În general, în electronică, comparatorul este folosit pentru a compara două tensiuni sau curenții care sunt dați la cele două intrări ale comparatorului. Asta înseamnă că necesită două tensiuni de intrare, apoi le compară și oferă o tensiune diferențială de ieșire fie semnal de nivel înalt, fie de nivel scăzut. Comparatorul este folosit pentru a detecta atunci când un semnal de intrare variabil arbitrar atinge nivelul de referință sau un nivel de prag definit. Comparatorul poate fi proiectat folosind diverse componente, cum ar fi diode, tranzistori, op-amperi . Comparatoarele găsesc în multe aplicații electronice care pot fi utilizate pentru a conduce circuite logice.
Simbol comparator
Op-Amp ca comparator
Când privim cu atenție simbolul comparator, îl vom recunoaște ca fiind Op-Amp (Amplificator operațional) simbol, deci ceea ce face ca acest comparator să difere de op-amp Op-Amp este conceput pentru a accepta semnalele analogice și a transmite semnalul analogic, în timp ce comparatorul va da ieșire doar ca semnal digital, deși un Op-Amp obișnuit ar putea fi folosit ca Comparatoare (amplificatoare operaționale precum LM324, LM358 și LM741 nu pot fi utilizate direct în circuitele de comparare a tensiunii.
Op-Amps pot fi adesea folosite ca comparatoare de tensiune dacă se adaugă o diodă sau un tranzistor la ieșirea amplificatorului), dar comparatorul real este proiectat să aibă un timp de comutare mai rapid în comparație cu Op-Amps-ul multifuncțional. Prin urmare, am putea spune că comparatorul este versiunea modificată a Op-Amps, special concepută pentru a da ieșirea digitală.
Comparația circuitelor de ieșire ale amplificatorului și comparatorului
Circuitul comparatorului de bază funcționează
Circuitul comparator funcționează prin simpla luare a două semnale analogice de intrare, compararea acestora și apoi producerea ieșirii logice „1” sau „0“ scăzută.
Circuit comparator fără inversare
Prin aplicarea semnalului analogic la intrarea comparator + numită „fără inversare” și - intrarea numită „inversare“, circuitul comparator va compara aceste două semnale analogice, dacă intrarea analogică a intrării non-inversoare este mai mare decât intrarea analogică de pe inversând apoi ieșirea va oscila la maximul logic și acest lucru va face ca tranzistor colector deschis Q8 pe circuitul echivalent LM339 de mai sus pentru a porni ON. Când intrarea analogică la non-inversare este mai mică decât intrarea analogică la intrarea inversantă, atunci ieșirea comparatorului se va deplasa la minimul logic.
Acest lucru va face ca tranzistorul Q8 să se oprească. După cum am văzut din imaginea circuitului echivalent LM339 de mai sus, LM339 folosește un tranzistor cu colector deschis Q8 în ieșirea sa, prin urmare trebuie să folosim Rezistență „pull-up” care este conectat la cablul colectorului Q8 cu Vcc pentru a face acest tranzistor Q8 să funcționeze. Conform fișei tehnice LM339, curentul maxim care ar putea circula pe acest tranzistor Q8 (curent de scurgere de ieșire) este de aproximativ 18 mA. V- ar putea fi calculat după cum urmează.
V- = R2.Vcc / (R1 + R2)
Intrarea comparatoare fără inversare este conectată la potențiometrul de 10 K, care formează, de asemenea, circuitul divizor de tensiune, unde am putea regla pornirea tensiunii V + de la Vcc până la 0 volți. În primul rând, atunci când V + este egal cu Vcc, ieșirea comparatorului va oscila la maximul logic (Vout = Vcc), deoarece V + este mai mare decât V-.
Aceasta va opri tranzistorul Q8 și LED-ul se va opri. Când tensiunea V + scade mai jos de V-volți, ieșirea comparatorului se va deplasa la nivelul minim logic (Vout = GND) și aceasta va porni tranzistorul Q8 și LED-ul se va aprinde.
Prin schimbarea intrării analogice, divizorul de tensiune R1 și R2 conectat la intrarea fără inversare (V +) și potențiometrul conectat la intrarea inversoare (V-) vom obține rezultatul opus al ieșirii.
Inversarea circuitului comparator
Din nou, folosind principiul divizorului de tensiune, tensiunea pe intrarea care nu inversează (V +) este de aproximativ V- volți, prin urmare, dacă începem tensiunea de intrare inversă (V-) la Vcc volți, V + este mai mic decât V-, acest lucru va face tranzistorul Q8 PORNIT la ieșirea comparatorului să se deplaseze la minimul logic. Când reglăm V-jos, jos V +. Apoi tranzistorul Q8 OFF ieșirea comparatorului se va deplasa la maximul logic, deoarece V + acum este mai mare decât V- și LED-ul se va stinge.
Aplicarea comparatorului în circuite electronice practice
Sistemul de monitorizare a umidității solului bazat pe rețele de senzori fără fir care utilizează Arduino
sistem de monitorizare a umidității a solului bazat pe rețele de senzori fără fir care utilizează proiectul Arduino este proiectat pentru dezvoltarea unui sistem automat de irigare care poate controla operația de comutare (pornire / oprire) a motorului pompei în funcție de conținutul de umiditate din sol.
Sistemul de monitorizare a umidității
Senzorul de umiditate detectează umezeala solului și un semnal adecvat este dat la placa Arduino. Comparatorul va compara semnalele de nivel de umiditate cu semnalul de referință predefinit. Apoi va trimite un semnal către microcontroler. Pe baza semnalului primit de la aranjamentul de detectare și a semnalului comparator, pompa de apă va fi acționată. Afișajul LCD este utilizat pentru afișarea stării conținutului de umiditate a solului și a pompei de apă.
Circuitul senzorului bătăilor inimii
Implementarea sistemului a cipului Heartrate Monitor
Senzor de bătăi cardiace HRM-2511E are 4 amplificatoare op. Al patrulea Opamp este folosit ca comparator de tensiune. Semnalul analogic PPG este alimentat la intrarea pozitivă, iar intrarea negativă este legată de o tensiune de referință (VR). Mărimea VR poate fi setată oriunde între 0 și Vcc prin potențiometrul P2 (prezentat mai sus). De fiecare dată când unda de impuls PPG depășește pragul de tensiune VR, ieșirea comparatorului crește. Astfel, acest aranjament oferă un impuls digital de ieșire care este sincronizat cu bătăile inimii. Lățimea impulsului este, de asemenea, determinată de tensiunea de prag VR.
Circuit de alarmă la fum
Circuit de alarmă la fum
fotodiodele emite lumină care este detectată de foto-tranzistoarele Q1 și Q2. Regiunea superioară este sigilată și astfel punctul de operare al tranzistorului Q1 nu se schimbă. Acest punct de operare este utilizat ca referință pentru comparator. Când fumul intră în regiunea inferioară, punctul de operare al foto-tranzistorului Q2 se schimbă, rezultând astfel o modificare a tensiunii Vin de la valoarea de bază (fără fum) Vin (fără fum). Ca intensitate a luminii la baza fotografiei -transistorul scade datorită intrării fumului în regiune, curentul de bază scade și tensiunea Vin va crește de la valoarea de bază (fără fum) Vin (fără fum). Când tensiunea Vin traversează Vref, ieșirea comparatorului trece de la VL la VH declanșând alarma.
Sper că citind acest articol ați câștigat câteva elemente de bază și ați lucrat la comparator. Dacă aveți întrebări despre acest articol sau despre proiecte electronice și electrice în ultimul an , vă rugăm să nu ezitați să comentați în secțiunea de mai jos. Iată o întrebare pentru dvs., cunoașteți aplicații de sisteme încorporate în care op-amp este utilizat ca circuit de comparare?
