Komparatora shēmas darbība un lietojumi

Parasti elektronikā salīdzināšanai izmanto divus spriegumus vai strāvas, kas norādītas divās salīdzinātāja ieejās. Tas nozīmē, ka tas prasa divus ieejas spriegumus, pēc tam tos salīdzina un dod diferenciālu izejas spriegumu vai nu ar augstu, vai zemu signālu. Salīdzinātāju izmanto, lai noteiktu, kad patvaļīgi mainīgs ieejas signāls sasniedz atsauces līmeni vai noteiktu sliekšņa līmeni. Salīdzinātāju var noformēt, izmantojot dažādi komponenti, piemēram, diodes, tranzistori, op-ampēri . Salīdzinātāji atrod daudzās elektroniskās lietojumprogrammās, kuras var izmantot loģisko shēmu vadīšanai.

Salīdzinātāja simbols

Op-Amp kā salīdzinātājs

Rūpīgi aplūkojot salīdzināmo simbolu, mēs to atpazīsim kā Op-Amp (darbības pastiprinātājs) simbols, tāpēc tas, kas padara šo salīdzinājumu atšķirīgu no op-amp, Op-Amp ir paredzēts analogo signālu pieņemšanai un analogā signāla izvadei, turpretim salīdzinātājs izvadi sniegs tikai kā ciparu signālu, lai gan parasto Op-Amp varētu izmantot kā Salīdzinātājus (tādus darbības pastiprinātājus kā LM324, LM358 un LM741 nevar tieši izmantot sprieguma salīdzināšanas ķēdēs.

Op-Amps bieži var izmantot kā sprieguma salīdzinātājus, ja pastiprinātāja izejai tiek pievienots diode vai tranzistors), bet reālais salīdzinātājs ir paredzēts, lai tam būtu ātrāks pārslēgšanās laiks, salīdzinot ar daudzfunkcionālajiem Op-Amps. Tāpēc mēs varētu teikt, ka salīdzinātājs ir modificēta Op-Amps versija, kas īpaši izstrādāta digitālās izejas nodrošināšanai.

Op-amp un Comparator izejas shēmu salīdzinājums

Pamata komparatora shēmas darbība

Salīdzināšanas ķēde darbojas, vienkārši uzņemot divus analogos ieejas signālus, tos salīdzinot un pēc tam iegūstot loģisko izvadi ar augstu “1” vai zemu “0”.

Neinvertējošā salīdzināšanas shēma

Pieliekot analogo signālu salīdzinātājam + ieejai ar nosaukumu “neinvertējošs” un - ieejai saukts “apgriezts”, salīdzināšanas ķēde salīdzinās šos divus analogos signālus, ja neinvertējošās ieejas analogā ieeja ir lielāka nekā apgriežot, tad produkcija pagriezīsies uz loģiski augstu, un tas padarīs atvērts kolektora tranzistors Q8 uz LM339 ekvivalenta ķēdes, lai ieslēgtu. Kad analogā ieeja neinvertējot ir mazāka nekā analogā ieeja invertējošā ieejā, tad salīdzinātāja izeja pagriezīsies uz loģiski zemu.

Tas padarīs Q8 tranzistoru izslēgtu. Kā redzams no LM339 ekvivalenta ķēdes attēla iepriekš, LM339 izvadē tiek izmantots atvērts kolektora tranzistors Q8, tāpēc mums ir jāizmanto “Pievilkšanas” rezistors kas ir savienots ar Q8 kolektora vadu ar Vcc, lai šis Q8 tranzistors darbotos. Saskaņā ar LM339 datu lapu maksimālā strāva, kas varētu plūst uz šī Q8 tranzistora (izejas izlietnes strāva), ir aptuveni 18 mA. V- varētu aprēķināt šādi.

V- = R2. Vcc / (R1 + R2)

Komparatora neinvertējošā ieeja ir savienota ar 10 K potenciometru, kas arī veido sprieguma dalītāja ķēdi, kur mēs varētu noregulēt V + sprieguma sākumu no Vcc līdz 0 voltiem. Pirmkārt, kad V + ir vienāds ar Vcc, salīdzinātāja izeja pagūs līdz loģiski augstam (Vout = Vcc), jo V + ir lielāks par V-.

Tas izslēgs Q8 tranzistoru un gaismas diode izslēgsies. Kad spriegums V + kritīsies zemāk par V voltiem, salīdzinājuma izeja pagriezīsies uz loģiski zemu (Vout = GND), un tas ieslēgs Q8 tranzistoru un LED ieslēgsies.

Apmainot analogo ieeju, R1 un R2 sprieguma dalītājs, kas savienots ar neinvertējošo ieeju (V +) un potenciometru savienots ar apgriezto ieeju (V-), mēs iegūsim pretēju izejas rezultātu.

Apgrieztā salīdzinājuma ķēde

Atkal, izmantojot sprieguma dalītāja principu, spriegums uz neinvertējošās ieejas (V +) ir aptuveni V volti, tādēļ, ja mēs sākam apgriezto ieejas spriegumu (V-) pie Vcc voltiem, V + ir zemāks par V-, tas Q8 tranzistors tiks ieslēgts salīdzinājuma izejā līdz loģiski zemam līmenim. Kad mēs noregulējam V- leju, palieciet V +. Tad Q8 tranzistors IZSLĒGTS, salīdzinātāja izeja pagriezīsies uz loģiski augstu, jo V + tagad ir lielāks par V- un gaismas diode izslēdzas.

Komparatora pielietojums praktiskās elektronikas shēmās

Augsnes mitruma monitoringa sistēma, kuras pamatā ir bezvadu sensoru tīkli, izmantojot Arduino

The mitruma uzraudzības sistēma augsne, kuras pamatā ir bezvadu sensoru tīkli, izmantojot Arduino projektu, ir paredzēts automātiskas apūdeņošanas sistēmas izstrādei, kas var kontrolēt sūkņa motora ieslēgšanas (ieslēgšanas / izslēgšanas) darbību atkarībā no mitruma satura augsnē.

Mitruma uzraudzības sistēma

Mitruma sensors uztver augsnes mitrumu, un Arduino dēlim tiek dots atbilstošs signāls. Salīdzinātājs salīdzinās mitruma līmeņa signālus ar iepriekš noteiktu atsauces signālu. Tad tas nosūtīs signālu mikrokontrollerim. Pamatojoties uz signālu, kas saņemts no sensora un salīdzinošā signāla, tiks darbināts ūdens sūknis. LCD displejs tiek izmantots, lai parādītu augsnes mitruma un ūdens sūkņa stāvokli.

Sirdsdarbības sensora shēma

Heartrate Monitor mikroshēmas ieviešana sistēmā

HRM-2511E sirdsdarbības sensors ir 4 op-ampēri. Ceturtais Opamp tiek izmantots kā sprieguma salīdzinātājs. Analogais PPG signāls tiek padots pozitīvajai ieejai, un negatīvā ieeja ir piesaistīta atskaites spriegumam (VR). VR lielumu var iestatīt jebkur starp 0 un Vcc, izmantojot potenciometru P2 (parādīts iepriekš). Katru reizi, kad PPG impulsa vilnis pārsniedz sliekšņa spriegumu VR, salīdzinātāja izeja palielinās. Tādējādi šī vienošanās nodrošina izejas digitālo impulsu, kas tiek sinhronizēts ar sirdsdarbību. Impulsa platumu nosaka arī sliekšņa spriegums VR.

Dūmu trauksmes ķēde

Dūmu trauksmes ķēde

The fotodiodes izstaro gaismu, kuru nosaka fototransistori Q1 un Q2. Augšējais reģions ir noslēgts, un tādējādi tranzistora Q1 darbības punkts nemainās. Šis darbības punkts tiek izmantots kā atsauce salīdzinātājam. Kad dūmi iekļūst apakšējā reģionā, mainās fototransistora Q2 darbības punkts, kā rezultātā mainās spriegums Vin no bāzes (bez dūmiem) vērtības Vin (no_smoke). Kā gaismas intensitāte fotoattēla pamatnē -transistors samazinās dūmu iekļūšanas dēļ reģionā, bāzes strāva samazinās un spriegums Vin palielināsies no bāzes (bez dūmiem) vērtības Vin (no_smoke). Kad spriegums Vin šķērso Vref, salīdzinātāja izeja pāriet no VL uz VH, izraisot trauksmi.

Es ceru, ka, izlasot šo rakstu, jūs esat ieguvis dažus pamatus un strādājis pie salīdzinātāja. Ja jums ir kādi jautājumi par šo rakstu vai par pēdējā gada elektronikas un elektroprojekti , lūdzu, nekautrējieties komentēt zemāk esošajā sadaļā. Šeit ir jautājums jums: vai jūs zināt kādu iegulto sistēmu lietojumprogrammu, kurās op-amp tiek izmantots kā salīdzinājuma ķēde?