Comparador de tensión. Diseño y construcción de un circuito Schmitt Trigger con histéresis. TECSOL24H.

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1 2012 Comparador de tensión. Diseño y construcción de un circuito Schmitt Trigger con histéresis. TECSOL24H. 0

2 Contenido 1 MEMÓRIA OBJETIVO DISEÑO SCHMITT TRIGGER CON HISTERESIS INTERACCIÓN CON EL SISTEMA A CONTROLAR MEMÓRIA 1.1 OBJETIVO El objetivo del circuito, es eliminar el efecto continuado de conexión desconexión de un sistema de video vigilancia, autónomo, alimentado por un sistema fotovoltaico, con regulador de carga y batería. Este efecto no deseado de conexión desconexión se produce en las mañanas de invierno, debido a que el estado de carga de las baterías no es el correcto. Al salir el sol, el regulador empieza a cargar las baterías, y conecta la carga. Durante la conexión de la carga, se produce una caída de tensión, provocando que el regulador vuelva a desconectar la carga. Para solucionar este problema, se ha diseñado un circuito Schmitt Trigger con histéresis. 2 DISEÑO 2.1 SCHMITT TRIGGER CON HISTERESIS La histéresis típica de un comparador de voltaje es del orden de mili voltios. Esto quiere decir que la diferencia entre la conexión y desconexión es muy pequeña. Para solucionar este problema, se utiliza una resistencia conectada entre la salida del comparador y la entrada de señal positiva del comparador. Esta conexión es un bucle de realimentación, que provoca que en el instante en que la salida del comparador cambia de estado, la realimentación, introduce un cambio en el voltaje a la entrada de señal positiva del comparador, hecho que incrementa la diferencia de voltaje entre la entrada de señal negativa y la entrada de señal positiva del comparador. Si la salida del comparador no está activa, el voltaje en la entrada del comparador debe ser mayor al voltaje en la entrada + del comparador, en un valor igual al de la histéresis, para que el comparador active su salida. 1

3 Si la salida del comparador está activa, el voltaje en la entrada del comparador debe caer por debajo del valor de la entrada positiva, en un valor igual a la histéresis, para que el comparador desactive su salida. Ajustando el valor de la referencia de voltaje y la resistencia de realimentación, conseguiremos que el circuito conecte al voltaje que nos interese, y desconecte a una valor de voltaje inferior al de conexión. En los esquemas y gráficos siguientes se puede apreciar el funcionamiento de un Schmitt Trigger con realimentación en la entrada se señal positiva. La función de realimentación la realiza la resistencia R3. Cuando se activa el comparador se produce una caída de tensión en la entrada de señal positiva del comparador, este hecho es el que introduce la histéresis en el sistema. Esta caída de tensión depende del valor de R3, del valor de R1 de Vcc y de Vout. La función de la R4 es aislar Vout de Vcc cuando se activa el comparador de voltaje. Cuando el comparador de voltaje se desactiva, Vout=Vcc. 2

4 En los dos ilustraciones siguientes, se aprecia el funcionamiento de un circuito con histéresis. En el gráfico anterior se aprecia que tenemos una histéresis de 1,17 Voltios. Se produce la conexión de la carga a 13,91 Voltios, la desconexión a 12,74 Voltios. El sistema no volverá a conectar hasta que la tensión llegue de nuevo a 13,91 Voltios. 3

5 Los valores de conexión desconexión se pueden ajustar utilizando resistencias variables. 3 INTERACCIÓN CON EL SISTEMA A CONTROLAR Para utilizar el disparador, alimentando el comparador con una tensión positiva, conseguiremos que al activarse el comparador, en la salida del mismo tengamos una tensión de aproximadamente 0 V. Cuando el comparador no esté activado, en la salida del mismo tendremos una tensión de aproximadamente la tensión positiva de alimentación. Aprovechando este fenómeno, si conectamos la base de un transistor PNP con una resistencia de base a la salida del comparador, activaremos el transistor en el momento en que se active la salida del comparador. El transistor PNP, a su vez nos activará la bobina de un relé, cerrando un contacto NO, que conectará la salida auxiliar de corriente continuo del regulador de carga del sistema de alimentación fotovoltaico. En ese momento el regulador de carga activará la cámara de video vigilancia. El circuito electrónico controlará el estado de voltaje de la batería del sistema, logrando así evitar las múltiples conexiones y desconexiones que se producen por la mañana, hasta que hay suficiente energía fotovoltaica para asegurar el estado de carga de la batería, y eliminar el efecto indeseado de múltiples y continuas conexiones y desconexiones. A tener en cuenta, que el sistema fotovoltaico debe estar correctamente dimensionado para asegurar el correcto funcionamiento de la carga a alimentar. Atentamente el equipo de TECSOL24H. 4