In vielen Anwendungen ist das Erkennen von Überschreitungen bzw. Unterschreitungen bestimmter Schwellwerte gewünscht.
Die bekannteste Schaltung ist der Schwellwertschalter, der mit einem Operationsverstärker aufgebaut ist.
Nach seinem Erfinder Otto Schmitt wird eine Schaltung, die als Schwellwertschalter verwendet wird auch Schmitt-Trigger genannt.
Bei einem Schmitt-Trigger fallen die Ein- bzw. Ausschaltschwellen nicht zusammen.
Die Ein- bzw. Ausschaltschwellen fallen sind u eine bestimmte Differenz-Spannung gegeneinander versetzt sind.
Diese Differenz-Spannung wird Schalthysterese genannt.
Ein Schmitt-Trigger wird zur Erzeugung eindeutiger Schaltzustände aus einem analogen Eingangssignalverlauf verwendet.
Beispiel für die Anwendung eines Schmitt-Triggers
An folgenden Beispiel möchte ich die Funktionsweise eines Schmitt-Triggers verdeutlichen:
Ein Schmitt-Trigger wird in diesem Beispiel für die Regelung eines einfachen Backofens verwendet.
Die gewünschte Backofentemperatur soll 200°C betragen.
Die Heizung des Backofens wird beim Unterschreiten einer Temperatur von 190°C eingeschaltet und beim
Überschreiten einer Temperatur von 210°C wieder ausgeschaltet.
Bei eine Temperaturwert zwischen diesen beiden Temperaturen bleibt der Schaltzustand erhalten.
Alle Temperaturwerte werden also darauf untersucht, ob der Schwellwert von 210°C überschritten oder der Schwellwert von 190°C unterschritten worden ist.
Die Temperaturwerte werden also gemessen, aber nur bei zwei bestimmten Temperaturwerten wird reagiert und der Ofen ein- bzw. ausgeschaltet.
Der Schmitt-Trigger mit eine Operationsverstärker
Im Video wird der Schmitt-Trigger in PSPICE mit Hilfe eines Operationsverstärkers aufgebaut.
Ein mitgekoppelter Operationsverstärker sorgt dafür, dass der Operationsverstärker bei zwei unterschiedlichen Schwellspannungen schaltet.
„Mitgekoppelt“ bedeutet, dass die Ausgangsspannung auf den nicht-invertierenden Eingang zurückgekoppelt wird. Eine Änderung der Ausgangsspannung sorgt so dafür, dass der Operationsverstärker nicht als Verstärker sondern als Schalter fungiert.
Viel Spaß mit dem Video.
