Amplificador operacional como comparador

[Xapas]

Hola, buenos días.
Tengo una duda teórica que no logré resolver. Estoy diseñando un comparador de dos señales DC con el integrado LM324. He estado mirando el datasheet, pero no viene la respuesta a mi pregunta. Se pueden comparar señales de voltajes mayores que la alimentación del propio integrado? Es decir, si yo alimento el circuito con 5V, puedo comparar señales de 12 y 24V, por ejemplo?

 

[Gudino Roberto duberlin]

No, Amigo, deberas acondicionar mediante un divisor resistivo las señales entrantes, a un valor inferior al de alimentacion del op-amp.

 

[locodelafonola]

hola Xapas..lo ideal seria que usaras el LM339......que ese si es un comparador....... pero tendrias que fijarte con que voltaje lo usarias...

 

[Xapas]

Es que tengo un problema...
Estoy realizando una fuente de alimentación a partir de una fuente ATX. El problema es que hay algun fallo en el sistema de parado por cortocircuito de la fuente, ya que probé a cortocircuitar los terminales de voltaje con masa para verificar el sistema de seguridad, y la fuente no se paraba. Por ello, se me ocurrió diseñar un sistema de seguridad basado en 3 comparadores. Cada uno de ellos monitorizaría el voltaje de cada línea, a saber, 12, 5 y 3'3 voltios. En el momento del cortocircuito, estos voltajes decaerían, por lo que el comparador pasaría a estado alto y activaría un relé que desconectaría el cable verde de la fuente con masa, por lo que ésta se pararía. Posteriormente, para arrancar de nuevo la fuente, acoplé un pulsador que activa el relé momentaneamente, activando la fuente y haciendo que los voltajes vuelvan a sus valores nominales.
He diseñado el circuito, pero tengo varios problemas. El primero de ellos es que la línea de 12V parece que actúa bien, ya que cuando regulo la resistencia variable a un voltaje inferior al de referencia, la salida del operacional se mantiene mas o menos en 0V, pero la fuente no se me desconecta, es como si el transistor se mantuviera polarizado. Después, se me ocurrió que, una vez la fuente estaba en marcha, desconectar las líneas de voltaje, 12, 5 y 3'3V, y el relé seguía activado. No se si los transistores estarán en corto, cual puede ser el problema?

 

[Gudino Roberto duberlin]

Amigo, para detectar exceso de corriente o cortocircuito, debes monitorear la corriente la tension. Puedes utilizar para ello, una resistencia SHUNT.

 

[Xapas]

Tambien lo pense, pero la resistencia shunt tiene un grave problema. Al tener que conectarla en serie con la carga, cuanta menor sea la carga, mayor será la corriente, y mayor será el voltaje que caiga en esa resistencia. Por tanto, si en la linea de 12V conecto una carga junto con la resistencia shunt, la carga no estará conectada a 12V, sino a 12V menos el voltaje que caiga en la shunt.
Sin embargo, si se cortocircuita la linea, al tener el cable que cortocircuita una resistencia similar a 0, el voltaje de la linea pasara a ser el mismo voltaje que existe en masa, que es 0, por lo que es mas facil de monitorizar y no se pierde corriente.

 

[Gudino Roberto duberlin]

Tu dices Al tener que conectarla en serie con la carga, cuanta menor sea la carga, mayor será la corriente,, asi funciona una resistencia Shunt, la misma debe calcularse para que la caida de tension en ella sea la menor posible. Un amperimetro se caracteriza por poseer baja impedancia, un voltimetro por tener alta impedancia.
Respecto a la siguiente descripcion, que haces, no lo comprendo, pero tengo esa abismal sensacion, que tienes confusos algunos conceptos.
Te comento, que una resistencia Shunt, no tiene problemas graves, casualmente, gracias a ella funcionan los amperimetros. Imaginate segun tu criterio, mejor utilizar un voltimetro, que un amperimetro porque es mas eficaz?.

 

[Xapas]

Supongamos que tenemos una carga conectada a mi circuito de 12V, la cual desconocemos, pero sabemos que pasan 2A, ya que lo medimos con la resistencia shunt. Supongamos que la shunt es de 0'1 ohmios. El voltaje que caera en la shunt serán 0'2V, si no me equivoco. En cambio, si conectamos otra carga menor, supongamos que pasan 4A. Ahora, el voltaje que caiga en la shunt será de 0'4V. Si subimos a 8A, el voltaje que cae en el shunt es de 0'8V. Si te das cuenta, a medida que la carga disminuye su valor, el voltaje que cae en esta es mucho menor, ya que en el primer caso sería, 12-0'2, en el segundo caso, 12-0'4, y en el tercer caso, 12-0'8. Por ello no me convence la shunt, porque sacrificas parte de voltaje para limitar la corriente.
Si mi fuente es capaz de entregar 20A, ya que es ATX, el voltaje que cae en el shunt sería muy grande, y la carga no sería alimentada por un voltaje correcto. Yo necesito un detector de cortocircuito, no un limitador, es decir, cuando el voltaje sea practicamente 0 por un corto, apagar la fuente.



Mi idea del comparador es hacer algo como esto
https://www.forosdeelectronica.com/f21/proteccion-contra-corto-circuito-3796/

Sin embargo, yo uso comparadores.

 

[palurdo]

He diseñado el circuito, pero tengo varios problemas. El primero de ellos es que la línea de 12V parece que actúa bien, ya que cuando regulo la resistencia variable a un voltaje inferior al de referencia, la salida del operacional se mantiene mas o menos en 0V, pero la fuente no se me desconecta, es como si el transistor se mantuviera polarizado. Después, se me ocurrió que, una vez la fuente estaba en marcha, desconectar las líneas de voltaje, 12, 5 y 3'3V, y el relé seguía activado. No se si los transistores estarán en corto, cual puede ser el problema?

Implementa la AND como una "wired and" así tendrás todos los voltajes en las bases de los transistores de la misma manera, o usa DTL y ahorras transistores (a costa de gastar diodos):

http://people.seas.harvard.edu/~jones/es154/lectures/lecture_7/lecture_7.html

Es que ahora con tu configuración no estás saturando los transistores y puede que los hayas quemado porque el relé les va a pedir bastante corriente.

Con ciertas reservas acepto tu sistema de protección porque se usa en muchas fuentes de alimentación (por ejemplo, se detectan sobrecorrientes en primario por una caida de tensión en secundario del transformador auxiliar), pero ten en cuenta que la fuente va a tratar de forzar al máximo los valores de las salidas si estos disminuyen, así que puede que proteja ante cortocircuitos muy claros, pero no sirve como limitador de corriente máxima, ya que para eso hace falta poner un shunt aunque sea de muy bajo valor, y leer los milivoltios (o microvoltios) de caida en la shunt amplificados con un operacional de bajo ruido.

 

[Xapas]

Gracias por responder, palurdo. Mi idea era hacer mi fuente de alimentacion con dos funciones, la primera ésta, donde como tu bien dices actua bajo un cortocircuito claro, y otra en la que esta proteccion desaparece. Cuento con la ventaja de que las fuentes ATX vienen preparadas con proteccion por sobrecarga, aunque nose si en la mia funciona correctamente. Gracias por el aporte. Intentare saturar como pueda estos transistores, puede que el fallo sea ese.

 

[Xapas]

He vuelto a probar el circuito, quitando los transistores, y he comprobado que el problema es el comparador. El comparador de 12V funciona bien, pero los otros dos, el de 3.3V y 5V mantienen saturación aunque no haya entrada en V+ del operacional. He revisado las pistas, y estan bien, supongo que estará roto el operacional, probaré a comprar uno nuevo.