Categories: Articles destacats » Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 162.409
Comentaris sobre l'article: 5
Circuits comparadors
Com funciona el comparador de tensió
En moltes descripcions, el comparador es compara amb escales de palanca convencionals, com en un basar: es posa un estàndard en un bol - pesos, i el venedor comença a posar productes, com les patates, a l’altra. Tan aviat com el pes del producte s’iguala amb el pes dels pesos, més precisament una mica més, la tassa amb peses s’enfila. S'ha acabat el pes.
El mateix passa amb el comparador, només en aquest cas el paper dels pesos el juga la tensió de referència i el senyal d’entrada s’utilitza com a patata. Tan bon punt aparegui una unitat lògica a la sortida del comparador, es considera que s’ha produït la comparació de tensió. Es tracta del molt “una mica més”, que als directoris s’anomena “sensibilitat llindar del comparador”.
Comprovació del comparador de tensió
Pernils novells: els enginyers electrònics solen demanar com es pot comprovar una determinada part. Per comprovar el comparador, no cal muntar cap circuit complex. N’hi ha prou de connectar un voltímetre a la sortida del comparador i aplicar tensions regulades a les entrades i determinar si el comparador funciona o no. I, per descomptat, serà molt bo, si encara recordeu aplicar potència al comparador.
Tot i això, no s’ha d’oblidar que molts comparadors tenen un transistor de sortida, en què les troballes del col·lector i emissor simplement “pengen a l’aire”, que es descriu a l’article. "Comparadors analògics". Per tant, aquestes conclusions s’han de connectar en conseqüència. Com fer-ho es mostra a la figura 1.
Figura 1. Diagrama de connexió del comparador
La tensió de referència obtinguda de divisor R2, R3 de tensió d'alimentació + 5V. Com a resultat, s’obtenen 2,5V a l’entrada inversa. Suposem que el lliscador de resistència variable R1 es troba en la posició més baixa, és a dir. la tensió és 0V. El mateix voltatge es troba a l’entrada directa del comparador.
Si ara girant el motor de la resistència variable R1, augmenteu gradualment la tensió a l’entrada directa del comparador, llavors quan s’aconsegueixi 2,5 V, apareixerà la lògica 1 a la sortida del comparador, que obrirà el transistor de sortida, el LED HL1 s’encendrà.
Si ara el motor R1 gira en el sentit de disminuir la tensió, sens dubte en algun moment el LED HL1 s'apagarà. Això indica el bon funcionament del comparador.
L’experiment pot ser una mica complicat: mesura el voltatge a l’entrada directa del comparador amb un voltímetre i fixa a quina tensió s’il·luminarà el LED i a quina llum s’apaga. La diferència d’aquestes tensions serà la histèresi del comparador. Per cert, alguns comparadors tenen un passador (pin) especial per ajustar el valor de la histèresi.
Per dur a terme un experiment així, necessitareu un voltímetre digital capaç de "captar" mil·ligolts, un resistor de retallament multi-torn i una bona quantitat de paciència per a l'intèrpret. Si la paciència per a un experiment no és suficient, podeu fer el següent: molt més senzill: canviar les entrades directes i inverses i girar la resistència variable per observar com es comporta el LED, és a dir. sortida del comparador.
La figura 1 mostra només un diagrama de blocs, de manera que els números de pin no s’indiquen. Quan comproveu un comparador real, haureu de fer front al seu pinzell (pinout). A continuació, es plantejaran alguns esquemes pràctics i es donarà una breu descripció del seu treball.
Sovint en un cas hi ha diversos comparadors, dos o quatre, cosa que permet crear diferents dispositius sense instal·lar xips addicionals a la pissarra. Els comparadors poden ser independents els uns dels altres, però en alguns casos tenen connexions internes. Com a xip, considereu el doble comparador MAX933.
Comparador MAX933
Dos comparadors "viuen" en una carcassa del microcircuit. A més dels comparadors mateixos, hi ha una font de referència integrada de tensió de 1.182V dins del microcircuit. A la figura, es mostra en forma de díode zener, que ja està connectat dins del microcircuit: al comparador superior a l’entrada inversa, i a la inferior a la línia recta. Això fa que sigui fàcil crear un comparador de diversos nivells segons els principis de "Petit", "Norma", "Molts" (detectors de sub tensió / sobretensió). Aquests comparadors s'anomenen finestra perquè la posició "normal" es troba a la "finestra" entre "pocs" i "molts".
Programa comparatiu d'estudi Multisim
La figura 2 mostra la mesura de la tensió de referència produïda mitjançant el programari de simulació Multisim. La mesura es realitza amb un multímetre XMM2, que mostra 1.182V, que correspon plenament al valor especificat a la Fitxa de dades del comparador. Pin 5 HYST, - ajust d’histèresi, en aquest cas no s’utilitza.
Figura 2
Mitjançant l’interruptor S1, podeu establir el nivell de tensió d’entrada i, alhora, als dos comparadors: un interruptor tancat proporciona un nivell baix a les entrades (inferior a la tensió de referència) tal com es mostra a la figura 3, un estat obert correspon a un nivell alt, - Figura 4. Estat de les sortides dels comparadors mostrat per mil·límetres XMM1, XMM2.
Els comentaris sobre les figures són completament redundants: per comprendre la lògica dels comparadors, n'hi ha prou amb considerar les lectures dels multímetres i la posició del commutador S1. Només cal afegir que aquest esquema es pot recomanar per comprovar un comparador real de "ferro".
Figura 3
Figura 4
Circuit de prova de tensió
El circuit d'un comparador que es mostra a la Fitxa de dades es mostra a la figura 5.
Per als senyals de sortida de baixa tensió (OUTA) i sobretensió (OUTB), el nivell de senyal actiu és baix, com s'indica subratllant els senyals de dalt. De vegades per a aquests propòsits s'utilitza el signe "-" o "/" davant del nom del senyal. Aquests senyals es poden anomenar alarmes.
Es produeix un senyal de POWER BOOD element lògic ANDquan ambdues alarmes tenen un nivell d’unitat lògica. El senyal actiu POWER BOOD és alt.
Si almenys una de les alarmes és baixa, el senyal POWER BOOD desapareixerà, també es reduirà. Això torna a permetre verificar que el circuit lògic AND per a nivells baixos és un OR lògic.
Figura 5. Circuit del comparador
La tensió d’entrada controlada es subministra mitjançant el divisor R1 ... R3, el valor de les resistències de les quals es calcula tenint en compte la gamma de tensions controlades. El procediment de càlcul es dóna, fins i tot amb un exemple, a la Fitxa de dades.
Per reduir la conversa durant el canvi, el valor d’histèresi s’estableix mitjançant el divisor R4, R5. Aquestes resistències es calculen mitjançant les fórmules també indicades a la Fitxa de dades. Per als valors indicats al diagrama, el valor d’histèresi és de 50mV.
Esquema de gestió de còpies de seguretat
S'utilitzen esquemes similars, per exemple, a Internet sistemes d’alarma. L’algoritme d’operació d’aquests esquemes és bastant simple. Si la tensió de la xarxa falla, el sistema de seguretat passa a funcionar amb la bateria i, quan es restaura la xarxa, torna a funcionar des de la font d’energia, mentre que la bateria s’està carregant. Per implementar un algorisme d’aquest tipus, cal avaluar com a mínim dos factors: la presència de la tensió de xarxa i l’estat de la bateria.
El circuit de control funcional es mostra a la figura 6.
Figura 6. Esquema de gestió de potència de còpia de seguretat en un sol xip
La tensió rectificada + 9VDC es subministra a través del díode al regulador de tensió, des del qual s’alimenta el dispositiu de seguretat. En aquest cas, el divisor R1, R2 és un sensor de tensió de xarxa controlat pel comparador inferior amb sortida OUTA. Quan hi ha tensió de xarxa, i és raó, a la sortida del comparador inferior hi ha una unitat lògica que obre el transistor Q1 amb efecte de camp, a través del qual es carrega la bateria. El mateix senyal controla l’indicador de funcionament de la xarxa.
En cas que la tensió de xarxa desapareixi o disminueixi, apareix un zero lògic a la sortida del comparador, el transistor d'efecte de camp es tanca, la bateria es deixa de carregar, l'indicador de funcionament de la xarxa s'apaga o apaga un color diferent. També és possible l’aparició d’un senyal sonor.
Una bateria carregada mitjançant un díode commutador està connectada a l'estabilitzador i el dispositiu continua funcionant fora de línia. Però per tal de protegir la bateria d’una descàrrega completa, un altre comparador vigila el seu estat, el superior segons l’esquema.
Si bé la bateria encara no s'ha descarregat, la tensió a l'entrada inversa del comparador B és superior a la de referència, per tant, el nivell de sortida del comparador és baix, que correspon a la càrrega normal de les bateries. A mesura que es produeixi la descàrrega, la tensió al divisor R3, R4 baixa i, quan aquesta sigui inferior a la referència, s’establirà un nivell alt a la sortida del comparador, que indica una bateria baixa. Molt sovint, aquesta condició s’indica amb la molesta molèstia del dispositiu.
Circuit de retard de temps
Es mostra a la figura 7.
Figura 7. Esquema de retard en el comparador
El sistema funciona de la manera següent. Si premeu el botó INTERRUPTOR MOMENTARI, el condensador C es carrega a la tensió de la font d'energia. Això condueix al fet que la tensió a l’entrada IN + sigui superior a la tensió de referència a l’entrada IN-. Per tant, la sortida OUT està establerta a un nivell alt.
Després de deixar anar el botó, el condensador comença a descarregar-se a través de la resistència R, i quan la tensió a sobre, i, per tant, a l’entrada IN + baixa per sota de la tensió de referència a l’entrada IN-, el nivell de sortida del comparador OUT serà baix. En tornar a prémer el botó, tot es repeteix.
La tensió de referència a l’entrada IN- s’estableix mitjançant un divisor de tres resistències i amb els valors indicats al diagrama és de 100mV. El mateix divisor estableix la histèresi del comparador (HYST) a 50mV. Així, el condensador C es descarrega a una tensió de 100 - 50 = 50 mV.
El consum actual del dispositiu és petit, no més de 35 microamps, mentre que el corrent de sortida pot arribar als 40 mA.
El retard de temps es calcula mitjançant la fórmula R * C * 4,6 s. Un exemple és el càlcul amb les dades següents: 2M & # 937; * 10µF * 4,6 = 92 s. Si la resistència està indicada en megavohmes, la capacitança es troba en microfarades, el resultat s'obté en segons. Però això només és un resultat calculat. El temps real dependrà de la tensió de la font d’alimentació i de la qualitat del condensador, del seu corrent de fuita.
Alguns circuits de comparació senzills
La base dels circuits, que es consideraran més endavant, és un relé de gradient, un circuit que reacciona no a la presència de cap senyal, sinó a la velocitat del seu canvi. Un d’aquests sensors és relleu fotogràficel diagrama del qual es mostra a la figura 8.
Figura 8. Esquema del relé fotogràfic al comparador
El senyal d’entrada s’obté del divisor format per la resistència R1 i el fotodiode VD3. El punt comú d’aquest divisor mitjançant els díodes VD1 i VD2 està connectat a l’entrada directa i inversora del comparador DA1. Així, resulta que les entrades directes i inverses tenen el mateix voltatge, és a dir. no hi ha diferència entre les tensions a les entrades. Amb aquest estat a les entrades, la sensibilitat del comparador és propera al màxim.
Per canviar l’estat del comparador, caldrà la diferència de tensió a les entrades en unitats de millivolts. Es tracta de com empènyer el dit petit cap a l’abisme penjat a la vora d’una pedra. Mentrestant, a la sortida del comparador hi ha un zero lògic.
Si la il·luminació canvia sobtadament, també canvia la tensió del fotodiode, suposem que augmenta. Sembla que, juntament amb això, el voltatge de les dues entrades del comparador canviarà immediatament. Per tant, la diferència de tensió desitjada a les entrades no funcionarà i, per tant, l’estat de la sortida del comparador no canviarà.
Tot això seria així si no es presta atenció al condensador C1 i a la resistència R3. Gràcies a aquest circuit RC, la tensió a l’entrada invertida del comparador augmentarà amb cert retard respecte a l’entrada directa. En el temps de retard, la tensió a l'entrada directa serà més gran que a la inversa. Com a resultat, apareixerà una unitat lògica a la sortida del comparador. Aquesta unitat no es mantindrà durant molt de temps, només pel temps de retard degut a la cadena RC.
S'utilitza un relé fotogràfic similar en els casos en què la il·luminació canvia prou ràpidament. Per exemple, en dispositius de seguretat o sensors de productes acabats en transportadors, el dispositiu respondrà a la interrupció del flux de llum. Una altra opció és com a complement del sistema de videovigilància. Si dirigiu el fotosensor a la pantalla del monitor, es detectarà un canvi de brillantor i s’encén, per exemple, un senyal d’àudio, cridant l’atenció de l’operador.
És molt senzill convertir el fotoprojector considerat en un sensor de canvi de temperatura, per exemple, a alarma d'incendis. Per fer-ho, només cal substituir el fotodiode amb un termistor. En aquest cas, el valor de la resistència R1 ha de ser igual al valor del termistor (normalment indicat per a una temperatura de 25C °). A la figura 9 es mostra un esquema d’aquest sensor.
Figura 9. Esquema d’un sensor de mesura de temperatura d’un comparador
El principi i significat de l’obra és exactament el mateix que el del fotosensor descrit anteriorment. Però aquest disseny també mostra el dispositiu de sortida més senzill: aquest és el tiristor VS1 i el relé K1. Quan s’activa el comparador, s’obri el tiristor VS1, que s’encén el relé K1.
Com que el tiristor en aquest cas funciona en un circuit de corrent continu, fins i tot quan s’acabi el pols de control del comparador, el tiristor romandrà obert i el relé K1 s’encendrà. Per apagar el relé, haureu de prémer el botó SB1 o simplement desactivar tot el circuit.
En lloc d’un termistor, podeu utilitzar un magnetorresistor, per exemple SM-1, reaccionant a un camp magnètic. A continuació, obté un relé de gradient sensible magnèticament. Els magnetorresistors del darrer segle XX es van utilitzar en els teclats d'alguns ordinadors.
Si utilitzeu altres sensors, a partir del relé de gradient, podeu fer dispositius completament diferents que responguin a canvis en el camp elèctric, per fer vibracions sonores. Utilitzant sensors piezoelèctrics, és fàcil crear sensors de xoc i vibracions sísmiques.
És molt senzill amb l'ajuda de comparadors convertir el senyal "analògic" en un de "digital". A la figura 10 es mostra un esquema similar.
Figura 10. Esquema per convertir un senyal “analògic” a un senyal “digital” mitjançant un comparador
La figura 11 mostra el mateix circuit, només la polaritat dels polsos de sortida és inversa a l’anterior. Això s’aconsegueix simplement mitjançant la inclusió d’altres entrades.
Figura 11.
Els dos circuits converteixen l'amplitud del senyal d'entrada en l'amplada del pols de sortida. Aquesta conversió s'utilitza sovint en diversos circuits electrònics. En primer lloc, en dispositius de mesura, fonts d’alimentació de commutació, amplificadors digitals.
L’interval de freqüències dels dispositius està en el rang de 5 ... 200KHz, l’amplitud del senyal d’entrada en el rang de 2 ... 2,5V. Quan s'utilitza un díode germani, la conversió de l'amplitud a l'amplada de pols comença des del nivell de 80 ... 90mV, mentre que per a un díode de silici aquest valor és de 250 ... 270mV.
La banda de freqüència de funcionament del dispositiu està determinada per les qualificacions dels condensadors C1, C2. Un dispositiu muntat a partir de peces reparables no requereix ajustar ni establir un llindar de resposta.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: