kategorier: Utvalgte artikler » Praktisk elektronikk
Antall visninger: 162 409
Kommentarer til artikkelen: 5
Sammenligningskretser
Hvordan fungerer spenningskomparatoren
I mange beskrivelser sammenlignes komparatoren med konvensjonelle spakskalaer, som i en basar: en standard er plassert på den ene bollen - vekter, og selgeren begynner å legge varer, som poteter, på den andre. Så snart vekten på produktet blir lik vektenes vekt, mer presist litt mer, suser koppen med vektene opp. Veiingen er over.
Det samme skjer med komparatoren, bare i dette tilfellet spilles vektenes rolle av referansespenningen, og inngangssignalet brukes som potet. Så snart det vises en logisk enhet ved komparatorens utgang, anses det at spenningssammenligningen har skjedd. Dette er selve "litt mer", som i katalogene kalles "komparatorens terskelfølsomhet".
Kontroll av spenningskomparator
Nybegynner skinker - elektronikkingeniører spør ofte hvordan de skal sjekke en bestemt del. For å sjekke komparatoren, trenger du ikke å sette sammen noen kompleks krets. Det er nok å koble et voltmeter til komparatorens utgang, og bruke regulerte spenninger på inngangene, og bestemme om komparatoren fungerer eller ikke. Og selvfølgelig vil det være veldig bra, hvis du fremdeles husker å bruke strøm til komparatoren!
Imidlertid bør man ikke glemme at mange komparatorer har en utgangstransistor, der funnene til samleren og emitteren bare "henger i luften", som ble beskrevet i artikkelen "Analoge komparatorer". Derfor må disse konklusjonene kobles deretter. Hvordan du gjør dette er vist i figur 1.
Figur 1. Sammenligningsdiagram for sammenligning
Referansespenningen hentet fra dele R2, R3 fra forsyningsspenning + 5V. Som et resultat oppnås 2,5V ved invers inngang. Anta at glidebryteren for variabel motstand R1 er i den laveste posisjonen, dvs. spenningen på den er 0V. Den samme spenningen er ved direkte inngang til komparatoren.
Hvis du nå roterer motoren til den variable motstanden R1, øker spenningen gradvis ved direkte inngang til komparatoren, og når 2.5V er nådd, vil logikk 1 vises på utgangen til komparatoren, som vil åpne utgangstransistoren, vil HL1 LED lyse.
Hvis nå motoren R1 roteres i retning av å senke spenningen, vil LED HL1 utvilsomt gå ut på et bestemt øyeblikk. Dette indikerer at komparatoren fungerer korrekt.
Eksperimentet kan være noe komplisert: måle spenningen ved direkte inngang til komparatoren med et voltmeter, og fikser ved hvilken spenning LED-en vil lyse og hvor den slukker. Forskjellen i disse spenningene vil være hysteresen til komparatoren. For øvrig har noen komparatorer en spesiell pinne (pin) for å justere hystereseverdien.
For å utføre et slikt eksperiment trenger du et digitalt voltmeter som er i stand til å "fange" millivolt, en trinnmotstand i flere svinger og en god mengde tålmodighet for utøveren. Hvis tålmodighet for et slikt eksperiment ikke er nok, kan du gjøre følgende, noe som er mye enklere: bytt de direkte og inverse inngangene, og roter den variable motstanden for å se hvordan lysdioden oppfører seg, dvs. komparatorutgang.
Figur 1 viser bare et blokkskjema, slik at pinnetallene ikke er angitt. Når du sjekker en ekte komparator, må du takle dens pinout (pinout). Deretter vil noen praktiske ordninger bli vurdert og en kort beskrivelse av arbeidet deres vil bli gitt.
Ofte er det i ett tilfelle flere komparatorer, to eller fire, som lar deg lage forskjellige enheter uten å installere ekstra brikker på brettet. Sammenlignere kan være uavhengige av hverandre, men har i noen tilfeller interne forbindelser. Som en slik chip, bør du vurdere den doble komparatoren MAX933.
Komparator MAX933
To komparatorer "bor" i ett hus i mikrokretsen. I tillegg til komparatorene selv, er det en innebygd 1.182V spenningsreferansekilde inne i mikrokretsen. På figuren er det vist i form av en zenerdiode, som allerede er koblet inne i mikrokretsen: til den øvre komparator til den inverse inngangen, og til bunnen til den rette linjen. Dette gjør det enkelt å lage en komparator på flere nivåer i henhold til prinsippene om "Lille", "Norm", "Mange" (undervoltasje / overspenningsdetektorer). Slike komparatorer kalles vindusvindu fordi “norm” -posisjonen er i “vinduet” mellom “få” og “mange”.
Studiekomparatorprogram Multisim
Figur 2 viser målingen av referansespenningen produsert ved bruk av Multisim simuleringsprogramvaren. Målingen utføres med et XMM2-multimeter, som viser 1.182V, som helt tilsvarer verdien som er spesifisert i databladet til komparatoren. Pin 5 HYST, - justering av hysterese, i dette tilfellet brukes ikke.
Figur 2
Ved hjelp av bryter S1 kan du stille inngangsspenningsnivået, og på en gang på begge komparatorene: en lukket bryter leverer et lavt nivå til inngangene (mindre enn referansespenningen) som vist i figur 3, en åpen tilstand tilsvarer et høyt nivå, - figur 4. Tilstand for komparatets utganger vist med multimeter XMM1, XMM2.
Kommentarer til figurene er fullstendig overflødige - for å forstå logikken til komparatorene, er det nok å nøye vurdere målingene av multimetrene og plasseringen av bryteren S1. Det skal bare legges til at en slik ordning kan anbefales for å sjekke en ekte "jern" -komparator.
Figur 3
Figur 4
Spenningstestkrets
Kretsen til en slik komparator vist i databladet er vist i figur 5.
For utgangssignaler med underspenning (OUTA) og overspenning (OUTB) er det aktive signalnivået lavt, som indikert ved å understreke signalene ovenfra. Noen ganger brukes til dette formål skiltet “-” eller “/” foran signalnavnet. Disse signalene kan kalles alarmer.
POWER GOOD signal sendes ut logisk element OGnår begge alarmer har et logisk enhetsnivå. Det aktive POWER GOOD-signalet er høyt.
Hvis minst en av alarmene er lave, forsvinner POWER GOOD-signalet - det vil også bli lavt. Dette gjør det igjen mulig å verifisere at den logiske kretsen OG for lave nivåer er en logisk ELLER.
Figur 5. Sammenligningskrets
Den kontrollerte inngangsspenningen tilføres gjennom skillelinjen R1 ... R3, hvis verdi av motstandene beregnes under hensyntagen til området for kontrollerte spenninger. Beregningsprosedyren er gitt, selv med et eksempel, i databladet.
For å redusere skravling under bytte, settes hystereseverdien ved å bruke skillelinjen R4, R5. Disse motstandene beregnes ved å bruke formlene som også er gitt i databladet. For verdiene som er angitt i diagrammet, er hystereseverdien 50 mV.
Ordning for sikkerhetskopiering
Lignende ordninger brukes for eksempel i alarmsystemer. Operasjonsalgoritmen til disse ordningene er ganske enkel. Hvis nettspenningen svikter, bytter sikkerhetssystemet til batteridrift, og når nettverket er gjenopprettet, fungerer det igjen fra strømforsyningen mens batteriet lades. For å implementere en slik algoritme, må minst to faktorer evalueres: tilstedeværelsen av nettspenning og batteriets tilstand.
Den funksjonelle kontrollkretsen er vist på figur 6.
Figur 6. Strømstyringsplan for sikkerhetskopiering på en enkelt brikke
Den utbedrede spenningen + 9VDC tilføres gjennom dioden til spenningsregulatoren, hvorfra sikkerhetsenheten drives. I dette tilfellet er skillelinjen R1, R2 en nettverksspenningssensor, som overvåkes av den nedre komparatoren med OUTA-utgangen. Når det er nettspenning, og det er innenfor grunn, ved utgangen fra den nedre komparatoren er en logisk enhet som åpner felteffekttransistoren Q1, gjennom hvilken batteriet lades. Det samme signalet styrer indikatoren for nettverksdrift.
I tilfelle nettspenningen forsvinner eller synker, vises det en logisk null ved komparatorens utgang, felteffekttransistoren stenger, batteriet slutter å lade, nettverksindikatoren slås av eller blir en annen farge. Utseendet til et lydsignal er også mulig.
Et ladet batteri gjennom en koblingsdiode er koblet til stabilisatoren, og enheten fortsetter å fungere offline. Men for å beskytte batteriet mot full utladning, overvåker en annen komparator tilstanden, den øverste i henhold til ordningen.
Selv om batteriet ennå ikke er utladet, er spenningen ved den inverse inngangen til komparator B høyere enn referansen, og derfor er komparatets utgangsnivå lavt, noe som tilsvarer normal lading av batteriene. Når utladningen oppstår, faller spenningen på deleren R3, R4, og når den blir lavere enn referansen, vil det bli etablert et høyt nivå ved utgangen til komparatoren, noe som indikerer et lite batteri. Oftest indikeres denne tilstanden av den irriterende skriket på enheten.
Tidsforsinkelse krets
Vist i figur 7.
Figur 7. Skjema for tidsforsinkelse på komparatoren
Ordningen fungerer som følger. Ved å trykke på MOMENTARY SWITCH-knappen lades kondensator C til spenningen til strømkilden. Dette fører til at spenningen ved inngangen IN + blir høyere enn referansespenningen ved inngangen IN-. Derfor er utgangen OUT satt til et høyt nivå.
Etter å ha sluppet knappen, begynner kondensatoren å tømme gjennom motstanden R, og når spenningen på den, og derfor ved inngangen IN + faller under referansespenningen ved inngangen IN-, vil utgangsnivået til komparatoren OUT være lavt. Når du trykker på knappen igjen, vil alt gjenta seg igjen.
Referansespenningen ved inngangen IN- settes ved hjelp av en divider av tre motstander, og med verdiene angitt på diagrammet er 100 mV. Den samme skillelinjen setter komparatorens (HYST) hysterese innen 50 mV. Dermed blir kondensatoren C ledet ut til en spenning på 100 - 50 = 50 mV.
Strømforbruket for selve enheten er lite, ikke mer enn 35 mikroamper, mens utgangsstrømmen kan nå 40 mA.
Tidsforsinkelsen beregnes med formelen R * C * 4,6 sek. Et eksempel er beregningen med følgende data: 2M & # 937; * 10μF * 4.6 = 92 sek. Hvis motstanden er indikert i megaohm, er kapasitansen i mikrofarader, og resultatet oppnås i løpet av sekunder. Men dette er bare et beregnet resultat. Faktisk tid vil avhenge av spenningen til strømkilden og kvaliteten på kondensatoren, på dens lekkasjestrøm.
Noen enkle komparatorkretser
Grunnlaget for kretsene, som vil bli vurdert senere, er et gradientrelé, en krets som ikke reagerer på tilstedeværelsen av noe signal, men på hastigheten på dets endring. En av disse sensorene er foto stafetthvis diagram er vist i figur 8.
Figur 8. Skjema for fotoreléet på komparatoren
Inngangssignalet oppnås fra skillelinjen dannet av motstanden R1 og fotodioden VD3. Det vanlige poenget med denne skillelinjen gjennom diodene VD1 og VD2 er koblet til den direkte og inverterende inngangen til komparatoren DA1. Dermed viser det seg at de direkte og inverse inngangene har samme spenning, d.v.s. det er ingen forskjell mellom spenningene ved inngangene. Med denne tilstanden ved inngangene er sensitiviteten til komparatoren nær maksimal.
For å endre tilstanden til komparatoren, vil spenningsdifferansen ved inngangene i enheter av millivolt være nødvendig. Dette handler om hvordan du skyver lillefingeren din i avgrunnen som henger på kanten av en stein. I mellomtiden er det en logisk null ved komparatorens utgang.
Hvis belysningen plutselig endres, endres også spenningen på fotodioden, antar at den øker. Det ser ut til at sammen med dette vil spenningen ved begge inngangene til komparatoren endre seg, og umiddelbart. Derfor vil den ønskede spenningsforskjellen ved inngangene ikke fungere, og derfor vil ikke tilstanden til utgangen til komparatoren endre seg.
Alt dette vil være slik, hvis du ikke tar hensyn til kondensatoren C1 og motstanden R3. Takket være denne RC-kretsen vil spenningen ved den inverterte inngangen til komparatoren øke med en viss forsinkelse i forhold til den direkte inngangen. For forsinkelsestiden vil spenningen ved direkte inngang være større enn ved den inverse. Som et resultat vil en logisk enhet vises ved utgangen fra komparatoren. Denne enheten blir ikke holdt lenge, bare for forsinkelsestiden på grunn av RC-kjeden.
Et lignende fotorelé brukes i tilfeller der belysningen endres raskt nok. For eksempel, i sikkerhetsinnretninger eller sensorer av ferdige produkter på transportører, vil enheten reagere på avbrudd i lysstrømmen. Et annet alternativ er som et tillegg til videoovervåkningssystemet. Hvis du dirigerer lyssensoren til skjermen, vil den oppdage en endring i lysstyrke og slå på, for eksempel et lydsignal, som tiltrekker brukerens oppmerksomhet.
Det er veldig enkelt å gjøre det vurderte fotoreléet til en temperaturendringssensor, for eksempel i brannalarm. For å gjøre dette er det bare å bytte ut fotodioden med en termistor. I dette tilfellet må verdien på motstanden R1 være lik verdien til termistoren (vanligvis indikert for en temperatur på 25 ° C). Et diagram av denne sensoren er vist på figur 9.
Figur 9. Diagram over en måler av temperatursensor på en komparator
Prinsippet og betydningen av verket er nøyaktig det samme som for fotosensoren beskrevet ovenfor. Men denne designen viser også den enkleste utgangsenheten - dette er tyristor VS1 og relé K1. Når komparatoren er aktivert, åpnes tyristoren VS1, som slår på reléet K1.
Siden tyristoren i dette tilfellet fungerer i en likestrømkrets, selv når kontrollpulsen fra komparatoren slutter, vil tyristoren forbli åpen og reléet K1 slått på. For å slå av reléet, må du trykke på SB1-knappen eller bare slå av hele kretsen.
I stedet for en termistor, kan du bruke en magnetoresistor, for eksempel SM-1, som reagerer på et magnetfelt. Da får du et magnetisk sensitivt gradientrelé. Magnetoresistorer i det siste XX århundre ble brukt i tastaturene til noen datamaskiner.
Hvis du bruker andre sensorer, kan du på grunnlag av gradientreléet enkelt lage helt andre enheter som reagerer på endringer i det elektriske feltet, til lydvibrasjoner. Ved hjelp av piezoelektriske sensorer er det enkelt å lage sjokkfølere og seismiske vibrasjoner.
Det er ganske enkelt ved hjelp av komparatorer å konvertere det "analoge" signalet til et "digitalt". Et lignende skjema er vist i figur 10.
Figur 10. Skjema for konvertering av et "analogt" signal til et "digitalt" signal ved bruk av en komparator
Figur 11 viser den samme kretsen, bare polariteten til utgangspulsene er invers til den forrige. Dette oppnås ganske enkelt ved å inkludere andre innganger.
Figur 11
Begge kretsene konverterer amplituden til inngangssignalet til bredden på utgangspulsen. En slik konvertering brukes ofte i forskjellige elektroniske kretsløp. Først av alt, i måleenheter, bytte strømforsyning, digitale forsterkere.
Frekvensområdet for enhetene ligger i området 5 ... 200 KHz, amplituden til inngangssignalet i området 2 ... 2,5V. Ved bruk av en germaniumdiode starter konverteringen av amplituden til pulsbredden fra nivået 80 ... 90 mV, mens for en silisiumdiode er denne verdien 250 ... 270 mV.
Driftsfrekvensbåndet til enheten bestemmes av klassifiseringene til kondensatorene C1, C2. En enhet satt sammen fra serviceverdige deler krever ikke justering og innstilling av respon terskel.
Se også på elektrohomepro.com
: