Detección de un circuito abierto al detectar el flujo de corriente usando una derivación y un comparador

Question

Detección de un circuito abierto al detectar el flujo de corriente usando una derivación y un comparador

Westerley

Necesito detectar si una resistencia de carga se saca del circuito. La resistencia de carga es una fotorresistencia y puede variar de 50k $\Omega$ hasta 2M $\Omega$ y es impulsado por +5V a tierra.

El enfoque en el que pensé fue colocar una pequeña resistencia de detección entre +5 V y la carga, y usar un comparador para detectar la caída de voltaje en la resistencia de detección. Cuando la corriente fluye, habrá una caída en la resistencia de detección, una entrada del comparador será más alta que la otra y, por lo tanto, la salida del comparador irá a (digamos) +5V.

Cuando se desconecta la carga, no hay caída en la resistencia, por lo que las entradas del comparador son (muy cercanas a) iguales. Sin embargo, no puedo estar seguro de si la salida cambiará a tierra, ya que el estado de salida del comparador no está definido cuando las entradas son iguales.

¿Hay una manera simple de agregar una pequeña compensación para que el comparador cambie en (digamos) $V_+ > V_- + offset$ ? Eso me permitiría garantizar la salida del comparador cuando las entradas son iguales. No quiero histéresis aquí, sino solo una compensación hasta el punto donde ocurre la transición.

Alternativamente, ¿hay alguna otra forma de resolver este problema? Básicamente, quiero detectar la diferencia entre incluso un flujo de corriente pequeño y ningún flujo de corriente.

Editar: especialmente para aquellos que sugirieron el puente de piedra de trigo, ¿qué pasa si el fotorresistor varía de 50k? $\Omega$ a 50M $\Omega$ ? En el extremo superior de ese rango, las dos entradas al comparador se vuelven muy cercanas a ser iguales nuevamente ... Si uso una resistencia gigantesca (es decir, ~ 50M) (R3 en el diagrama de @markt) en el brazo estático del puente para compensar el mayor rango de carga, entonces V- va a estar muy, muy cerca del riel; cuando se desconecta la carga, las dos entradas del comparador vuelven a estar muy cerca de ser iguales entre sí.

joe hass

Creo que debe decirnos cómo se conectará el fotorresistor al resto de su circuito. Dijiste que quieres detectar cuándo la resistencia de carga se "saca de un circuito"... ¿qué tipo de circuito? ¿Está tratando de medir el nivel de luz o es solo un ejercicio académico?

Westerley

No académico - mundo real :-) La fotorresistencia actúa como un detector de luz y no está físicamente en la misma placa que el circuito. Estoy tratando de detectar la situación en la que el sensor de luz se deja desconectado. En lo que respecta al resto del circuito, la fotorresistencia es parte de un divisor de voltaje que indica indirectamente las condiciones de luz ambiental.

Respuestas (4)

Detección de un circuito abierto al detectar el flujo de corriente usando una derivación y un comparador

Creo que debe decirnos cómo se conectará el fotorresistor al resto de su circuito. Dijiste que quieres detectar cuándo la resistencia de carga se "saca de un circuito"... ¿qué tipo de circuito? ¿Está tratando de medir el nivel de luz o es solo un ejercicio académico?
No académico - mundo real :-) La fotorresistencia actúa como un detector de luz y no está físicamente en la misma placa que el circuito. Estoy tratando de detectar la situación en la que el sensor de luz se deja desconectado. En lo que respecta al resto del circuito, la fotorresistencia es parte de un divisor de voltaje que indica indirectamente las condiciones de luz ambiental.

ShimoFuri · Answer 1

ShimoFuri

Puede encontrar un buen libro de cocina para diseños de amplificadores operacionales (Nota de aplicación 31 - Colección de circuitos de amplificadores operacionales) aquí de la antigua National Semiconductors (ahora parte de Texas Instruments). En la parte inferior de la página 26, puede encontrar un circuito de monitor de corriente. Utiliza una resistencia de detección de valor pequeño en serie con la carga, como su idea, para medir la corriente que fluye a través del voltaje que cae a través de la resistencia de detección.

Westerley

¿Cómo funciona este circuito? Veo que la caída en R1 causada por la carga se comparará con la caída en R2, pero ¿para qué sirve Q1?

Laszlo Valko

@Westerley: no hay comparación involucrada. Q1 está controlado por el OPA para aumentar la corriente que fluye a través de R2 de tal manera que los voltajes a través de R1 y R2 sean los mismos. De esta manera, la corriente que fluye a través de R3 es la misma que la corriente que fluye a través de R2, que tiene una relación fija con la corriente que fluye a través de R1. Una clave para comprender el circuito es que la corriente que fluye a través de R2 es la misma que la corriente que fluye hacia Q1 (despreciando la corriente de entrada del OPA), que es la misma que la corriente que fluye desde Q1 hacia la resistencia R3 (despreciando el monitor). corriente de salida).

Westerley

@LaszloValko ¡Ah, está bien! Pero sin retroalimentación, ¿el amplificador operacional no se balancea de riel a riel (es decir, actúa como un comparador)? ¿En qué caso Q1 se apagaría o se encendería?

Laszlo Valko

@Westerley: ¡HAY comentarios! La salida del OPA controla Q1, que cambia la resistencia de Q1 entre su Fuente y Drenaje, cambiando la corriente que fluye a través de R3 y R2, cambiando así el voltaje en la entrada "-" del OPA.

mercado · Answer 2

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Prueba esto.

Andy alias · Answer 3

Probablemente necesite usar lo que se llama un circuito puente. Esto utiliza dos extremidades de resistencias.

Aquí hay una imagen que acabo de encontrar que es similar a lo que probablemente necesites: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Las entradas del comparador se conectan a los puntos medios de las 2 extremidades. Se llama puente de piedra de trigo si quieres buscarlo. Aquí hay un enlace de donde tomé la foto.

No es necesario que funcione con suministros de +/- 15 V, siempre que elija el comparador o el amplificador operacional correcto, PERO tenga cuidado con las corrientes de fuga en las entradas del amplificador operacional/comparador si está utilizando grandes valores de resistencia.

Transistor · Answer 4

Con una resistencia oscura de 50 MΩ (presumiblemente), será muy difícil diferenciar entre el sensor presente y un circuito abierto.

Una opción que podría valer la pena considerar es montar un LED al lado del sensor y pulsar el LED periódicamente mientras verifica simultáneamente si hay una caída en la resistencia. Si ya hay luz en el sensor, la resistencia será baja, por lo que no será necesario que el LED parpadee.

Esta solución requiere al menos un cable adicional para impulsar el LED y, debido a la conmutación y verificación, probablemente se adapte a un proyecto basado en micro en lugar de un circuito continuo solo analógico.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Probablemente también debería verificar si hay cortocircuitos mientras lo hace.

Detección de un circuito abierto al detectar el flujo de corriente usando una derivación y un comparador

Westerley

joe hass

Westerley

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ShimoFuri

Westerley

Laszlo Valko

Westerley

Laszlo Valko

mercado

Andy alias

Transistor

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