Εργασία και εφαρμογές κυκλώματος σύγκρισης

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Γενικά, στα ηλεκτρονικά, ο συγκριτής χρησιμοποιείται για τη σύγκριση δύο τάσεων ή ρεύματα που δίνονται στις δύο εισόδους του συγκριτή. Αυτό σημαίνει ότι παίρνει δύο τάσεις εισόδου, στη συνέχεια τις συγκρίνει και δίνει μια διαφορική τάση εξόδου είτε σήμα υψηλού είτε χαμηλού επιπέδου. Ο συγκριτής χρησιμοποιείται για την ανίχνευση όταν ένα αυθαίρετο μεταβαλλόμενο σήμα εισόδου φτάσει στο επίπεδο αναφοράς ή σε ένα καθορισμένο επίπεδο κατωφλίου. Ο συγκριτής μπορεί να σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας διάφορα συστατικά όπως δίοδοι, τρανζίστορ, op-amp . Οι συγκριτές βρίσκουν σε πολλές ηλεκτρονικές εφαρμογές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την οδήγηση λογικών κυκλωμάτων.

Σύμβολο σύγκρισης

Σύμβολο σύγκρισης



Op-Amp ως Συγκριτής

Όταν κοιτάμε προσεκτικά το σύμβολο σύγκρισης, θα το αναγνωρίσουμε ως το Op-Amp (λειτουργικός ενισχυτής) σύμβολο, οπότε αυτό που κάνει αυτό το συγκριτικό διαφέρει από το op-amp Το Op-Amp έχει σχεδιαστεί για να δέχεται τα αναλογικά σήματα και να εξάγει το αναλογικό σήμα, ενώ ο συγκριτής θα δώσει έξοδο μόνο ως ψηφιακό σήμα, αν και ένα συνηθισμένο Op-Amp θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως Συγκριτές (Λειτουργικοί ενισχυτές όπως LM324, LM358 και LM741 δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας σε κυκλώματα σύγκρισης τάσης.


Το Op-Amps μπορεί συχνά να χρησιμοποιηθεί ως συγκριτής τάσης εάν προστεθεί δίοδος ή τρανζίστορ στην έξοδο του ενισχυτή), αλλά ο πραγματικός συγκριτής έχει σχεδιαστεί για να έχει ταχύτερο χρόνο εναλλαγής σε σύγκριση με το Op-Amps πολλαπλών χρήσεων. Επομένως, θα μπορούσαμε να πούμε ότι ο συγκριτής είναι η τροποποιημένη έκδοση του Op-Amps που έχει σχεδιαστεί ειδικά για να παρέχει την ψηφιακή έξοδο.



Σύγκριση κυκλωμάτων εξόδου Op-amp και Comparator

Σύγκριση κυκλωμάτων εξόδου Op-amp και Comparator

Βασική λειτουργία κυκλώματος σύγκρισης

Το κύκλωμα σύγκρισης λειτουργεί απλά λαμβάνοντας δύο αναλογικά σήματα εισόδου, συγκρίνοντάς τα και στη συνέχεια παράγει τη λογική έξοδο υψηλή '1' ή χαμηλή '0'.

Μη αναστρέψιμο κύκλωμα σύγκρισης

Κύκλωμα μη μετατροπής

Εφαρμόζοντας το αναλογικό σήμα στην είσοδο σύγκρισης + που ονομάζεται 'μη αναστροφή' και - την είσοδο που ονομάζεται 'αναστροφή', το κύκλωμα σύγκρισης θα συγκρίνει αυτά τα δύο αναλογικά σήματα, εάν η αναλογική είσοδος σε είσοδο μη αναστροφής είναι μεγαλύτερη από την αναλογική είσοδο αναστρέφοντας τότε η έξοδος θα μετακινηθεί στο λογικό υψηλό και αυτό θα κάνει το ανοιχτό τρανζίστορ συλλέκτη Q8 στο LM339 ισοδύναμο κύκλωμα παραπάνω για να ενεργοποιήσετε. Όταν η αναλογική είσοδος σε μη αναστροφή είναι μικρότερη από την αναλογική είσοδος σε είσοδο αναστροφής, τότε η έξοδος του συγκριτή θα μετακινηθεί στο λογικό χαμηλό.

Αυτό θα κάνει το Q8 τρανζίστορ απενεργοποιημένο. Όπως έχουμε δει από την αντίστοιχη εικόνα κυκλώματος LM339 παραπάνω, το LM339 χρησιμοποιεί ένα ανοιχτό τρανζίστορ συλλέκτη Q8 στην έξοδο του, επομένως πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το Αντίσταση 'pull-up' που συνδέεται με το καλώδιο συλλέκτη Q8 με το Vcc για να λειτουργήσει αυτό το τρανζίστορ Q8. Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων LM339, το μέγιστο ρεύμα που θα μπορούσε να ρέει σε αυτό το τρανζίστορ Q8 (ρεύμα νεροχύτη εξόδου) είναι περίπου 18 mA. Το V- θα μπορούσε να υπολογιστεί ως εξής.


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

Η είσοδος συγκριτικής μη αναστροφής συνδέεται με το ποτενσιόμετρο 10 K, το οποίο σχηματίζει επίσης το κύκλωμα διαχωριστή τάσης όπου θα μπορούσαμε να ρυθμίσουμε την εκκίνηση τάσης V + από Vcc έως 0 volt. Πρώτον, όταν το V + είναι ίσο με Vcc, η έξοδος του συγκριτή θα μετακινηθεί στο λογικό υψηλό (Vout = Vcc) επειδή το V + είναι μεγαλύτερο από το V-.

Αυτό θα απενεργοποιήσει το τρανζίστορ Q8 και το LED θα σβήσει. Όταν η τάση V + πέσει κάτω από τα V- volt, η έξοδος του συγκριτή θα μετακινηθεί στο λογικό χαμηλό (Vout = GND) και αυτό θα ενεργοποιήσει το τρανζίστορ Q8 και το LED θα ανάψει.

Ανταλλάσσοντας την αναλογική είσοδο, ο διαχωριστής τάσης R1 και R2 συνδέεται με την είσοδο μη αναστροφής (V +) και το ποτενσιόμετρο συνδεδεμένο με την είσοδο αντιστροφής (V-) θα έχουμε το αντίθετο αποτέλεσμα εξόδου.

Αντιστροφή κυκλώματος σύγκρισης

Αντιστροφή κυκλώματος σύγκρισης

Και πάλι, χρησιμοποιώντας την αρχή του διαχωριστή τάσης, η τάση στην είσοδο μη αναστροφής (V +) είναι περίπου V-volt, επομένως εάν ξεκινήσουμε την τάση εισόδου αντιστροφής (V-) στα Vcc volt, το V + είναι χαμηλότερο από το V-, αυτό θα κάνει το Q8 τρανζίστορ ΟΝ, η έξοδος του συγκριτή θα μετακινηθεί στο λογικό χαμηλό. Όταν προσαρμόζουμε το V-κάτω κάτω από το V +. Στη συνέχεια, το τρανζίστορ Q8 OFF η έξοδος του συγκριτή θα μετακινηθεί στο λογικό υψηλό επειδή το V + τώρα είναι μεγαλύτερο από το V- και το LED θα σβήσει.

Εφαρμογή του Συγκριτή σε Πρακτικά Ηλεκτρονικά Κυκλώματα

Το σύστημα παρακολούθησης υγρασίας του εδάφους που βασίζεται σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων χρησιμοποιώντας το Arduino

ο σύστημα παρακολούθησης υγρασίας εδάφους που βασίζεται σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων που χρησιμοποιούν το έργο Arduino έχει σχεδιαστεί για την ανάπτυξη ενός αυτόματου συστήματος άρδευσης που μπορεί να ελέγχει τον κινητήρα αντλίας λειτουργίας (ενεργοποίησης / απενεργοποίησης) ανάλογα με την περιεκτικότητα σε υγρασία στο έδαφος.

Το σύστημα παρακολούθησης υγρασίας

Το σύστημα παρακολούθησης υγρασίας

Ο αισθητήρας υγρασίας ανιχνεύει την υγρασία του εδάφους και ένα κατάλληλο σήμα δίνεται στον πίνακα Arduino. Ο συγκριτής θα συγκρίνει σήματα στάθμης υγρασίας με το προκαθορισμένο σήμα αναφοράς. Στη συνέχεια, θα στείλει ένα σήμα στον μικροελεγκτή. Με βάση το σήμα που λαμβάνεται από τη διάταξη ανίχνευσης και το συγκριτικό σήμα, θα λειτουργεί η αντλία νερού. Η οθόνη LCD χρησιμοποιείται για την προβολή της κατάστασης της υγρασίας του εδάφους και της αντλίας νερού.

Κύκλωμα αισθητήρα καρδιακού παλμού

Υλοποίηση συστήματος του τσιπ Heartrate Monitor

Υλοποίηση συστήματος του τσιπ Heartrate Monitor

Αισθητήρας καρδιακού παλμού HRM-2511E έχει 4 op-amp. Το τέταρτο Opamp χρησιμοποιείται ως συγκριτής τάσης. Το αναλογικό σήμα PPG τροφοδοτείται στη θετική είσοδο και η αρνητική είσοδος συνδέεται με τάση αναφοράς (VR). Το μέγεθος του VR μπορεί να ρυθμιστεί οπουδήποτε μεταξύ 0 και Vcc μέσω του ποτενσιόμετρου P2 (φαίνεται παραπάνω). Κάθε φορά που το παλμικό κύμα PPG υπερβαίνει το όριο VR τάσης, η έξοδος του συγκριτή αυξάνεται. Έτσι, αυτή η διάταξη παρέχει ψηφιακό παλμό εξόδου που συγχρονίζεται με τον καρδιακό παλμό. Το πλάτος του παλμού καθορίζεται επίσης από την τάση κατωφλίου VR.

Κύκλωμα συναγερμού καπνού

Κύκλωμα συναγερμού καπνού

Κύκλωμα συναγερμού καπνού

ο φωτοδιόδους εκπέμπουν φως που ανιχνεύεται από τα φωτο-τρανζίστορ Q1 και Q2. Η άνω περιοχή είναι σφραγισμένη και έτσι το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ Q1 δεν αλλάζει. Αυτό το σημείο λειτουργίας χρησιμοποιείται ως αναφορά για το συγκριτή. Όταν ο καπνός εισέρχεται στην κάτω περιοχή, αλλάζει το σημείο λειτουργίας του φωτο-τρανζίστορ Q2, με αποτέλεσμα να αλλάζει η τάση Vin από τη βάση (χωρίς καπνό) την τιμή Vin (no_smoke). Καθώς η ένταση του φωτός στη βάση της φωτογραφίας - Το τρανζίστορ μειώνεται λόγω του καπνού που εισέρχεται στην περιοχή, το ρεύμα βάσης μειώνεται και η τάση Vin θα αυξηθεί από τη βάση (χωρίς καπνό) τιμή Vin (no_smoke). Όταν η τάση Vin διασχίζει το Vref, η έξοδος του συγκριτή αλλάζει από VL σε VH ενεργοποιώντας τον συναγερμό.

Ελπίζω διαβάζοντας αυτό το άρθρο να έχετε αποκτήσει κάποια βασικά στοιχεία και να εργαστείτε στο συγκριτικό. Εάν έχετε απορίες σχετικά με αυτό το άρθρο ή σχετικά με το Ηλεκτρονικά και ηλεκτρικά έργα τελευταίου έτους , μη διστάσετε να σχολιάσετε στην παρακάτω ενότητα. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς. Γνωρίζετε εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων στις οποίες το op-amp χρησιμοποιείται ως κύκλωμα σύγκρισης;