Interruptor de encendido con señal de control lento

Desea detectar el umbral de una señal que varía lentamente (1 V/hora). Esto debe hacerse con algo que tenga una alta ganancia alrededor del punto de umbral y un poco de histéresis. La alta ganancia hace que el resultado sea completamente alto o completamente bajo a ambos lados del umbral, y la histéresis evita la vibración debido al inevitable ruido en la señal cuando está cerca del umbral. También proporciona una acción instantánea positiva. Para cualquier ganancia finita, todavía habría un área suave alrededor del umbral.

La forma conceptualmente más simple de lograr esto es con un comparador. Por ejemplo:

R3 y R4 forman un divisor de voltaje para hacer la mitad del suministro, que en este caso sale a 2.5 V. C1 filtra las pequeñas ondas en el suministro para hacer una buena y limpia señal de suministro de 1/2 en la entrada negativa del amplificador operacional La señal de entrada se compara con este umbral de 2,5 V. Cuando está arriba, la salida sube, y cuando está abajo, la salida baja.

Sin embargo, si eso fuera todo, aún habría problemas cuando la señal de entrada estuviera muy cerca del umbral. R2 proporciona una pequeña retroalimentación positiva, lo que provoca la histéresis descrita anteriormente.

Cuando la salida sube, un poco de eso se agrega a la entrada que ve el opamp. Esto reduce efectivamente el umbral para que la entrada se interprete como baja. Cuando la salida es alta, R2 y R1 forman un divisor de voltaje, cuya salida debe ser de 2,5 V para que la salida opamp vuelva a cambiar. Para que eso suceda, IN debe estar 25 mV por debajo del umbral de 2,5 V. Cuando OUT está bajo, sucede lo mismo a la inversa. IN debe estar 25 mV por encima del umbral para volver a cambiar el estado del opamp.

Esto provoca una banda de histéresis de 50 mV alrededor del umbral. La banda de histéresis debe dimensionarse para que sea un poco más grande que el ruido de pico a pico en IN.

Para niveles de señal puramente digitales, puede usar una puerta lógica con entrada de disparador Schmitt . Estos funcionan como el circuito descrito anteriormente, pero la histéresis está integrada en la compuerta. La desventaja es que la banda de histéresis suele ser bastante amplia y el umbral algo impredecible. Esto se debe a que están diseñados para señales lógicas, no para detectar con precisión el umbral de señales analógicas. Incluso si usa una puerta de activación Schmitt, es bueno comprender la teoría como se ilustra en el circuito anterior.

Suponiendo que su señal de control varía de cero a 12 voltios, este circuito tiene mucha histéresis y encenderá la carga cuando la señal de control llegue a 8 voltios y la apagará cuando baje a 4 voltios. La lista de circuitos de LTspice está aquí si quieres jugar con el circuito: