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14/11/2013 #1


Schmitt Trigger con Histeresis
Tengo un proyecto que consiste en hacer un detector de minimo 3 colores. Quiero hacerlo de la forma más sencilla usando solo OPAMS (operacionales) y como sensor utilizaría una fotorresistencia que dependiendo de cuanta luz reciba por medio de reflexion de una hoja de color, el circuito deberá encender un led del color correspondiente.

Pero para hacer esto necesito hacer una comparación con Rango Superior y Rango Inferior. Por ejemplo: El color rojo en mi fotorresistencia marca 3 volts por lo tanto en mi comparador debo tener establecido que si el voltaje Vin (el que está entrando) está dentro del rango 2.5 V hasta 3.5 V (Ese rango de 1 volt es por la variación de los diferentes tonos de rojo y cualquier variable de la luz que se pueda generar) que si se cumple esa condición que encienda el LED que tiene a la salida en ese operacional, de lo contrario iría a un segundo comparador que haría lo mismo hasta que encuentre su rango correcto.

Había provado con comparador de ventana, pero éste lleva 2 etapas de comparación por cada color, haciendo que todo mi circuito contenga 6 comparaciones que me parece mucho para algo tan sencillo.

El caso es que me habían comentado que con la configuración de histeresis podría poner esa condicion en mi comparador y así solo hacer 3 etapas de comparación.

El problema es que sinceramente le he buscado y buscado pero no logro entender a la teoría de la histeresis, se me hace algo complicado. Alguien con un poco de paciencia me podría ayudar? Saludos!


Nota: No quiero usar nada programado. Pura electronica analogica
14/11/2013 #2


Muchos chips traen 4 opamps , con SOLO dos TL084 tienes para 4 colores, ..Donde está el problema ?.
14/11/2013 #3


opamp dijo: Ver Mensaje
Muchos chips traen 4 opamps , con SOLO dos TL084 tienes para 4 colores, ..Donde está el problema ?.
Que es precisamente lo que no quiero, que sean muchos cables en el protoboard y muchos divisores de tension para usar las referencias (Limite superior e inferior) Y también me gustaría aprender a usar el schmitt trigger histeresis porque creo que es algo fundamental.
14/11/2013 #4
Moderador general

Avatar de Fogonazo

¿ Y que llevas echo hasta ahora ?
14/11/2013 #5


Fogonazo dijo: Ver Mensaje
¿ Y que llevas echo hasta ahora ?
Ya lo hice con el comparador de ventana. Osea las 6 etapas de comparación, y aveces me funciona y aveces no, quisiera depurar un poco el protoboard para encontrar errores mas facilmente y que funcione al 100.

PDT: Si que me engañaste con el insecto de tu firma
14/11/2013 #6


El Compaador de Ventana es más preciso que el de Histéresis. El de Histéresis toma la salida , (Vsaturación), y lo realimenta a la entrada," Realimentación Positiva ". En los opamps el Vsaturación puede diferir más de +/-10% ( puedes tener un error de más del 20% en la histéresis de los opams, lo que te induciría a un gran error . No te lo recomiendo si quieres una buena precisión, mínimo error.
15/11/2013 #7


Alguien sabe si puedo utilizar aunque sea la compuerta digital 4093 cmos. He leído que tiene la configuracion de histeresis, y que entre dos rangos me reconoce un 1 logico. Alguien sabe si se puede modificar ese rango?
16/11/2013 #8

Avatar de palurdo

Que yo sepa no, el rango de histeresis va de 1/3 a 2/3 de Vcc asi que solo se puede modificar ajustando Vcc de la puerta. Sin embargo tambien puedes hacer un trigger schmitt uniendo y usando como entrada las patas 2 y 6 de un 555 y el rango por defecto es el mismo pero se puede modificar usando la patilla 5.
16/11/2013 #9

Avatar de Gudino Roberto duberlin

Amigo, publica lo que llevas hecho y vemos como sugerir.
16/11/2013 #10

Avatar de Daniel Meza

opamp dijo: Ver Mensaje
El Compaador de Ventana es más preciso que el de Histéresis. El de Histéresis toma la salida , (Vsaturación), y lo realimenta a la entrada," Realimentación Positiva ". En los opamps el Vsaturación puede diferir más de +/-10% ( puedes tener un error de más del 20% en la histéresis de los opams, lo que te induciría a un gran error . No te lo recomiendo si quieres una buena precisión, mínimo error.
Esto ocurre sólo si se construye el comparador con un amplificador operacional común. Para este caso es mejor un comparador específico con salida a colector abierto como es el caso del LM311, LM339, etc. De ésta forma la histéresis se vuelve precisa dejando la incertidumbre solamente a la tolerancia de los resistores utilizados.

El circuito a analizar es éste:
hist.png

Oops!! apenas leí lo de "construir con OPAMPS", si el proyecto está restringido no hay más, quizá un operacional "rail-to-rail" ayude
16/11/2013 #11


Asi es amigo Daniel, estaba limitado a opamps , el solicitante lo abrió a compuertas digitales con histéresis, el compañero Palurdo lo extendió al 555 . Pensé sugerirle el 3914( con un led a la salida indicando el color detectado,pero todos los comparadores tendrian en mismo "ancho" de ventana).
16/11/2013 #12
Excluido


que es el 3914 ?????
16/11/2013 #13

Avatar de Daniel Meza

fernandob dijo: Ver Mensaje
que es el 3914 ?????
Es el driver de leds LM3914, usado para armar vúmetros.
Ahora se me ocurre que puede utilizar un sólo amplificador operacional para (valga la "rebuznancia") amplificar la señal proveniente de la fotoresistencia, así la salida de voltaje será proporcional al color sensado y se podría implementar una especie de filtro con zener's a la salida de manera que para un Vx de salida se active un zener y deje pasar corriente polarizando la base de un transistor y este activase un led y a la vez desactive otro. Algo así con prioridad. Lo escribo de rápido como idea vaga
16/11/2013 #14


Te refieres a lo que hace el LM3914 en modo DOT . Fijate que cada color tiene un ancho de ventana diferente , segun el espectro de colores( el verde puede tener más tonalidades que el amarillo por poner un ejemplo), los qÑue se ajusta mejor con un comparador tipo ventana( con opamps o con comparadores ). Creo que el compañero Zambrano debe proporcionar lorangos de los Voltajes obtenidos por cada color para ser màs precisos.
16/11/2013 #15


Muchas gracias por las ideas. Les comento que estoy manejando por el momento 3 colores que son con los que hice el siguiente calculo.
Hice un sencillo divisor de voltaje. Fotorresistencia alimentada a 6.5 V y Resistencia en serie de 40 K. Esta resistencia la saque de un promedio de lo que me daba los 3 colores.
Rojo= 1.13 Volts
Morado= 2.67 Volts
Amarillo= 4.18 Volts

Y pues digamos que lo unico que no quiero usar son PICS o arduino, me refiero a algo programado. Asi que el 555 es una opcion viable, la compuerta con histeresis también pero tendria que modificar los rangos para que me tomara como 1 exclusivamente entre el rango que yo quiero. Y la opción que más quisiera sería con los OPAMS o con los comparadores LM con la configuración de histeresis.
Saludos! Y de nueva cuenta muchas gracias por las opciones que me han dado
16/11/2013 #16


Mucho mejor con los datos , si puedes indicarnos los voltajes "frontera" entre rojo - morado y entre morado- amarillo. Creo que sabiendo los límites (voltajes)del morado es suficiente,voltaje inferior es rojo , voltaje superior es amarillo. SOLO te serviria para los tres colores, reproducir la tonalidad es "mucho"màs complicado.
17/11/2013 #17


Si, de hecho sería nada mas para esos 3 colores e incluso estaba probando cambiar el morado por un color más alejado del amarillo y rojo.
Por el momento el rango en el que me ha variado el rojo seria de 1 volt hasta los 2.10 volts
Así que los rangos me gustaría dejárselo mas o menos así:
Rojo= 1 V hasta 2 V
Morado 2.5 V hasta 3.5
Amarillo 4 V hasta 5 V

---------- Actualizado después de 36 minutos ----------

Daniel Meza dijo: Ver Mensaje
Esto ocurre sólo si se construye el comparador con un amplificador operacional común. Para este caso es mejor un comparador específico con salida a colector abierto como es el caso del LM311, LM339, etc. De ésta forma la histéresis se vuelve precisa dejando la incertidumbre solamente a la tolerancia de los resistores utilizados.

El circuito a analizar es éste:
Archivo Adjunto 101516

Oops!! apenas leí lo de "construir con OPAMPS", si el proyecto está restringido no hay más, quizá un operacional "rail-to-rail" ayude

Disculpa mi ignorancia, pero como podria hacer para que mi LED la salida solo encienda si le meto un voltaje entre 2 a 3 volts? Esque no logro entender las formulas que he encontrado en internet, y en el circuito que pusiste tiene resistencias de 1 M, supongo que VIN seria mi voltaje que debería estar, en mi ejemplo entre 2 y 3 volts? Quien es el voltaje que esta entrando en el pin no inversor?
Disculpen el doble post porfavor :(
17/11/2013 #18


Segun lo que pones, entre 2V y 2.5V no se activa nada (no hay color); lo mismo sucede entre 3V y 3.5V( no hay color). Tratamos de ser rigurosos en nuestras respuestas, esperamos lo mismo de tu parte.
17/11/2013 #19

Avatar de Daniel Meza

zambrano33 dijo: Ver Mensaje
Si, de hecho sería nada mas para esos 3 colores e incluso estaba probando cambiar el morado por un color más alejado del amarillo y rojo.
Por el momento el rango en el que me ha variado el rojo seria de 1 volt hasta los 2.10 volts
Así que los rangos me gustaría dejárselo mas o menos así:
Rojo= 1 V hasta 2 V
Morado 2.5 V hasta 3.5
Amarillo 4 V hasta 5 V

---------- Actualizado después de 36 minutos ----------




Disculpa mi ignorancia, pero como podria hacer para que mi LED la salida solo encienda si le meto un voltaje entre 2 a 3 volts? Esque no logro entender las formulas que he encontrado en internet, y en el circuito que pusiste tiene resistencias de 1 M, supongo que VIN seria mi voltaje que debería estar, en mi ejemplo entre 2 y 3 volts? Quien es el voltaje que esta entrando en el pin no inversor?
Disculpen el doble post porfavor :(
Ese voltaje V+ es la referencia sobre la cual "pivoteará" la histéresis. Los valores de las resistencias están en función de la magnitud de la histéresis deseada, en tu caso 1 volt (3-2). Tengo los cálculos pero son para el comparador de colector abierto y no aplican para un operacional común. Pero te doy la idea de análisis.
Consiste básicamente en hallar el voltaje en la terminal no inversora a causa de V+ y la salida del operacional, para ello aplicas el principio de superposición considerando dos casos: cuando la salida está en +Vsat y luego cuando esté en -Vsat. Dependiendo del operacional que uses estos voltajes variarán (dato de su hoja técnica).
Te recomiendo uses alguno con posibilidad de una sola fuente de alimentación como lo es LM358 para evitar líos por dobles fuentes y así.
17/11/2013 #20


opamp dijo: Ver Mensaje
Segun lo que pones, entre 2V y 2.5V no se activa nada (no hay color); lo mismo sucede entre 3V y 3.5V( no hay color). Tratamos de ser rigurosos en nuestras respuestas, esperamos lo mismo de tu parte.

Lo que pasa es que trataba de dejar cierto margen para que no hubiera error:
Pero estaria bien que quedara, nada mas tendría que regular mi divisor de voltaje, que eso es lo de menos.
Rojo 1v- 2V
Morado 2v-3v
Amarillo 3v-4v

Daniel Meza dijo: Ver Mensaje
Ese voltaje V+ es la referencia sobre la cual "pivoteará" la histéresis. Los valores de las resistencias están en función de la magnitud de la histéresis deseada, en tu caso 1 volt (3-2). Tengo los cálculos pero son para el comparador de colector abierto y no aplican para un operacional común. Pero te doy la idea de análisis.
Consiste básicamente en hallar el voltaje en la terminal no inversora a causa de V+ y la salida del operacional, para ello aplicas el principio de superposición considerando dos casos: cuando la salida está en +Vsat y luego cuando esté en -Vsat. Dependiendo del operacional que uses estos voltajes variarán (dato de su hoja técnica).
Te recomiendo uses alguno con posibilidad de una sola fuente de alimentación como lo es LM358 para evitar líos por dobles fuentes y así.
Podrías pasarme los calculos del comparador de colector abierto porfavor? Te lo agradecería mucho ya que me cuesta entender un poco. Saludos!
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