Schmitův klopný obvod s OZ a relé

Pokud potřebujeme spínat relé v závislosti na měnícím se spojitém analogovém napětí v rozmezí 0-12V můžeme použít uvedený obvod (například čidlo vlhkosti připojené na vstup generuje napětí a při určité úrovni se sepne relé, nebo například při zapojení fotorezistoru na vstup sepneme nějaké osvětlení). Schmitův klopný obvod (SKO) má dva stabilní stavy, které se skokem mění při průchodu vstupního signálu nastavenou napěťovou úrovní na vstupu. Je možno tak z analogového signálu, získat signál logický. Jedná se o jednoduchý A/D převodník.

Parametry

napájení: 12V DC
vstupní měřené napětí: 0-12V DC
nastavení úrovně sepnutí: trimr na desce 0-12V
výstup: přepínací kontakt relé 10A / 230V AC

Princip

Přesné vysvětlení funkce SKO nalezneme zde https://en.wikipedia.org/wiki/Schmitt_trigger

Měřené napětí se přivádí do svorky "vstup" a dále na invertující vstup operačního zesilovače TL081 (pin 2). Na neinvertující vstup operačního zesilovače (OZ) pin 3 se přivádí napětí z trimru P1 a zároveň napětí z výstupu OZ pin 6 přes rezistor R1 - 100 KOhm (jedná se o kladnou zpětnou vazbu). Pokud je na vstupu OZ pin 2 (-) menší napětí, než na vstupu OZ pin 3 (+) je na výstupu OZ pin 6 téměř plné napájecí napětí (12V). LED dioda LED1 nesvítí a na bázi tranzistoru T1 je kladné napětí (tranzistor je uzavřen a relé není seplé). Pokud je na vstupu OZ pin 2 (-) větší napětí, než na vstupu OZ pin 3 (+) dojde ke skokovému překlopení výstupu z 12V na 0V. LED bude svítit a tranzistor se otevře (relé bude seplé). Pokud bude napětí na vstupu dále stoupat nad tuto překlápěcí úrověň obvod nebude měnit svůj stav. Pokud bude napětí na vstupu prozměnu klesat, dojde k rozepnutí relé při jiné hodnotě vstupního napětí (cca o 1V nižší), než byla hodnota napětí pro sepnutí (obvod nebude dále měnit svůj stav). Rozdíl mezi spínací a vypínací hodnotou napětí se jmenuje hystereze a nastavuje se kombinací hodnoty trimru P1 a zpětnovazebního rezistoru R1.

schmitr

Průběh výstupu v závislosti na vstupním napětí (rudá přerušovaná čára je nastavená úroveň napětí na trimru - tedy úroveň sepnutí relé, modrá přerušovaná čára je spodní úroveň napětí při kterém relé vypne) rozdíl mezi rudou a modrou čárou je hystereze. Hystereze se používá z důvodu zamezení kmitání (spínání výstupu) při nepatrných rozdílech napětí na vstupu (pokud by byla rudá a modrá čára blízko u sebe).

Nastavení

Na vstup obvodu přivedeme požadované spínací napětí. Pomalu točíme trimrem P1 směrem od 0V (tedy z leva doprava) k napájecímu napětí 12V. Až relé sepne je obvod nastaven. Vyzkoušíme napětí na vstupu několikrát snížit a opět zvýšit. Tímto ověříme spínací úroveň (zároveň zjistíme přesně vypínací úroveň).

Schéma zapojení

schema