Este circuito de detección de voltaje de CC, que consta de dos amplificadores operacionales de precisión (MAX4236), una referencia de voltaje (MAX6143), una puerta NAND y componentes asociados, proporciona una señal de salida digital cuando la entrada está dentro de una ventana de ±100 mV alrededor de 0 V.
Una función importante en aplicaciones industriales y científicas es detectar la presencia (o ausencia) de voltaje de CC en enclavamientos de seguridad, secuenciadores automáticos, etc. Para detectar la ausencia de un nivel de CC bipolar grande, el detector debe afirmar una señal cuando su entrada está dentro de la tolerancia. Ventana estable y definida con precisión alrededor de cero voltios. El ancho de la ventana debe ser el doble del voltaje de error máximo permitido y centrado en cero voltios.
Un circuito de detección requiere una entrada de alta impedancia para no afectar el sistema en el que se inserta. También debe permitir monitorear un nivel de entrada igual al voltaje máximo más la amplitud de cualquier transitorio que pueda ocurrir. Un circuito (Figura 1) que cumple con estos requisitos produce una señal de salida digital cuando el voltaje de entrada está dentro de la ventana de ±100 mV.
Su resistencia de entrada es de 22 MΩ y el voltaje de entrada máximo está definido por la especificación de arco de una resistencia de entrada en serie de 22,1 MΩ. Sus bordes de ventana bien definidos tienen aproximadamente 10 mV de histéresis para eliminar la vibración de salida debido al ruido (Figura 2). La velocidad de respuesta está determinada por una constante de tiempo de 10 ms formada por un capacitor de entrada de 10 nF (tipo de película de baja fuga) y una combinación en paralelo de dos resistencias de cambio/divisor de voltaje de entrada de 22,1 MΩ (aproximadamente 11 MΩ).
El circuito funciona con un solo suministro de +5 V porque el amplificador operacional (MAX4236) puede funcionar con voltaje de compensación bajo, coeficiente de temperatura de voltaje de compensación bajo, corriente de polarización baja y voltajes de entrada que incluyen el riel negativo. La dependencia de la temperatura del umbral de activación es inferior a 1 mV (total) de 0 °C a +85 °C. Para garantizar la estabilidad de estos voltajes de activación, las dos resistencias de 22,1 MΩ deben tener coeficientes de temperatura bajos y coincidir lo más posible.
La impedancia de entrada muy alta hace que este circuito sea susceptible a corrientes de fuga. La entrada negativa de cada amplificador operacional debe estar respaldada por un separador de teflón y se debe aplicar un aislamiento de revestimiento conformado de alta calidad en todo el ensamblaje. Si es necesario aislar galvánicamente el circuito de detección del circuito de control del sistema, considere el circuito de la Figura 3.
