Упоредни склопови

Како се упоређује напон?

У многим описима упоређивач се упоређује са конвенционалним вагама, као на базару: на једну посуду се поставља стандард - утези, а продавац почиње да ставља робу, као што је кромпир, на другу. Чим тежина производа постане једнака тежини утеза, тачније мало више, шоља са теговима убрзава. Вагање је готово.

Иста ствар се догађа и са компаратором, само што у овом случају улогу тегова игра референтни напон, а улазни сигнал користи се као кромпир. Чим се на излазу компаратора појави логичка јединица, сматра се да је дошло до поређења напона. То је оно „мало више“, што се у именицима назива „праг осетљивости упоредника“.

Провера компактора напона

Новајзијска шунка - инжењери електронике често питају како да провере одређени део. Да бисте проверили компаратор, не морате састављати ниједан сложени круг. Довољно је да прикључите волтметар на излаз компаратора, а на улазе примените регулисане напоне и утврдите да ли компаратор ради или не. И, наравно, биће врло добро, ако се још увек сећате да примените снагу на компаратеру!

Међутим, не треба заборавити да многи упоређивачи имају излазни транзистор, у којем налази колектора и емитер-а једноставно "висе у ваздуху", што је описано у чланку "Аналогни компаратори". Стога се ови закључци морају у складу с тим повезати. Како се то ради приказано је на слици 1.

Слика 1. Дијаграм повезивања компаратора

Референтни напон добијен од разделник Р2, Р3 од напона напајања + 5В. Као резултат тога, на инверзном улазу се добија 2,5 В. Претпоставимо да је клизач варијабилног отпорника Р1 у најнижем положају, тј. напон на њему је 0В. Исти напон је на директном улазу компаратора.

Ако сада окретањем мотора променљивог отпорника Р1 постепено повећавате напон на директном улазу компаратора, када се достигне 2,5 В, на излазу компаратора ће се појавити логика 1, која ће отворити излазни транзистор, лампица ХЛ1 ће се упалити.

Ако се сада мотор Р1 окреће у правцу смањења напона, тада ће у одређеном тренутку ЛЕД ХЛ1 несумњиво угасити. Ово указује на правилан рад компаратора.

Експеримент може бити помало компликован: мерите напон на директном улазу компаратора волтметром и утврдите на ком напону ће се упалити ЛЕД и код кога се гаси. Разлика у овим напонима биће хистереза ​​компаратора. Успут, неки упоређивачи имају посебан пин (пин) за подешавање вредности хистерезе.

Да бисте спровели такав експеримент, требаће вам дигитални волтметар који може да "ухвати" миливолте, вишеструки окретни отпорник и прилично стрпљење за извођача. Ако стрпљење за такав експеримент није довољно, можете учинити сљедеће, што је много једноставније: замијените изравне и обрнуте улазе и закрените промјењиви отпорник да бисте посматрали како се понаша ЛЕД, тј. производ компаратора

На слици 1 приказан је само блок дијаграм, тако да бројеви пинова нису назначени. Приликом провере правог упоређивача мораћете да се позабавите његовим закључком (пиноут). Затим ће се размотрити неке практичне шеме и дати кратки опис њиховог рада.

Често у једном случају постоји неколико компаратора, два или четири, што вам омогућава да креирате различите уређаје без инсталирања додатних чипова на плочи. Компаратори могу бити независни један од другог, али у неким случајевима имају интерне везе. Као такав чип, узмите у обзир МАКС933 двоструки компаратор.

Компаратор МАКС933

Два компаратора "живе" у једном кућишту микро круга. Поред самих компаратора, уграђен је референтни извор напона 1,182 В унутар микро-склопа. На слици је приказан у облику зенер диоде која је већ спојена унутар микро круга: у горњи компаратер са инверзним улазом, а на дно равно правом. То олакшава израду компаратора на више нивоа по принципима „мало“, „норма“, „много“ (детектори поднапонских / пренапонских). Такви компаратери се називају прозорима јер је позиција „норма“ у „прозору“ између „неколико“ и „много“.

Студијски компаративни програм Мултисим

Слика 2 приказује мерење референтног напона произведеног коришћењем симулационог софтвера Мултисим. Мерење се врши помоћу КСММ2 мултиметра, који показује 1.182В, што у потпуности одговара вредности наведеној у Техничком листу компаратора. Пин 5 ХИСТ, - подешавање хистерезе, у овом случају се не користи.

Слика 2

Помоћу прекидача С1 можете подесити ниво улазног напона и одједном на оба компаратора: затворени прекидач доводи до ниског нивоа улаза (мањи од референтног напона) као што је приказано на слици 3, отворено стање одговара високом нивоу, - Слика 4. Стање излаза компаратора приказано на мултиметрима КСММ1, КСММ2.

Коментари на бројке су потпуно сувишни - да бисте разумели логику компаратора, довољно је пажљиво размотрити очитавање мултиметара и положај прекидача С1. Треба само додати да се таква схема може препоручити за проверу правог компаратора „гвожђа“.

Слика 3

Слика 4

Напон испитног круга

Круг таквог компаратора приказан у Техничком листу приказан је на слици 5.

За излазне сигнале поднапона (ОУТА) и пренапона (ОУТБ), ниво активног сигнала је низак, што показује и подвлачење сигнала одозго. Понекад се у те сврхе користи знак „-“ или „/“ испред назива сигнала. Ови се сигнали могу назвати аларми.

ПОВЕР ГООД сигнал се емитује логички елемент Икада оба аларма имају ниво логичке јединице. Активан сигнал ПОВЕР ГООД је висок.

Ако је бар један од аларма низак, сигнал ПОВЕР ГООД ће нестати - постаће и низак. Ово још једном омогућава потврду да је логички склоп И за ниске нивое логички ИЛИ.

Слика 5. Круг компаратора

Контролирани улазни напон напаја се кроз раздјелник Р1 ... Р3, чија се вриједност отпорника израчунава узимајући у обзир распон контролираних напона. Процедура израчуна је дата, чак и са примером, у Техничком листу.

Да бисте смањили брбљање током пребацивања, вредност хистерезе поставља се помоћу разделника Р4, Р5. Ови отпорници се израчунавају помоћу формула које су такође дате у листу података. За вредности наведене на дијаграму, вредност хистерезе је 50мВ.

Схема управљања сигурносним копијама

Сличне шеме се користе, на пример, у алармни системи. Алгоритам рада ових схема је прилично једноставан. Ако мрежни напон не успе, сигурносни систем прелази на рад батерије, а када се мрежа обнови, поново ради из напајања, док се батерија пуни. Да би се имплементирао такав алгоритам, морају се проценити најмање два фактора: присуство мрежног напона и стање батерије.

Функционални управљачки круг приказан је на слици 6.

Слика 6. Схема управљања резервним напајањем на једном чипу

Исправљени напон + 9ВДЦ преко диоде се доводи до регулатора напона, одакле се напаја сигурносни уређај. У овом случају, делилац Р1, Р2 је мрежни сензор напона, који надгледа доњи компаратер са излазом ОУТА. Када постоји мрежни напон и налази се унутар разлога, на излазу нижег компаратора је логичка јединица која отвара пољски транзистор К1, кроз који се пуни батерија. Исти сигнал контролише индикатор рада мреже.

У случају да мрежни напон нестане или се смањи, на излазу компаратора се појави логичка нула, транзистор с ефектом поља се затвара, батерија се престаје пунити, индикатор рада мреже се искључује или претвара другу боју. Могућа је и појава звучног сигнала.

Напуњена батерија путем преклопне диоде повезана је на стабилизатор, а уређај и даље ради ван мреже. Али како би се заштитио батерија од пуног пражњења, други компаратор надгледа њено стање, горњи према шеми.

Иако се батерија још није испразнила, напон на инверзном улазу компаратора Б је виши од референтног, дакле, излазни ниво компаратора је низак, што одговара уобичајеном напуњености батерија. Како дође до пражњења, напон на разделнику Р3, Р4 опада, а када постане нижи од референтног, на излазу компаратора ће се успоставити висок ниво, што указује на слабу батерију. Најчешће се ово стање указује на досадан шиштање уређаја.

Временски круг кашњења

Приказана на слици 7.

Слика 7. Схема временског кашњења на компаратеру

Шема делује на следећи начин. Притиском на тастер МОМЕНТАРИ СВИТЦХ кондензатор Ц се напаја на напон извора напајања. То доводи до чињенице да напон на улазном ИН + постаје већи од референтног напона на улазном ИН-. Стога је излаз ОУТ постављен на висок ниво.

Након отпуштања дугмета кондензатор почиње да се празни кроз отпорник Р, а када напон на њему, а самим тим и на улазу ИН + падне испод референтног напона на улазу ИН-, излазни ниво компаратора ОУТ ће бити низак. Када поново притиснете дугме, све се понавља.

Референтни напон на улазном ИН- подешава се помоћу раздјелника од три отпорника и са вриједностима наведеним на дијаграму је 100мВ. Исти раздјелник поставља хистерезу компаратора (ХИСТ) унутар 50мВ. Тако се кондензатор Ц испразни до напона 100 - 50 = 50 мВ.

Потрошња струје самог уређаја је мала, не више од 35 микроампера, док излазна струја може достићи 40 мА.

Време кашњења се израчунава формулом Р * Ц * 4,6 сец. Пример је израчунавање са следећим подацима: 2М & # 937; * 10µФ * 4.6 = 92 сек. Ако је отпор наведен у мегаохмсима, капацитет је у микрофарадама, резултат се добија у секунди. Али ово је само израчунати резултат. Стварно време ће зависити од напона извора напајања и од квалитета кондензатора, од његове струје цурења.

Неки једноставни компаративни склопови

Основа кругова који ће бити размотрени касније је градијентни релеј, склоп који реагује не на присуство било ког сигнала, већ на брзину његове промене. Један од тих сензора је фото релејчији је дијаграм приказан на слици 8.

Слика 8. Шема фото релеја на компаратеру

Улазни сигнал се добија из разводника који формира отпорник Р1 и фотодиод ВД3. Заједничка тачка овог разделника кроз диоде ВД1 и ВД2 повезана је на директан и обрнути улаз компаратора ДА1. Тако се испоставило да директни и инверзни улази имају исти напон, тј. нема разлике између напона на улазима. Са овим стањем на улазима, осетљивост компаратора је близу максимума.

За промену стања компаратора биће потребна разлика напона на улазима у јединицама миливолта. Овдје се ради о томе како гурнути мали прст у понор виси на ивици камена. У међувремену, на излазу компаратора постоји логичка нула.

Ако се осветљење изненада промени, напон на фотодиоди се такође мења, претпоставимо да се повећа. Чини се да ће се уз то напон на оба улаза компаратора променити и то одмах. Стога, жељена разлика напона на улазима неће радити, а самим тим се и стање излаза компаратора неће променити.

Све би то било тако, ако не обратите пажњу на кондензатор Ц1 и отпорник Р3. Захваљујући овом РЦ кругу, напон на инвертираном улазу компаратора ће се повећавати с одређеним кашњењем у односу на директни улаз. За време кашњења, напон на директном улазу биће већи него на инверзном. Као резултат тога, на излазу компаратора ће се појавити логичка јединица. Ова јединица се неће задржати дуго, само за време кашњења због РЦ ланца.

Сличан фото релеј користи се у случајевима када се осветљење мења довољно брзо. На пример, у безбедносним уређајима или сензорима готових производа на транспортерима, уређај ће реаговати на прекид светлосног тока. Друга опција је додатак систему видео надзора. Ако фотосензор усмјерите на екран монитора, он ће открити промјену свјетлине и укључити, на примјер, аудио сигнал, привлачећи пажњу оператера.

Врло је једноставно претворити разматрани фото релеј у сензор за промјену температуре, на примјер, у пожарни аларм. Да бисте то учинили, само замените фотодиоду са термистором. У овом случају, вредност отпорника Р1 мора бити једнака вредности термистора (обично је означена за температуру од 25 ° Ц). Дијаграм овог сензора приказан је на слици 9.

Слика 9. Дијаграм сензора за мерење температуре на компаратеру

Принцип и значење рада потпуно је исто као и код фотосензора који је горе описан. Али овај дизајн такође показује најједноставнији излазни уређај - ово је тиристор ВС1 и релеј К1. Када се компаратор активира, отвара се тиристор ВС1 који укључује релеј К1.

Будући да тиристор у овом случају ради у једносмерном кругу, чак и када се управљачки импулс из компаратора заврши, тиристор ће остати отворен, а релеј К1 укључен. Да бисте искључили релеј, мораћете да притиснете тастер СБ1 или једноставно искључите читав круг.

Уместо термистора, можете користити магнетни отпорник, на пример СМ-1, који реагује на магнетно поље. Тада добијате магнетно осетљив градијентни релеј. Магнетни отпорници у прошлом КСКС веку коришћени су на тастатурама неких рачунара.

Ако користите друге сензоре, онда на основу градијентног релеја лако можете направити потпуно различите уређаје који реагују на промене електричног поља, на звучне вибрације. Помоћу пиезоелектричних сензора лако је створити сензоре удара и сеизмичке вибрације.

Лако је помоћу компаратора претворити "аналогни" сигнал у "дигитални". Слична схема је приказана на слици 10.

Слика 10. Шема за претварање "аналогног" сигнала у "дигитални" сигнал помоћу компаратора

На слици 11. приказан је исти круг, само што је поларитет излазних импулса обрнут од претходног. То се постиже једноставно укључивањем других инпута.

Слика 11.

Оба круга претварају амплитуду улазног сигнала у ширину излазног импулса. Таква конверзија се често користи у разним електронским склоповима. Пре свега, у мерним уређајима, комутацијским изворима напајања, дигиталним појачалима.

Фреквенцијски распон уређаја је у опсегу од 5 ... 200КХз, амплитуда улазног сигнала у распону од 2 ... 2,5 В. Када се користи германијум диода, претварање амплитуде у ширину импулса почиње од нивоа 80 ... 90мВ, док је за силицијумску диоду та вредност 250 ... 270мВ.

Радни фреквенцијски опсег уређаја одређен је називима кондензатора Ц1, Ц2. Уређај састављен из делова који се могу сервисирати не захтева подешавање и подешавање прага одзива.