kategória: Najlepšie články » Praktická elektronika
Počet zobrazení: 162 409
Komentáre k článku: 5
Porovnávacie obvody
Ako funguje porovnávač napätia
V mnohých opisoch je porovnávací porovnávač porovnávaný s konvenčnými váhami na pákach, napríklad v bazároch: na jednu misu sa umiestni štandard a na druhú stranu začne kupovať tovar, napríklad zemiaky. Akonáhle sa hmotnosť produktu rovná hmotnosti hmotnosti, presnejšie o niečo viac, pohár s hmotnosťou sa rozbehne. Váženie je u konca.
To isté sa stane s komparátorom, iba v tomto prípade úlohu váh hrá referenčné napätie a vstupný signál sa používa ako zemiak. Hneď ako sa na výstupe z porovnávača objaví logická jednotka, predpokladá sa, že došlo k porovnaniu napätia. Toto je „trochu viac“, ktoré sa v adresároch nazýva „prahová citlivosť komparátora“.
Kontrola porovnávača napätia
Začiatočníci šunky - elektrotechnici sa často pýtajú, ako skontrolovať konkrétnu časť. Na kontrolu komparátora nemusíte zostavovať zložitý obvod. Stačí pripojiť voltmeter na výstup z komparátora a na vstup priviesť regulované napätie a určiť, či komparátor funguje alebo nie. A samozrejme, bude to veľmi dobré, ak si stále pamätáte, aby ste komparátor použili silu!
Nemali by sme však zabúdať na to, že veľa komparátorov má výstupný tranzistor, v ktorom nálezy kolektora a žiariča jednoducho „visia vo vzduchu“, čo bolo opísané v článku. "Analógové komparátory", Tieto závery sa preto musia zodpovedajúcim spôsobom prepojiť. Ako to urobiť, je znázornené na obrázku 1.
Obrázok 1. Schéma zapojenia komparátora
Referenčné napätie získané z delič R2, R3 z napájacieho napätia + 5V. Výsledkom je, že na inverznom vstupe je dosiahnuté 2,5V. Predpokladajme, že posúvač variabilného odporu R1 je v najnižšej polohe, t.j. napätie na ňom je 0V. Rovnaké napätie je na priamom vstupe komparátora.
Ak teraz otáčaním motora s premenlivým odporom R1 postupne zvyšujte napätie na priamom vstupe komparátora, potom, keď sa dosiahne 2,5V, objaví sa logika 1 na výstupe komparátora, ktorý otvorí výstupný tranzistor, rozsvieti sa HL1 LED.
Ak sa teraz motor R1 otáča v smere znižovania napätia, potom v určitom okamihu LED HL1 nepochybne zhasne. To naznačuje správnu činnosť komparátora.
Experiment môže byť trochu komplikovaný: zmerajte napätie na priamom vstupe komparátora pomocou voltmetra a stanovte, na aké napätie sa LED rozsvieti a pri ktorej zhasne. Rozdiel v týchto napätiach bude hysteréziou porovnávača. Mimochodom, niektoré komparátory majú špeciálny kolík (kolík) na nastavenie hodnoty hysterézie.
Na vykonanie takéhoto experimentu budete potrebovať digitálny voltmeter schopný „chytiť“ milivolty, viacotáčkový orezávací rezistor a dostatočné množstvo trpezlivosti pre účinkujúceho. Ak trpezlivosť na taký experiment nestačí, môžete urobiť nasledujúce, čo je omnoho jednoduchšie: zamieňať priame a inverzné vstupy a otáčaním premenného odporu sledovať, ako sa správa LED, t. porovnávací výstup.
Obrázok 1 zobrazuje iba blokovú schému, takže čísla kolíkov nie sú uvedené. Pri kontrole skutočného komparátora sa budete musieť vysporiadať s jeho pinoutom (pinout). Ďalej sa zvážia niektoré praktické schémy a uvedie sa stručný popis ich práce.
V jednom prípade často existuje niekoľko porovnávačov, dva alebo štyri, čo vám umožňuje vytvárať rôzne zariadenia bez toho, aby ste na dosku inštalovali ďalšie čipy. Komparátory môžu byť navzájom nezávislé, ale v niektorých prípadoch majú vnútorné väzby. Ako taký čip zvážte duálny komparátor MAX933.
Komparátor MAX933
Dva komparátory „žijú“ v jednom kryte mikroobvodu. Okrem samotných komparátorov je v mikroobvode zabudovaný referenčný zdroj napätia 1,182V. Na obrázku je znázornené vo forme zenerovej diódy, ktorá je už prepojená vo vnútri mikroobvodu: s horným komparátorom s inverzným vstupom a so spodnou časťou k priamke. To uľahčuje vytvorenie viacúrovňového porovnávača podľa zásad „Malý“, „Normálny“, „Mnoho“ (detektory podpätia / prepätia). Takéto komparátory sa nazývajú oknami, pretože pozícia „norm“ je v „okne“ medzi „niekoľkými“ a „mnohými“.
Porovnávací program štúdia Multisim
Obrázok 2 zobrazuje meranie referenčného napätia vyrobeného pomocou simulačného softvéru Multisim. Meranie sa vykonáva pomocou multimetra XMM2, ktorý ukazuje 1,182V, čo plne zodpovedá hodnote uvedenej v údajovom liste porovnávača. Pin 5 HYST, - nastavenie hysterézie, v tomto prípade sa nepoužíva.
Obrázok 2
Pomocou prepínača S1 môžete nastaviť úroveň vstupného napätia a naraz na oba komparátory: zatvorený spínač dodáva vstupom nízku úroveň (menej ako referenčné napätie), ako je to znázornené na obrázku 3, otvorený stav zodpovedá vysokej úrovni, - obrázok 4. Stav výstupov komparátorov zobrazené pomocou multimetrov XMM1, XMM2.
Komentáre k obrázkom sú úplne zbytočné - na pochopenie logiky komparátorov stačí starostlivo zvážiť odčítanie multimetrov a polohu spínača S1. Malo by sa dodať, že takúto schému možno odporučiť na kontrolu skutočného porovnávača železa.
Obrázok 3
Obrázok 4
Testovací obvod napätia
Okruh takého porovnávača, ktorý je uvedený v dátovom liste, je znázornený na obr.
V prípade výstupných signálov podpätia (OUTA) a prepätia (OUTB) je úroveň aktívneho signálu nízka, čo je naznačené podčiarknutím signálov zhora. Niekedy sa na tieto účely používa znak „-“ alebo „/“ pred menom signálu. Tieto signály sa môžu nazývať alarmy.
Výstupom je signál POWER GOOD logický prvok Akeď majú oba alarmy úroveň logickej jednotky. Aktívny signál POWER GOOD je vysoký.
Ak je aspoň jeden z alarmov nízky, signál POWER GOOD zmizne - tiež sa zníži. To opäť umožňuje overiť, či logický obvod A pre nízke úrovne je logický ALEBO.
Obrázok 5. Obvod komparátora
Riadené vstupné napätie sa dodáva cez delič R1 ... R3, ktorého hodnota rezistorov sa počíta s prihliadnutím na rozsah regulovaných napätí. Postup výpočtu je uvedený v údajovom liste, a to aj s príkladom.
Aby sa znížilo chatovanie počas prepínania, hysterézna hodnota sa nastavuje pomocou deliča R4, R5. Tieto rezistory sa vypočítavajú pomocou vzorcov uvedených v dátovom liste. Pre hodnoty uvedené v diagrame je hysterézna hodnota 50 mV.
Schéma správy zálohy
Podobné schémy sa používajú napríklad v poplachové systémy, Prevádzkový algoritmus týchto schém je pomerne jednoduchý. Ak dôjde k výpadku sieťového napätia, bezpečnostný systém prepne na prevádzku z batérie a keď sa sieť obnoví, počas nabíjania batérie znova funguje zo zdroja napájania. Na implementáciu takéhoto algoritmu sa musia vyhodnotiť najmenej dva faktory: prítomnosť sieťového napätia a stav batérie.
Funkčný riadiaci obvod je znázornený na obr.
Obrázok 6. Schéma správy záložnej energie na jednom čipe
Usmernené napätie + 9VDC sa dodáva diódou do regulátora napätia, z ktorého je zabezpečovacie zariadenie napájané. V tomto prípade je delič R1, R2 snímačom sieťového napätia, ktoré monitoruje spodný komparátor s výstupom OUTA. Ak je na sieťovom napätí a je to v rozumnom prípade, na výstupe z dolného porovnávača je logická jednotka, ktorá otvára tranzistor Q1 s efektom poľa, prostredníctvom ktorého sa nabíja batéria. Rovnaký signál riadi indikátor prevádzky siete.
V prípade, že sieťové napätie zmizne alebo klesne, na výstupe komparátora sa objaví logická nula, tranzistor s efektom poľa sa uzavrie, batéria sa zastaví, indikátor prevádzky siete zhasne alebo zmení farbu. Možný je aj výskyt zvukového signálu.
K stabilizátoru je pripojená nabitá batéria cez prepínaciu diódu a zariadenie naďalej funguje offline. Aby však bola batéria chránená pred úplným vybitím, iný stav monitoruje jej stav, najvyšší podľa schémy.
Zatiaľ čo sa batéria ešte nevybila, napätie na inverznom vstupe komparátora B je vyššie ako referenčná hodnota, takže výstupná úroveň komparátora je nízka, čo zodpovedá normálnemu nabíjaniu batérií. Keď dôjde k vybitiu, napätie v deliči R3, R4 klesne a keď klesne pod referenčnú hodnotu, na výstupe z porovnávača sa nastaví vysoká úroveň, ktorá naznačuje slabú batériu. Najčastejšie je tento stav indikovaný nepríjemným vŕzganím zariadenia.
Okruh s oneskorením
Obrázok 7.
Obrázok 7. Schéma časového oneskorenia na komparátore
Schéma funguje takto. Stlačením tlačidla MOMENTARY SWITCH sa kondenzátor C nabije na napätie zdroja energie. To vedie k tomu, že napätie na vstupe IN + je vyššie ako referenčné napätie na vstupe IN-. Preto je výstup OUT nastavený na vysokú úroveň.
Po uvoľnení tlačidla sa kondenzátor začne vybíjať cez odpor R, a keď napätie na ňom, a teda na vstupe IN + klesne pod referenčné napätie na vstupe IN-, bude výstupná úroveň komparátora OUT nízka. Po opätovnom stlačení tlačidla sa všetko opakuje znova.
Referenčné napätie na vstupe IN- sa nastavuje pomocou deliča troch odporov as hodnotami uvedenými na obrázku je 100 mV. Rovnaký delič nastaví hysterézu komparátora (HYST) do 50 mV. Kondenzátor C je teda vybitý na napätie 100 - 50 = 50 mV.
Prúdová spotreba samotného zariadenia je malá, nie viac ako 35 mikroampérov, zatiaľ čo výstupný prúd môže dosiahnuť 40 mA.
Časové oneskorenie sa vypočíta podľa vzorca R * C * 4,6 s. Príkladom je výpočet s nasledujúcimi údajmi: 2M & # 937; * 10 uF * 4,6 = 92 sek. Ak je odpor udaný v megaohmoch, kapacita je v mikrofaradách, výsledok sa získa v sekundách. Je to však iba vypočítaný výsledok. Skutočný čas bude závisieť od napätia zdroja energie a od kvality kondenzátora, od jeho zvodového prúdu.
Niektoré jednoduché porovnávacie obvody
Základom obvodov, ktoré sa budú posudzovať neskôr, je gradientové relé, obvod, ktorý nereaguje na prítomnosť žiadneho signálu, ale na rýchlosť jeho zmeny. Jeden z týchto senzorov je foto reléktorého schéma je znázornená na obrázku 8.
Obrázok 8. Schéma foto relé na komparátore
Vstupný signál sa získa z deliča tvoreného odporom R1 a fotodiódy VD3. Spoločný bod tohto deliča cez diódy VD1 a VD2 je spojený s priamym a invertujúcim vstupom komparátora DA1. Ukazuje sa teda, že priame a inverzné vstupy majú rovnaké napätie, t.j. nie je rozdiel medzi napätiami na vstupoch. Pri tomto stave na vstupoch je citlivosť porovnávača takmer na maximálnej hodnote.
Na zmenu stavu komparátora bude potrebný rozdiel napätia na vstupoch v jednotkách milivoltov. Je to o tom, ako zatlačiť malíček do priepasti visiacej na okraji kameňa. Medzitým je na výstupe z porovnávača logická nula.
Ak sa osvetlenie náhle zmení, zmení sa tiež napätie na fotodióde, predpokladajme, že sa zvýši. Zdá sa, že spolu s tým sa zmení napätie na oboch vstupoch porovnávača a okamžite. Preto požadovaný rozdiel napätia na vstupoch nebude fungovať, a preto sa stav výstupu komparátora nezmení.
Všetko by to tak bolo, ak nebudete venovať pozornosť kondenzátoru C1 a rezistoru R3. Vďaka tomuto obvodu RC sa napätie na invertovanom vstupe komparátora zvýši s určitým oneskorením vzhľadom na priamy vstup. Po dobu oneskorenia bude napätie na priamom vstupe väčšie ako na inverznej strane. Vo výsledku sa na výstupe z porovnávača objaví logická jednotka. Táto jednotka nebude držaná príliš dlho, len kvôli oneskoreniu kvôli reťazi RC.
Podobné fotografické relé sa používa v prípadoch, keď sa osvetlenie mení dostatočne rýchlo. Napríklad v bezpečnostných zariadeniach alebo senzoroch hotových výrobkov na dopravníkoch bude zariadenie reagovať na prerušenie svetelného toku. Ďalšou možnosťou je doplnok k systému video sledovania. Ak nasmerujete fotosenzor na obrazovku monitora, zistí zmenu jasu a zapne napríklad zvukový signál, čím upúta pozornosť operátora.
Je veľmi jednoduché premeniť uvažované foto relé na snímač zmeny teploty, napríklad v požiarny poplach, Fotodiódu jednoducho nahraďte termistorom. V tomto prípade musí byť hodnota odporu R1 rovnaká ako hodnota termistoru (obvykle indikovaná pri teplote 25 ° C). Schéma tohto senzora je znázornená na obrázku 9.
Obrázok 9. Schéma snímača teploty na komparátore
Princíp a význam práce je úplne rovnaký ako v prípade vyššie opísaného fotosenzora. Tento návrh však ukazuje aj najjednoduchšie výstupné zariadenie - jedná sa o tyristor VS1 a relé K1. Keď je komparátor aktivovaný, otvorí sa tyristor VS1, ktorý zapne relé K1.
Pretože tyristor v tomto prípade pracuje v jednosmernom obvode, aj keď je riadiaci impulz z komparátora ukončený, tyristor zostane otvorený a relé K1 sa zapne. Na vypnutie relé musíte stlačiť tlačidlo SB1 alebo jednoducho odpojiť celý obvod.
Namiesto termistoru môžete použiť magnetorezistor, napríklad SM-1, ktorý reaguje na magnetické pole. Potom získate magneticky citlivé gradientné relé. Magnetorezistory sa v posledných XX. Storočí používali v klávesniciach niektorých počítačov.
Ak používate iné senzory, potom na základe gradientového relé môžete ľahko vytvoriť úplne odlišné zariadenia, ktoré reagujú na zmeny v elektrickom poli, na zvukové vibrácie. Pomocou piezoelektrických senzorov je ľahké vytvárať nárazové senzory a seizmické vibrácie.
Premena „analógového“ signálu na „digitálny“ je pomocou komparátorov pomerne jednoduchá. Podobná schéma je znázornená na obrázku 10.
Obrázok 10. Schéma na konverziu „analógového“ signálu na „digitálny“ signál pomocou porovnávača
Obrázok 11 zobrazuje rovnaký obvod, iba polarita výstupných impulzov je inverzná k predchádzajúcemu. To sa dosiahne jednoducho zahrnutím ďalších vstupov.
Obrázok 11.
Oba obvody prevádzajú amplitúdu vstupného signálu na šírku výstupného impulzu. Takáto konverzia sa často používa v rôznych elektronických obvodoch. Najprv v meracích prístrojoch, spínacích zdrojoch, digitálnych zosilňovačoch.
Frekvenčný rozsah zariadení je v rozsahu 5 ... 200 KHz, amplitúda vstupného signálu v rozsahu 2 ... 2,5 V. Pri použití germániovej diódy začína premena amplitúdy na šírku impulzu z úrovne 80 ... 90 mV, zatiaľ čo u kremíkovej diódy je táto hodnota 250 ... 270 mV.
Prevádzkové frekvenčné pásmo zariadenia je určené hodnotami kondenzátorov C1, C2. Zariadenie zostavené z opraviteľných častí si nevyžaduje úpravu a nastavenie prahovej hodnoty odozvy.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: