, 14 oder 16mA nur wahrscheinlich aber nicht garantiert. PSpice weiß das aber nicht!!!
Also irgendwie ist alles falsch und funktioniert trotzdem? Ich sags ja immer wieder: Vorsicht mit den Simulationen ! ! ! ;-)
Gruß Jo

[shaun]

Wo fehlt denn da ein Widerstand vor dem nichtinvertierenden Eingang, oder besteht der Spannungsteiler, der den Schwellwert festlegt, nicht aus Widerständen...? Zugegeben, ich musste auch zwei mal hinsehen, aber wenn man entgegen der Beschreibung erstmal die obere Schaltschwelle und dann die untere betrachtet, wird die Funktion deutlich. Ob die Realität sich wie so oft nicht an die Simulation hält, würde letztlich durch Messungen klar werden.

[Gock]

Wie gesagt, ich würde den U-Teiler an den anderen Eingang hängen und dann fehlt eben ein R vor dem +Eingang.
Gruß

[shaun]

Und warum sollte er den an den falschen (die gewünschte Logik betreffend) Eingang hängen? Gibt keinen sinnvollen Grund dafür, im Gegenteil: wenn die Referenz mit konstantem Innenwiderstand auf den nichtinvertierenden Eingang gegeben wird, ist es einfacher, eine Mitkopplung zu dimensionieren, die eine von den Eigenschaften der Eingangsspannung unabhängige Hysterese bietet.

[Gock]

Ich hätte wohl dazu schreiben sollen, dass er bei meiner favourisierten Schaltung noch einen Intverter hintendranhängen muss...
Der Grund, warum ich von dieser Schaltung in diesem Zusammenhang abrate, liegt auf der Hand. Temperatursensoren sind alle unterschiedlich, weshalb es empfehlenswert ist, zumindest den Schaltpunkt mit EINEM Poti einstellbar zu machen. Dies ist aber in der dargestellten Schaltung immer mit einer Veränderung der Fensterbreite verbunden. Man muss also immer 2 Widerstände verändern, was ungünstig ist. Das meinte ich mit unabhängigem Einstellen.
Außerdem kann man sich bei Verwendung von Festwiderständen nur in Stufen an seine idealen Werte herantasten. Je nach Genauigkeitsanforderungen reicht das eventuell nicht.
Das waren jetzt sogar 2 Gründe. ;-)
Gruß

[shaun]

Ach herrje, Deine Temperatursensoren in Ehren, aber wenn definierte Schwellen gefordert werden, braucht man gar nichts einstellen können. Der Sensor scheint mir ziemlich genau zu sein, vor allem hat er aber einen gigantischen TK, was will man da noch kurbeln? Wenn die Forderung nach einem Fensterkomparator mit unabhängig voneinander einstellbaren Schwellen bestanden hätte, hätte ich eine Schaltung mit zwei Komparatoren vorgeschlagen, das ist dann garantiert rückwirkungsfrei.

[Gock]

Wenn Du eine definierte Schwelle einhalten willst und die gesamte Schaltung vielleicht mehr als 5% Fehler hat, dann brauchst Du nichts einstellen können????
Ok....
Möglicherweise habe ich eine andere Auffassung von Genauigkeit.
Und woher weißt Du, dass der Sensor "ziemlich genau" ist? Hab ich da was überlesen?
Wir könnten jetzt noch diskutieren was "ziemlich genau" bedeutet, aber es ist nicht entscheidend und ich mag mich nicht streiten.
Wichtig sollte sein, dass hier verschiedene Meinungen vertreten sind. Deine kenne ich nun, und das ist auch gut so.
In diesem Sinne...
Frohes Schaffen

[shaun]

Jo, und ich kann Deine auch nachvollziehen. Je nach Anwendungszweck passen sicher beide Varianten.
Zur Genauigkeit: wenn der Sensor in einem Temp.-Bereich von 20K um 120°C herum einen dermaßen starken TK hat, brauchen die Schaltpunkte nicht so wahnsinnig genau sein, eine reproduzierbare, abgleichfreie Schaltung wäre mir wichtiger als die Gewissheit, dass das Ding bei 110,0°C schaltet - zumal dann die Mitkopplung auch eine entsprechend genaue Spannung am Komparatorausgang braucht.

[Pukie]

So hallo,

erstmal vielen dank für eure hilfe.
Wie ihr bereits schon erwähnt habt, hat der fühler ne streuung, die bis zu knapp 5 % beträgt. Des weiteren hat er eine Zeitkonstante...
Cowz: der lm393 ist von der struktur wie der lm2903. Bei manchen Herstellern hat er sogar das gleiche Datenblatt. Da mein OrCAD in den libraries den lm2903 nicht hat, musste nich notgedrungen den lm393 nehmen.

nun zur dimensionierung.
Ich habe mal das bild hochgeladen. Die schaltpunkte liegen nun bei knapp 129° off und 105° on. Da eher eine gewisse sicherheit vorhanden ist, ist die lösung okay.

Falls jemand jemals auch sowas bauen will, der fühler ist von rs. habe leider die bezeichnung nicht mehr, sorry

Danke nochmal an euch alle für eure hilfe.