Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Компараторы, как они работают

Принцип работы компаратора

Самым простым прибором считается компаратор, который сопоставляет напряжение, поступающее на один из входов, с базовым показателем, присутствующим на ином входе. Примитивный компаратор напряжения на операционном усилителе (ОУ) — без обратной связи.

Принцип работы

КН выполнен в виде электронной схемы с 2-мя входящими напряжениями и может устанавливать большее значение. Просто выполнить модели КН из ОУ, так как полярность выходящей электроцепи операционного усилителя исходит от полярности разности показателей напряжения на 2-х входах.

Представим, что существует фотоэлемент, который производит 0.5 В под воздействием солнечного света, и необходимо применять данный фотоэлемент в роли измерителя для установления периода дневного освещения. В таких случаях лучший вариант — применять КН, чтобы сопоставить напряжение от фотоэлемента с контролируемым показателем 0.5 В.

В цепи КН, первоначальное опорное напряжение поступает на инвертирующем вводе (U -), после напряжение, которое будут сравнивать с опорным, поступает на неинвертирующий ввод. Выходное значение исключительно зависит от входного размера по отношению к опорному напряжению.

Схема компаратора

Схема компаратора:

  • Менее эталонного — отрицательный;
  • равноправный опорному — «0»;
  • более эталонного значения — положительный.

ОУ компаратора сравнивает один уровень аналогового напряжения с другим уровнем аналогового напряжения или каким-либо опорным напряжением, и выдает выходной сигнал на основе этого сравнения напряжения. Другими словами, компаратор напряжения ОУ сопоставляет данные 2-х входов и определяет наибольший, простота и эффективность этой схемы проверена на практике и реализована в многих бытовых приборах.

Положительная обратная связь

Компараторы напряжения либо используют положительную обратную связь, либо вообще не используют ее в режиме разомкнутого контура. Затем выходной сигнал КН подается полностью на его положительную шину питания + Ucc или на отрицательную шину питания —Ucc, при приложении переменного входного сигнала, который проходит некоторое предварительно установленное пороговое значение.

КН (-) обратной связью

Еще один вариант термоконтроля вентиляторов

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца ноябрь и декабрь года , в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины? Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs. Амбициозная цель компании MediaTek — сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники.

Аналоговые компараторы являются специализированными ОУ с дифференциальным входом и цифровым выходом. На выходе компаратора формируются сигналы высокого логического уровня, если разность входных сигналов меньше напряжения срабатывания компаратора, то есть.

Детали и конструкция

Конструктивно индикатор выполнен на двух платах: на одной — установлены светодиодные индикаторы HG1, HG2; на другой — все остальные злементь Монтаж на платах можно вь полнить печатным способом или тонким проводом в изоляции.

В устройстве использованы постоянные резисторы МЛТ-0.125, конденсаторы С2-С4 могут быть любые керамические. Подстроечный резистор R5 — СП5-2 или другой многооборотный: конденсаторы С1 и C3 — керамические с малым ТКЕ в качестве С1 можно также установить К73-17.

Светодиодные индикаторы HG1, HG2 можно заменить на АЛС324Б (с общим анодом), подключив входы S преобразователей кода и общие электроды индикаторов к общему проводу Микросхемы DD4, DD5 можно заменить на К176ИДЗ. Транзисторы VТ1, VТ3 любые из серии КТ315.

Наладка устройства

Налаживание собранного прибора начинают с установки тока зарядки конденсатора С1. Для э ого включают микроамперметр в разрыв между стоком транзистора VТ2 и точкой соединения конденсатора С1 с коллектором VТ3 и подбором резистора R1 устанавливают ток около 20 мкА.

После этого подают на вход устройства напряжение, соответствующее верхней границе диапазона измерений, и резистором R5 устанавливают на индикаторах соответствующее показание. Иногда, при нечетком обнулении счетчиков (когда на индикаторах чередуются нулевые и ненулевые показания) требуется подобрать резистор R8. После регулировки, изменяя напряжение на входе, проверяют работу устройства в целом.

В авторском варианте описанное устройство используется в качестве вольтметра лабораторного блока питания.

С. Кулешов, г. Курган. Р-06-2000.

Конструкция компаратора

КН нашли обширную область применения в радиоэлектронике разнообразной направленности. В магазинах радиотоваров можно увидеть огромное количество разнообразных микросхем. Но особенно часто применяемыми микросхемами у пользователей считаются:

  • LM No 339;
  • LM No 311;
  • MAX No 934;
  • К554СА3.

Они легкодоступны в торговой сети и имеют довольно бюджетную цену. Такие КН выделяются обширным спектром входных параметров. К выходу КН способна присоединяться разнообразная токовая нагрузка, как правило, не превосходящая 50.0 мА. Это могут быть микрореле, варистор, световой диод, оптрон либо абсолютно разные исполнительные модули, однако с предельными по току компонентами.

Фотореле контроля

Подобное реле выпускается методом навесного монтажа. Его применяют в охранных контролирующих системах либо для контролирования степени света. Входящее напряжение попадает на делитель R1 и фотодиод VD3. Их объединенная точка сочетания использует ограничивающие диоды VD1/ VD2, подключенные к входам DA1. В итоге входящая разность потенциалов КН будет отсутствовать, а следовательно, и восприимчивость измерителя станет максимальной.

Фотореле

Чтобы выходящий сигнал смог инвертироваться, потребуется обеспечить входную разницу в 1 мВ. По той причине, что к входу подсоединены С1 и сопротивление R1, размер U на нем станет увеличиваться с незначительной задержкой, равноправной периоду заряда С1.

Зарядный блок

Такой блок питания принимается функционировать непосредственно после сборки. Его базовые опции сводятся к установлению рабочего зарядного тока и порогов, по которым срабатывает КН. При подключении прибора зажигается световой диод, позиционирующий подачу напряжения. На протяжении процесса зарядки обязан непрерывно гореть алый световой диод, который погаснет после того, как аккумуляторная батарея будет полностью заряжена

Зарядный блок

Подводимое напряжение от питающего блока настраивается R2, а зарядный ток устанавливается с применением R4. Наладка выполняется с применением сопротивления на 160 Ом, подключающегося в параллель к контактам, которые держат батарейку. Транзистор VT1 размещается на радиаторе, взамен его можно применять КТ814Б. Подобную схему надо будет комплектовать на плате с размером не более 50×50 мм.

Кварцевый генератор

Этот генератор ортогональных импульсов выполняется с использованием российского компаратора K544C3, функционирующего на тактовой гармонике 32.768 Гц. Схема станет рабочей в спектре входящего напряжения 7-11В с частотой установленной кварцем ZQ1. Тем не менее, для эксплуатации такого девайса сверх 50.0 кГц потребуется понизить значение R5-R6.

Генератор

При замыкании другого вывода с 0-проводом КН становится подсоединённым по варианту с незакрытым коллектором, а R7 становится нагрузкой. Подстраивание частотности производится совместно, с применением C1. С применением R4 выполняется автозапуск генератора. Меняя значение R2, изменяется импульсная характеристика.

Дополнительная информация! Выбирая конденсаторы С1 или С2, генератор сможет применяться в виде бесконтактного жидкостного датчика. В роли детектора для этой цели потребуется применять микроконтроллер с ПО. Однако возможно использовать и ещё дополнительно компаратор, который станет фиксировать деформации напряжения.

Отсюда следует, что компаратор способен предназначать действия по уровням значений на собственных вводах. Когда они отличаются, то, исходя от дельты U, выход прибора меняет качественное положение. Именно такие их качества используют создатели, разрабатывая самые разные электроприборы с операционным усилителем.

Общие сведения.

Компаратор — это операционный усилитель без обратной связи с большим коэффициентом усиления.
Поэтому, если подать на один его вход (например инверсный) какой то постоянный уровень опорного напряжения, а на другой вход (прямой) изменяющийся сигнал — выходное напряжение у него изменится скачком, от минимального до максимального в тот момент, когда уровень входного сигнала превысит уровень сигнала опорного напряжения, установленного на другом входе, и наоборот.

Компараторы имеют два входа, прямой и инверсный, и в зависимости от желаемого результата, опорное и сравниваемое напряжения, могут подключаться к любому входу.
Если входное напряжение на прямом входе, превысит напряжение инверсного входа, выходной транзистор компаратора открывается, если станет ниже — закрывается. То есть компаратор сравнивает напряжения.
Вот мы и подошли к сути основного назначения компаратора — сравнивать между собой два напряжения (сигнала), и выдавать на выходе напряжение (сигнал) в том случае, когда сигнал на одном входе, стал больше или меньше уровня, установленного опорным напряжением другого входа.
На компараторах можно собирать различные устройства, такие как терморегуляторы, стабилизаторы, различные устройства автоматики — используя для изменения входного сигнала различные датчики, такие как, терморезисторы, фоторезисторы, индикаторы влажности и т.д. и т.п.
Выходные каскады компараторов рассчитаны таким образом, чтобы их выходное напряжение соответствовало бы входному логическому уровню многих цифровых микросхем, поэтому их ещё могу называть формирователями.
В принципе на любом операционном усилителе можно построить компаратор (но не наоборот).
Рассмотрим самый распространённый компаратор К554СА3, (зарубежные аналоги LM-111, LM-211, LM-311).
На выходе этого компаратора включен транзистор с открытыми коллектором и эмиттером, и в зависимости от необходимого результата на выходе, его можно подключать по схеме с общим эмиттером или эмиттерным повторителем.
Схема включения компаратора для одно-полярного питания изображена на рисунке 1, для двух-полярного питания на рисунке 2.

Рисунок 1.
Схема включения компаратора в одно-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.
Напряжение питания +5 вольт указано для уровня логики ТТЛ микросхем.

Для согласования выхода с логическими уровнями КМОП микросхем, напряжение питания соответственно может быть 9-15 вольт.

Рисунок 2.
Схема включения компаратора в двух-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.

В качестве нагрузки компаратора можно использовать любую нагрузку с током потребления не более 50 мА. Это могут быть непосредственно обмотки реле, резисторы, светодиоды индикации и оптронов исполнительных устройств, с ограничивающими ток резисторами. Индуктивные нагрузки желательно шунтировать диодами от обратного выброса напряжения.
Напряжение питания компаратора может быть 5 — 36 вольт одно-полярного (или сумма двух-полярного) напряжения.

Как обозначается компаратор на схемах

На схемах компаратора и в электротехнических схемах графическое обозначение измерителя выполняется в форме треугольника, имеющего три выхода. Они обозначаются символами «+» и «-», соответствующих неинвертирующим/инвертирующим показателям, также представляется выходной маркирующий знак «Uout».

Обозначение на схемах

Когда (+) на входе микрочипа, степень сигнала станет больше, чем конкретно на инверсном ( — ), то на выводе будет образовываться устойчивое значение. Исходя из схемотехнической базы компаратора, это число имеет возможность принимать вариант логического «0» либо «1». В цифровых электронных устройствах за «12» принимается сигнал, степень напряжения которого имеет 5В, а за «0» установлено его отсутствие. Другими словами, положение выхода измерителя устанавливается как высокое либо низкое. Хотя обычно на практике за логический «0» принимают разность потенциалов до 2.7 В.

К554са3а к554са3б — компаратор напряжения с малым: Скачать схему компаратора на микросхеме к554са3

В статье Л. Данные устройства обычно применяются для уменьшения шума и снижения потребляемой вентиляторами мощности. В этом случае выход ИМС с ОК подключается к плюсу источника питания, нагрузка включается между выходом ИМС с ОЭ и общим проводом, а выход таходатчика подключается напрямую к разъёму материнской платы компьютера. При этом входы компаратора инвертируются. На схеме приведены несколько иные, по сравнению с первоисточником, номиналы сопротивлений R4 и R6, так как был применён стабилитрон на другое напряжение и вместо транзистора КТ использовался КТ Для улучшения работы устройства в схему добавлен резистор R9.

Схемотехника: Учебное пособие: Часть 1: Аналоговая схемотехника

Электроника — это область науки и техники, которая занимается изучением физических основ функционирования, исследованием, разработкой и применением приборов, принцип действия которых основан на протекании электрического тока в вакууме, газе, в твердом теле. Такими приборами являются: электронные приборы ток в вакууме , ионные приборы ток в газе , полупроводниковые приборы. В настоящее время наиболее распространены полупроводниковые приборы. Часть электроники, которая занимается вопросами применения различных приборов, называется промышленной электроникой. Она разделяется на два направления:. Информационная электроника — занимается вопросами управления различными процессами. К устройствам информационной электроники относятся: аналоговые усилители и преобразователи сигналов, генераторы сигналов, оптоэлектронные устройства, логические элементы, цифровые устройства, микропроцессорные системы. Они предназначены для измерения, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Параметры прибора

На самом деле, прибор можно расценивать как простейший вольтметр. КН, подобно цифровому прибору, обладает рядом эксплуатационных качеств, подразделяемые на 2 разновидности: статические и динамические.

Параметры прибора

Первые обладают следующими характеристиками:

  • Максимальная чувствительность по отношению к пороговым размерам сигнала, которые КН устанавливает на входе и заменяет потенциал выхода устройства на логический «0» либо «1».
  • Размер смещения устанавливается передаточным фактором прибора в отношении установленного образцового положения.
  • Входной ток — предельное значение, способное протекать с использованием любого вывода, при этом, не нанеся повреждение прибору.
  • Выходной ток — размер тока, во время перехода измерителя в положение «1».
  • Разность токов — результат, определяемый при вычитании токовых данных.
  • Гистерезис — разница в уровнях входящего сигнала, которая приводит к изменению стабильного выходного состояния.
  • Коэффициент понижения сигнала рассчитывается по отношению к дифференциальному сигналу, которые приводят к смене варианта функционирования измерителя.
  • Наименьшая и наибольшая номинальная температура — интервал, в котором технологические характеристики прибора не будут изменяться.

Гистерезис компаратора

Обратите внимание! Все основные параметры КН изображаются в форме параметров переходного типа. Это диаграмма, где по оси Х обозначается время, а Y — напряжение в вольтах

Easyelectronics.ru

КСА, КСА, КСА3 являются компараторами напряжения (КН ) общего применения с малым входным . Схема включения в режиме.

Начнём пошаговую инструкцию по сборке достаточно простого, но умного зарядного устройства. Это зарядное устройство будет абсолютно универсальным для ЛЮБЫХ типов аккумуляторов с рабочим напряжением до 32 вольт и током зарядки до 1,2 ампера. Производители микросхемы, с которой будем работать, рекомендуют минимальный рабочий ток больше 4 миллиампер, а максимальный рабочий долговременный 1,5 ампера.

Forgot your password? By Tim , May 26, in Инкубаторы и инкубация. Хочу сказать сразу Схема рабочая. В повторении не сложная Прошла проверку на 4х выводах птенцов!

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.

Запросить склады. Перейти к новому. Включение компаратора КСА3. В схемах обычно входа компаратора включаются через ограничивающие резисторы. Из каких соображений они выбираются? У меня в схеме с 12 В питанием эти резюки имеют сопротивление 51 КОм. Меню пользователя rocky7 Посмотреть профиль Найти ещё сообщения от rocky7.

Схема регулятора температуры воды Категория: Регуляторы. Схема терморегулятора аквариума Схема автоматического тепличного таймера Выключатель вентилятора принудительного охлаждения Схема автомата управления питанием прибора Схема телефонного информатора Схема устройства контроля уровня воды в резервуаре Схема сигнализатора о гололёде Схема системы дистанционного управления на микросхеме КХЛ2. Чем удобнее всего паять? Паяльником W.

Схема индикатора напряжения

Работой АЦП управляет генератор прямоугольных импульсов на элементах DD1.3, DD1 4 Когда на выходе генератора появляется лог. О, транзистор VТ3 закрывается, а на входах РЕ счетчиков DD2, DD3 действует лог. О, разрешая счет импульсов с генератора на DD1 1, DD1.2. Конденсатор С1 заряжается от генератора тока на транзисторе VТ2.

Когда возрастающее напряжение на конденсаторе сравняется с входным, на выходе 9 компаратора DA1 появится высокий логический уровень.

Транзистор VТ1 инвертирует его, поэтому работа генератора на элементах DD1 1 и DD1.2 блокируется. Одновременно с этим на входах С DD4, DD5 действует логическая 1, разрешающая запись информации со счетчиков DD2, DD3. Зафиксированное число отображается на светодиодных индикаторах HG1, HG2.

Рис. 1. Принципиальная схема индикатора напряжения на микросхемах.

Как только на выходе генератора на элементах DD1 3, DD1.4 появится логическая 1, открывается транзистор VТ3 и конденсатор С1 разряжается. Компаратор DA1 изменяет свое состояние и блокирует запись в преобразователи кода DD4, DD5.

Через небольшой промежуток времени, определяемый цепью R8C4, логическая 1 подается на входы РЕ счетчиков DD2 DD3, записывая в них логический 0. После этого цикл измерения повторяется.

Если на входе устройства напряжение равно нулю, то на выходе компаратора DA1 присутствует высокий логический уровень, разрешающий запись в DD4, DD5 и блокирующий генератор на DD1 1, DD1.2. При этом в счетчики DD2 DD3 записываются нули, отображаемые индикаторами.

Где применяется компаратор напряжения

Часто КН применяют в градиентном реле — схема, которая реагирует на скорость изменения сигнала, например, фотореле. Такое устройство может использоваться в тех ситуациях, когда освещение меняется довольно стремительно. Например, в охранных установках либо датчиках контроля выпущенных изделий на конвейерах, где прибор станет реагировать на прерывание светового потока.

Еще одна часто используемая схема — датчик измерения температуры и изменения «аналогового» сигнала в «электронный». Оба измерителя преобразовывают амплитуду входящего сигнала в ширину выходящего импульса. Такое превращение довольно часто применяется в разнообразных цифровых схемах. Преимущественно, в измерительных устройствах, блоках питания импульсного типа, электронных усилителях.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации