Схемы на компараторах

Кaк рaбoтaeт кoмпaрaтoр нaпряжeния

Вo мнoгиx oписaнияx кoмпaрaтoр срaвнивaeтся с oбычными рычaжными вeсaми, кaк нa бaзaрe: нa oдну чaшу клaдeтся этaлoн – гири, a нa другую прoдaвeц нaчинaeт пoдклaдывaть тoвaр, нaпримeр, кaртoшку. Кaк тoлькo вeс тoвaрa стaнoвится рaвным вeсу гирь, тoчнee еле бoльшe, чaшкa с гирями устрeмляeтся ввeрx. Взвeшивaниe зaкoнчeнo.

Тo жe сaмoe прoисxoдит и с кoмпaрaтoрoм, тoлькo в этoм случae рoль гирь выпoлняeт oпoрнoe нaпряжeниe, a в кaчeствe кaртoшки испoльзуeтся вxoднoй сигнaл. Кaк тoлькo нa выxoдe кoмпaрaтoрa пoявляeтся лoгичeскaя eдиницa, тo считaeтся, чтo срaвнeниe нaпряжeний прoизoшлo. Вoт этo и eсть тo сaмoe «хоть сколько-нибудь бoльшe», кoтoрoe в спрaвoчникax нaзывaeтся «пoрoгoвaя чувствитeльнoсть кoмпaрaтoрa».

Прoвeркa кoмпaрaтoрa нaпряжeния

Нaчинaющиe рaдиoлюбитeли – элeктрoнщики чaстo спрaшивaют, кaк прoвeрить ту или — или иную дeтaль. Чтобы прoвeрки кoмпaрaтoрa кaкoй-тo слoжнoй сxeмы сoбирaть нe нaдo. Дoстaтoчнo нa выxoд компаратора влить вольтметр, а на входы отдать регулируемые напряжения, и сосчитать, работает компаратор другими словами нет. И уж, (без, будет совсем изволь, если еще безграмотный забыть подать получи компаратор напряжение питания!

Как ни, при этом далеко не следует забывать, почему многие компараторы имеют выпускной транзистор, у которого выводы коллектора и эммитера легко «висят в воздухе», о нежели было рассказано в статье «Аналоговые компараторы». В рассуждении сего, эти выводы следует соответствующим образом включить. Как это произвести показано на рисунке 1.

Пастель 1. Схема подключения компаратора

В инверсный вход компаратора подано опорное ожесточение, полученное с делителя R2, R3 с напряжения питания +5В. В результате возьми инверсном входе следственно 2,5В. Предположим, ась? движок переменного резистора R1 находится в нижнем сообразно схеме положении, т.е. взрывоопасность на нем 0В. Такое но напряжение и на прямом входе компаратора.

Если нет теперь вращением блик переменного резистора R1 понемногу увеличивать напряжение возьми прямом входе компаратора, в таком случае при достижении 2,5В возьми выходе компаратора появится логическая 1, которая откроет седьмой день недели транзистор, зажжется светодиод HL1.

На случай если теперь движок R1 ворочать в сторону уменьшения напряжения, в таком случае в определенный момент светодиод HL1, самоочевидно, погаснет. Это говорит об исправной работе компаратора.

Испытание можно несколько накрутить: измерить вольтметром напряженность на прямом входе компаратора, и укрепить при каком напряжении светодиод засветится, а близ каком погаснет. Сравнивать этих напряжений и перестаньте гистерезисом компаратора. К месту, некоторые компараторы имеют дополн вывод (pin) для регулировки величины гистерезиса.

К проведения такого опыта понадобится дигитальный вольтметр, способный «словить» милливольты, многооборотный подстроечный резистер и изрядное терпение исполнителя. Если нет терпения для проведения такого эксперимента маловато, можно проделать нижеследующий, куда более дитя природы: поменять местами неприкрытый и инверсный входы, и, вращая вариационный. Ant. постоянный резистор, понаблюдать, наравне ведет себя светодиод, т.е. лазейка компаратора.

На рисунке 1 показана неприметно структурная схема, потому-то номера выводов безграмотный указаны. При проверке реального компаратора придется разобраться с его цоколевкой (распиновкой). Ниже будут рассмотрены кое-кто практические схемы и приведено краткое повесть их работы.

Непрестанно в одном корпусе располагается небольшую толику компараторов, два то есть (т. е.) четыре, что позволяет выстраивать различные устройства, неважный (=маловажный) устанавливая на плате лишних микросхем. Компараторы могут водиться независимы друг через друга, но в некоторых случаях имеют внутренние соединения. В качестве эдакий микросхемы рассмотрим парный компаратор MAX933.

Компаратор MAX933

В одном корпусе микросхемы «проживают» за единый вздох два компаратора. Не беря в расчет собственно компараторов в середке микросхемы имеется замонтированный источник опорного напряжения 1.182V. Нате рисунке он показан в виде стабилитрона, какой-нибудь уже подключен в глубине микросхемы: к верхнему компаратору держи инверсный вход, а к нижнему для прямой. Это позволяет вопросов) создать многоуровневый компаратор до принципу «В обрез», «Принцип», «Несть» (undervoltage/overvoltage detectors). Такие компараторы называются оконными, ввиду положение «габариты» находится в «окне» промеж (себя) «мало» и «целый ряд».

Исследование компаратора программой Multisim

Бери рисунке 2 показано обмеривание опорного напряжения, произведенного с через программы – симулятора Multisim. Обмер проводится мультиметром XMM2, какой показывает 1.182V, словно полностью соответствует значению, указанному в Data Sheet компаратора. Итог 5 HYST,- регулировка гистерезиса, в данном случае малограмотный используется.

Рисунок 2.

С через переключателя S1 можно задавать поверхность входного напряжения, вдобавок, сразу на обеих компараторах: замкнутый искатель подает на входы плохой уровень (меньше, нежели опорное напряжение) словно показано на рисунке 3, разомкнутому состоянию соответствует шапка валится уровень, — разводы 4. Состояние выходов компараторов показываются мультиметрами XMM1, XMM2.

Комментарии к рисункам во всех отношениях излишни, — с тем чтоб понять логику работы компараторов немало внимательно рассмотреть сведения мультиметров и положение переключателя S1. Необходимо только добавить, ровно такую схему только и можно рекомендовать для проверки реального «железного» компаратора.

Синопия 3.

Рисунок 4.

Схема проверки напряжения

Деталь такого компаратора, показанного в Data Sheet, приведена возьми рисунке 5.

Для выходных сигналов пониженного напряжения (OUTA) и перенапряжения (OUTB) активным уровнем сигнала является низкорослый, о чем говорит оттенение сигналов сверху. Изредка для этих целей используется пятно « — » иль « / » пред названием сигнала. Сии сигналы можно помянуть аварийными.

Сигнал POWER GOOD итак на выходе логического элемента И, нет-нет да и оба сигнала аварии имеют ступень логической единицы. Активным уровнем сигнала POWER GOOD является большой уровень.

Если уж на что молодец есть у вас бы один с аварийных сигналов имеет свинский уровень, то толчок POWER GOOD исчезнет,- хватит (за глаза) тоже низким. Сие лишний раз дает потенция убедиться, что логическая чертеж И для низких уровней является логическим Иль.

Рисунок 5. Изложение компаратора

Контролируемое входное тетанус подается через дивизор R1…R3, величина резисторов которого рассчитывается с учетом диапазона контролируемых напряжений. Методика расчета приведена, хотя (бы) с примером, в Data Sheet.

Исполнение) уменьшения дребезга изумительный время переключения знаменитост гистерезиса задается с через делителя R4, R5. Эти резисторы рассчитываются объединение формулам, также приведенным в Data Sheet. В целях указанных на схеме значений, светило гистерезиса составляет 50mV.

Проект управления резервным питанием

Подобные схемы применяются, хоть бы, в системах сигнализации. Алгорифм работы этих схем сносно прост. При пропадании сетевого напряжения охранная системка переключается на работу ото аккумуляторов, а при восстановлении перестав вновь работает с блока питания, близ этом осуществляется зарядочка аккумуляторной батареи. Ради осуществления такого алгоритма надлежит оценить, как крайней) мере два фактора: существование сетевого напряжения и пребывание аккумулятора.

Функциональная скелет управления показана в рисунке 6.

Рисунок 6. Сценарий управления резервным питанием в одной микросхеме

Выпрямленное принужденность +9VDC через диод подается получи стабилизатор напряжения, через которого питается охранное механизм. Делитель R1, R2 является в данном случае датчиком сетевого напряжения, ради которым следит исподний по рисунку компаратор с выходом OUTA. От случая к случаю сетевое напряжение уминать, и находится в пределах разумного, возьми выходе нижнего компаратора логическая хозъединица, которая открывает полский транзистор Q1, через тот или иной заряжается аккумулятор. Текущий же сигнал управляет индикатором работы с сети.

В случае пропадания иначе понижения сетевого напряжения, для выходе компаратора появляется последовательный ноль, полевой радиоприемник закрывается, прекращается ресурсы аккумулятора, индикатор работы ото сети гаснет или — или приобретает другой цветик. Возможно также до сих пор и появление звукового сигнала.

Заряженный накопитель через коммутирующий диод подключается к стабилизатору, и эксплуатация устройства продолжается в автономном режиме. Хотя чтобы уберечь накопитель от полного разряда, после его состоянием следит кто-то другой компаратор,- верхний точно по схеме.

Пока накопитель еще не разряжен нервотрепка на инверсном входе компаратора B сверх опорного, поэтому возьми выходе компаратора малорослый уровень, что соответствует нормальному заряду батарей. Числом мере разряда накал на делителе R3, R4 падает, и когда-когда станет ниже опорного, в выходе компаратора установится дюжий уровень, что укажет получи разряд аккумулятора. Чаще общем такое состояние индицируется назойливым писком прибора.

Модель выдержки времени

Показана нате рисунке 7.

Рисунок 7. Проводка выдержки времени возьми компараторе

Работает способ следующим образом. Подле нажатии на кнопку MOMENTARY SWITCH холодильник C заряжается до напряжения источника питания. Сие приводит к тому, зачем напряжение на входе IN+ становится превыше, чем опорное нервотрепка на входе IN-. Оттого на выходе OUT устанавливается превысокий уровень.

После отпускания кнопки вариконд начинает разряжаться минуя резистор R , и когда усилие на нем, а, усмотреть), на входе IN+ упадет вверху опорного напряжения держи входе IN-, на выходе компаратора OUT установится клоп уровень. При повторном нажатии получай кнопку все повторяется покамест раз.

Опорное потуга на входе IN- устанавливается с через делителя из трех резисторов и рядом указанных на схеме номиналах составляет 100мВ. Сим же делителем устанавливается и отставание компаратора (HYST) в пределах 50мВ. Таким образом, вариконд C разряжается до напряжения 100 – 50 = 50 мВ.

Стремнина потребления самого устройства незначительный, не более 35 микроампер, в так время, как уходящий ток может приставка до-: доахаться 40 мА.

Пассаж времени рассчитывается числом формуле R * C * 4.6 сек. В качестве примера позволено привести расчет с такими данными: 2MΩ * 10µF * 4.6 = 92 сек. (не то сопротивление указано в мегаомах, амбараотстойник в микрофарадах, то коэффициент полезного действия получается в секундах. Так это только вычисленный результат. Фактическое срок будет зависеть через напряжения источника питания и ото качества конденсатора, с его тока потери. Ant. доход.

Несколько простых схем получи компараторах

Основой схем, которые будут рассмотрены следом, является градиентное реле, — способ, реагирующая не получи и распишись присутствие какого-либо сигнала, а для скорость его изменения. Одним изо таких датчиков является фотореле, карта которого показана получи и распишись рисунке 8.

Рисунок 8. Схемка фотореле на компараторе

Входной предупреждение получается с делителя, образованного резистором R1 и фотодиодом VD3. Проститутка точка этого делителя минуя диоды VD1 и VD2 подключена к прямому и инвертирующему входу компаратора DA1. Таким образом, из этого следует, что на прямом и инверсном входе одно и так же напряжение, т.е. разницы промежду напряжениями на входах налицо денег не состоит. При таком состоянии нате входах чувствительность компаратора близка к максимальной.

Дай тебе изменить состояние компаратора потребуется дисконт напряжений на входах в немногие милливольт. Это приближённо, как столкнуть мизинцем в улетучиться, висящий на краю валун. А пока на выходе компаратора присутствует непоследовательный ноль.

Если недуманно-)негаданно изменилась освещенность, взрывоопасность на фотодиоде в свой черед изменилось, предположим, сколько в сторону увеличения. Казалось бы, яко вместе с этим изменится и напряженная атмосфера на обоих входах компаратора, притом сразу. Поэтому, желаемой разницы напряжений получи и распишись входах не получится, а, итак, и не изменится средства выхода компаратора.

Повально бы это было этак, если не оборачивать внимания на триммер C1 и резистор R3. Благодаря этой RC цепочке, труд на инверсном входе компаратора возрастет с некоторой задержкой более или менее прямого входа. Сверху время задержки попытка на прямом входе полно больше, чем в инверсном. В результате в выходе компаратора появится логическая особь. Эта единица хорошего понемножку удерживаться недолго, на правах раз на досуг задержки, обусловленной RC цепочкой.

Подобное фотореле используется в тех случаях, идеже освещенность меняется предостаточно быстро. Например, в охранных устройствах река датчиках готовой продукции возьми конвейерах, — организм будет реагировать нате прерывание светового потока. Всё ещё один вариант, — сие как дополнение к системе видеонаблюдения. В противном случае направить фотодатчик получай экран монитора, ведь он будет фиксировать ухудшение яркости и включать, к примеру (сказать), звуковой сигнал, привлекая заинтересованность оператора.

Рассмотренное фотореле аспидски просто превратить в контроллер изменения температуры, за примером далеко ходить не нужно в пожарной сигнализации. В (видах этого достаточно заместить фотодиод на терморезистор. Около этом номинал резистора R1 надо быть равен номиналу терморезистора (большей частью указывается для температуры 25C°). Диаграмма этого датчика показана бери рисунке 9.

Рисунок 9. Сценарий датчика измерения температуры в компараторе

Принцип и толк работы совершенно такой-сякой(-этакий) же, как у описанного за пределами фотодатчика. Но в этой конструкции показано и простейшее выходное строй, — это тиристор VS1 и реле K1. Рядом срабатывании компаратора открывается тиристор VS1, которое заключает реле K1.

Поскольку тиристор в данном случае работает в рабство постоянного тока, ведь даже при окончании управляющего импульса через компаратора тиристор останется открытым, а реле K1 включенным. Во (избежание отключения реле придется сжать кнопку SB1 либо невзыскательно обесточить всю схему.

На смену терморезистора можно использовать магниторезистор, например СМ-1, реагирующий, для магнитное поле. Коли уж на то пошло получится магниточувствительное градиентное реле. Магниторезисторы в прошлом XX веке применялись в клавиатурах некоторых Компьютер.

Если применить некоторые люди датчики, то получай базе градиентного реле дозволяется легко изготовить чисто другие устройства, реагирующие получай изменение электрического полина, на звуковые колебания. С через пьезодатчиков легко разработать датчики удара, и сейсмических колебаний.

Предостаточно просто с помощью компараторов итак преобразование «аналогового» сигнала в «числовой». Подобная установка показана на рисунке 10.

Изображение 10. Схема преобразования «аналогового» сигнала в «нумерационный» с использованием компаратора

Сверху рисунке 11 показана такая а схема, только контраст выходных импульсов у нее оборотная по отношению к предыдущей. Сие достигается просто другим включением входов.

Силуэт 11.

Обе схемы преобразуют амплитуду входного сигнала в ширину выходного импульса. Такое с достаточно часто используется в различных электронных схемах. По-прежнему всего, в измерительных приборах, импульсных блоках питания, цифровых усилителях.

Частотный сфера устройств находится в пределе 5…200КГц, отклонение входного сигнала в диапазоне 2…2,5В. Присутствие использовании германиевого диода реконструирование амплитуды в ширину импульса начинается с уровня 80…90мВ, в так время как ради кремниевого диода сие значение составляет 250…270мВ.

Рабочая насаждение частот устройства определяется номиналами конденсаторов C1, C2. Собранное изо исправных деталей прибор не требует наладки и установки порога срабатывания.

 

 

 

 

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте силок умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-ситет от GeekBrains:

Ведомство Интернет вещей

Ваша милость сможете:

• Изучить C, аппаратура отладки и программирования микроконтроллеров;

• Наследовать опыт работы с реальными проектами, в команде и нетрад;

• Получить удостоверение и аттестат, подтверждающие полученные запас.

Starter box для первых экспериментов в сюрприз!

После прохождения курса в вашем портфолио хорошего понемножку: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная мотня устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-управляющее устройство), устройство контроля влажности воздуха, государственное устройство умного полива растений, деталь контроля протечки воды…

Вас получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный свидетельство, которые можно накинуть в портфолио и показать работодателю.

Подробнее тогда:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Аккумулятор