Simuleringen ser ok ut men simulera fläkthastigheten att sjunka till det frekvensområde som nätt och jämt får blå kurvan att plana ut nära referensspänningen, kring 1.2 V. Du kommer då se ett större rippel som hysteresen avser minska problemet med.
Förmodat scenario är att fläktens varvtal långsamt faller för att till slut hamna nära minsta varvtal, där detekterade spänningen blir 1,2V.
Vid det varvtalet kan situationen uppstå att utnivån från komparatorn skiftar för varje fläktvarv om man inte har lite hysteres.
Nu valde jag komponentvärden så att utgången skiftar för ett väldigt lågt fläktvarvtal som fläkten troligen inte självt kan hålla kvar vid så lågt varvtal någon längre tid utan fläkten kommer inom något ögonblick att stanna helt. Den då lite snabbare fallande vartalet gör att gränsnivå passeras mer tydligt och det blir kanske bara något enstaka extra omslag på utgången även om hysteresen saknas.
Det blir lite skilda problematiker beroende på om det är definitivt avstannande fläkt som ska detekteras eller om man vill ligga på ett högre gundvarvtal som minsta nivå som inte ger larm
Det fungerar utmärkt att lägga in hysteresen i befintliga ursprungs-schemat, med ett serie-motstånd mellan R2 och komparatorns positiva ingång ett ett större motstånd från utgång till positiva ingången, men det är en smaksak samt beror på om man vill ha indikeringen på utgången för larm som hög eller låg utspänning.
Valda värden var annars inget jag räknade på alls. En resume hur jag tänkte eller otänkte kan kanske vara intressant:
Gjorde grova antaganden, om fläkten snurrar mindre än 10 varv per sekund är den säkerligen på väg att stanna, åtminstone för en typisk mindre datorfläkt. Tidkonstanten R2//C2 valdes grovt för att relativt förväntade tiden av ett sådant händelseförlopp inte kommer tillföra orimlig fördröjning av detekteringen av att en fläkt är på väg att stanna, men är så trög att den inte detekterar eventuell start-spik vid uppstart. Ingen beräkning alls av tidskonstanten för C1, mer ett områdesval i ryggmärgen vad som borde passa. Antag att pulsspikarna ligger på ca 4 Volt över R2 om C2 inte funnits vilket senare används för att bedöma hur många initala omslag som minst behövs för att komparatorn ska slå om på ett tydligt sätt och minska riska för falskindikering vid första uppstart såväl som minska rippelproblemet.
Det är möjligt man vill lägga detekteringen för andra fläkthastigheter men det är då bara justering av ett komponent-värden så det lämnar jag till TS.
Referens-nivån på positiv ingång valdes med tanke på att komparatorn kanske drivs med stabiliserad 5Volt men värdena ska vara rimliga även vid 12 Volt, med måttlig effektförlust för t.ex. motstånd på 1/8 Watt utan att få allt för hög impedans som kan ge svårigheter att driva komparatorn och andra problem.
Inpinnarna för LM339 fungerar för större span men rekommenderar att man håller sej inom VCC-2 volt ned till 0 Volt som arbetsområde.
Spänningen 5-2 Volt ger max önskade komparator nivå för LM339, 3,0 Volt och detekteringsnivå väljs halva den nivån, 1.5 Volt, för stabilt arbetsområde. Vill hålla motstånden på ett enkla värden så 10k i serie som spänningsdelare höftade att 33k blir nog bra i serie vilket gav 1.2 Volt som omslagsnivå. Duger som närmevärde till 1.5 Volt.
Det är ett rätt återkommande tema för min del att välja jämna 1-10-100-värden då det ofta är komponenter man har och eventuell huvudräkning blir enkel och 3,3-33-330 väljs när när något annat än 1-10-100 måste väljas. Det stämmer ofta bra och ger lägsta kostnad av tankemöda. Andra designers kör kanske med hela E48-serien men jag håller mej till E2-serien om det går
Har på samma sätt betydligt fler komponenter i handförrådet för samma E2-serie av både kondensatorer och induktanser. Det är sällan man behöver andra värden annat än för tids och frekvens-kritiska kretsar där man ändå sällan vill designa tidskritiska händelser med RC-kretsar.
Grovt ger att pulsenergin som behövs kräver 6 pulser idealt i någorlunda snabb följd för att få indikering, dvs att C2 blir laddad över 1.2 Volt Här förmodar jag att det kan bli transienter och förluster pga instabilt jordplan och capacitiv ESR och kanske mindre ideala impulser från fläkt med en viss resistiv impedans och en inte alltför snabb flanktid. som begränsar pulsenergin som överförs av C1. Kan därför i praktiken säkert hamna uppåt 10 pulser för indikerat omslag från initial systemstart men det är rätt ok som kompromiss mellan olika hänsyn och kommer inte upplevas som en nämnvärd fördröjning i praktiken. Förutom förmodade förluster så stämmer din simulering bra med förväntat resultat vid uppstart. Därmot tittar du bara på driftsfallet där en fläkt tvärstannar vilket en hastighetsbegränsad datorfläkt sällan gör utan den faller långsamt i varvtalet tills att varvtalet blir så lågt att fläktens fasta förluster blir större än tillförd energi och den stannar då från att ha tidigare snurrat på en rätt låg fart. Det är detta senare som jag antar ska indikeras, när fläkten helt upphör från en låg tidigare rotationshastighet. Därav behovet av hysteres för att inte få en flippande utgång när kritisk nivå långsamt passeras. Är det bara en lysdiods-indikering spelar det kanske ingen roll om dioden flämtar några gånger innan den visar att fläkten stannat men ska man dra ett relä vill man ha mer definitiva omslag.
Det händer att man går över designen en andra gång mha av miniräknaren och optimerar komponentvärden och kontrollerar att man ligger inom förväntade stabila driftsmarginaler men vid byggen på denna nivån, där man får förmoda att finjustering av funktion kommer ske experimentellt, så är det inte så petigt tt räkna annat än grova höftningar och definitivt att jag kan göra misstag med ett par nollor vid huvudräkning eller förbiser något rätt grovt om man inte räknar på varje komponent eller simulerar helheten men det är en kostnad man får ta för att få fram något som troligen fungerar på 30 sekunders beräkning, vilket nog var realistiska tidsåtgången eftersom det egentligen är en ytterst enkel krets att räkna på med grova genvägar.
Om det vore en kommersiell produkt man designade så blir det genast mycket mer komplicerat då en bil är en komplicerad miljö på många sätt och man måste se på komponentspridning relativt stora variationer av matningsspänningen och stora temperatur,-växlingar för komponenter som är godkända för dessa temperaturintervall. Det är ofta ett direkt krav av fordonsindustrin att elektroniken är utförd enligt deras standarder.
Det vore inte första gången en liknande detektorkrets förutom att detektera fläkt-pulser även detekterar spänningsfallet som uppstår när startmotorn körs eller reagerar på blinkers-pulser via koppling mellan parallella ledningar.
Komponentval kan vara en nog så viktig parameter för att få en effektiv lösning och i detta senaste förslaget används LT1018.
LT1018 har friare val av detekteringsnivå och drivspänning jämfört med LM139 och den är betydligt modernare. Har två komparatorer per kapsel jämfört med LM139's fyra. Det finns en sak som gör att jag trots allt väljer LM139 före LT1018 i mina designers och det är pinkonfigurationen som är mindre smart. Pinnarna på LM139 kan jag utantill i alla lägen men LT1018 kommer jag aldrig ihåg i 30 sekunder.
Det är nog 20 år sedan jag alls designade något som använde sej av denna typ av kretsar men LM139, LM324 och en hel radda CMOS och TTL-logik kommer man ihåg utantill. Det är som motståndens färgkodning som sitter i ryggmärgen, inget man direkt tänker utan man läser det som siffror, man tolkar inte de enskilda färgerna. Det är som när man lär sej läsa, man ser inte enskilda bokstäver efter en tid utan man läser automatisk hela ord
För färgkodning av motstånd är det samma sak där, att det var bra länge sedan man designade med motstånd som hade färgkodning och trådben. Det är bara ytmonterat sedan många år.
Antagligen är det bortkastad kunskap som blockerar annat att kunna layout och färger utantill på antikviteter, i synnerhet när man designar med moderna verktyg som automatisk ger pin-funktioner och skriver motståndsvärden i klartext men vid manuell felsökning är det väldigt underlättande att kunna följa en signal på kretskortet utan att behöva kolla i schema vilken funktion de olika pinnarna och mäta på tråd-motstånd underlättas avsevärt om man kan färgkodningen.
Att göra grundläggande felsökning som att kolla efter om kretsarna har matningsspänning går på en bråkdel av tiden om man inte ens behöver öppna något schema för att hitta rätt pinnar på IC-kretsar, om det ens finns schema och man kan snabbt verifiera motstånd, om det är avbrott eller om motståndet har spruckna lödningar.
Tyvärr kommer jag nog aldrig att designa något med LT1018, min hjärna kan inte uppdateras från LM139's pinkonfiguration. Det räcker med att säja ordet komparator, så är det LM139 jag tänker på.
Å andra sidan så börjar jag bli mjuk i huvudet och gör som många andra som inte ens vet vilka urtida kretsar som finns och hellre stoppar dit en MCU i stället för en LM139 och där man själv sätter pinnarnas funktion och layout.
Sidovinterna kan vara stora såsom förre kringkomponenter och ge en teknisk flexiblare lösning att använda en MCU.
För TS schema innebär det att man kan stoppa dit en MCU som ensamt ersätter komparatorn och samtliga externa komponenter och troligen är en simpel MCU billigare än en LM339 och det blir ingen kostnad alls för yttre komponenter utom kanske någon enstaka kondensator för Vcc och vid behov skydd/anpassningar mot överspänningar och transienter.
En snabb koll visar att en ATtiny85 som representant för en simpel MCU eller en LM339 kostar ungefär lika mycket på Mouser, 5-10 kr medans LT1018 är något dyrare, kostar ca 30 kr.
Skulle det vara en volymprodukt man designar så handlar man kanske inte på Mouser och för enstycktillverkning som i detta spelar kanske inte 1,10 eller 30 kr spelar någon roll när fraktomkostnader är mer än 100kr. men det är möjligt att relativa priset även håller sej i volym och om man då måste av konkurrensskäl se till att vara en 10-öring billigare än en konkurrerande produkt så får man välja kretskostnader på guldvåg.
Det kan vara en svår nackdel för LT1018 att försvara sin plats även om produkten ska produceras i miljon-upplagor om den skulle vara tre gånger dyrare än en annan krets som lika bra gör samma jobb.
ATtiny85 har en stor fördel för hemmabyggaren om man håller sej med något rör med sådana kretsar i handförrådet. Den kretsen kan ersätta många olika kretsar då pinfunktion kan programmeras rätt fritt och elektrisk funktion kan väljas både analogt och digitalt liksom bus och pwm så den kan lätt simulera en 555 och analoga portar både in och ut och logikgrindar i kombination och den finns för hålmonterat vilken underlättar tester på experimentplattan. Handförrådet blir mycket flexiblare med en sådan universalkrets.
Bör kanske påpekas att LT1018 är den minst spänningskritiska. Den och LM339 kan båda matas av bilens ostabiliserade 12Volt men där får man ofta mycket skräp överlagrat. Om man kan leva sådan störningar så kan man spara in på spänningreglering och spänningsfiltrering men det är inget som rekommenderas om man vill ha god driftsäkerhet för elektronik i allmänhet som ska överleva i bilars elektriska miljö.
Det är oklart vad som ska ske med utsignalen för TS krets. Styra en annan krets eller signalera med en lysdiod så duger utsignalen som den är, alla tre kretsarna klarar att leverera tillräckligt med ström för att tända en lysdiod med 10-20 mA men ska man t.ex. starta en backup-fläkt när första fläkten dör eller om man ska dra ett relä så behöver utgången förstärkas och ges skydd mot back-EMK. Då kan man ha ett visst utbyta av att använda föreslagna SI4425DY som tillsammans med en skyddsdiod kan driva induktiva laster uppåt 10A men det är väldig overkill och dyrt sätt att driva en lysdiod på 6 mA via den transistorn. Förmodar att det finns en 5-Volt strömkrävande last som inte syns i simuleringen.
Om jag vore i situationen att behöva en enstaka fläktövervakning för eget bruk så hade jag inte valt någon av dessa tre kretsar i dag. För 40 år sedan hade jag tveklöst valt LM139 men inte idag. Kretsen är utmärkt trots sina 50 år på marknaden. Är inte säker men Bob Widlar stod antagligen för grundkonceptet, vilket bara det lyfter kretsen till en klassiker, men mina prioriteringar har ändrats.
I dag hade jag köpt något färdigt. Kanske en sådan:
https://www.aliexpress.com/item/32922463019.html
Den kostar 100 kr med frakt men arbetstiden att sätta samman något själv med färdiga kontakter att bara plugga in fläktkontakten och med inkluderad temperatur-sensor och larm-summer, det kommer ta mej mer än 10 timmar att designa, leta komponenter beställa och slutligen bygga till en kostnad långt över 100kr, kostnad för egen tid oräknad. Finns enkla kringkretsar att köpa är det inget jag bygger utan lägger hellre energi och tid på mer komplicerade delar som inte finns att köpa färdiga.
Däremot råder jag alla som inte redan gjort det att bygga den enkla komparatorkretsen. Det är högst nyttigt och bygger kunskap och erfarenhet att med ett oscilloskop jämföra teori och simulering på ett inte för avancerat sätt, där det enkelt går förstå varför saker blir som de blir. Det är väldigt nyttigt att kunna se med egna ögon hur olika komponentvärden och design-förändringar påverkar funktionen. Det ger grundkunskap som och kunnande av mätteknik som behövs när man senare ger sej på mer komplicerade kretsar.
:
