Võrdlusahelate töö ja rakendused

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Üldiselt on elektroonikas võrdlust kasutatakse kahe pinge võrdlemiseks või voolud, mis on antud võrdleja kahes sisendis. See tähendab, et selleks on vaja kahte sisendpinget, seejärel võrreldakse neid ja antakse diferentsiaal väljundpinge kas kõrge või madala signaaliga. Võrdlejat kasutatakse selleks, et tajuda, millal suvaliselt muutuv sisendsignaal jõuab võrdlustasemeni või määratletud lävitasemeni. Võrdleja saab kujundada kasutades mitmesugused komponendid nagu dioodid, transistorid, op-amprid . Võrdlejad leiavad paljudest elektroonilistest rakendustest, mida võib kasutada loogikalülituste juhtimiseks.

Võrdleja sümbol

Võrdleja sümbol



Op-Amp kui võrdleja

Kui vaatleme võrdlussümbolit tähelepanelikult, tunneme selle ära sümbolina Op-Amp (töövõimendi) sümbol, nii et mis muudab selle võrdleja op-amp-võimendist Op-Amp on mõeldud analoogsignaalide vastuvõtmiseks ja analoogsignaali väljastamiseks, samas kui komparaator annab väljundi ainult digitaalsignaalina, kuigi tavalist Op-Amp-d võiks kasutada Võrdlejad (operatiivvõimendeid nagu LM324, LM358 ja LM741 ei saa pinge võrdlusahelates otseselt kasutada.


Op-Ampe saab sageli kasutada pinge võrdlustena, kui võimendi väljundisse lisatakse diood või transistor), kuid tegelik komparaator on kavandatud nii, et sellel oleks kiirem lülitusaeg võrreldes mitmeotstarbelise Op-ampriga. Seetõttu võiksime öelda, et võrdluseks on Op-Ampsi muudetud versioon, mis on spetsiaalselt loodud digitaalse väljundi andmiseks.



Op-amp ja Comparator Output vooluringide võrdlus

Op-amp ja komparaatori väljundahelate võrdlus

Põhiline võrdlusahela töö

Võrdlusahel töötab nii, et võetakse lihtsalt kaks analoogsisendisignaali, võrreldakse neid ja saadakse siis loogiline väljund kõrge „1“ või madal „0“.

Mittepööratav võrdlusahel

Mitteinverteeriv võrdlusahel

Rakendades analoogsignaali võrdlusalusele + sisendile nimega “inverteerimata” ja - sisend nimega “inverteeriv”, võrdleb võrdlusahela seda kahte analoogsignaali, kui inverteerimata sisendi analoogsisend on suurem kui sisselülitatud analoogsisend siis pööratakse väljund loogilisele kõrgele ja see muudab avatud kollektortransistor Q8 ülaloleval LM339 samaväärsel vooluringil sisselülitamiseks. Kui inverteerimata analoogsisend on väiksem kui inverteeriva sisendi analoogsisend, pöördub võrdlusväljund loogiliselt madalale.

See lülitab Q8 transistori välja. Nagu nägime ülaltoodud LM339 samaväärse vooluahela pildilt, kasutab LM339 oma väljundis avatud kollektori transistorit Q8, seetõttu peame kasutama “Ülestõmmatav” takisti mis on ühendatud Q8 kollektorijuhtmega Vcc-ga, et see Q8-transistor töötaks. LM339 andmelehe järgi on maksimaalne vool, mis sellel Q8 transistoril (väljundvalamu vool) voolata võib, umbes 18 mA. V- võiks arvutada järgmiselt.


V- = R2. Vcc / (R1 + R2)

Võrdleva inverteerimata sisend on ühendatud 10 K potentsiomeetriga, mis moodustab ka pingejaguri ahela, kus saaksime reguleerida V + pinge algust Vcc-st 0 volti. Esiteks, kui V + on võrdne Vcc-ga, pöördub võrdlusväljund loogiliselt kõrgele (Vout = Vcc), kuna V + on suurem kui V-.

See lülitab Q8 transistori välja ja LED lülitatakse välja. Kui pinge V + langeb alla V-pinge, pöördub võrdlusväljund loogiliselt madalale (Vout = GND) ja see lülitab Q8 transistori sisse ja LED süttib.

Analoogsisendi vahetamisega ühendatakse R1 ja R2 pingejagur, mis on ühendatud mitteinverteeriva sisendiga (V +) ja potentsiomeeter inverteeriva sisendiga (V-) ühendatud saame vastupidise väljundi tulemuse.

Võrdlusahela ümberpööramine

Võrdlusahela ümberpööramine

Jällegi, pingejaguri printsiibi järgi on inverteerimata sisendi (V +) pinge umbes V-volti, seetõttu, kui käivitame inverteeriva sisendpinge (V-) Vcc voltides, on V + madalam kui V- muudab Q8 transistori SEES komparaatori väljund loogiliselt madalaks. Kui reguleerime V- allapoole V +. Siis lülitub Q8 transistor OFF komparaatori väljund loogiliselt kõrgele, kuna V + on nüüd suurem kui V- ja LED kustub.

Võrdleja kasutamine praktilistes elektroonikaahelates

Arduino abil traadita andurivõrkudel põhinev pinnase niiskuse seiresüsteem

The niiskuse jälgimise süsteem Arduino projekti kasutavate traadita andurivõrkude baasil töötav pinnas on mõeldud automaatse niisutussüsteemi väljatöötamiseks, mis suudab juhtida pumba mootori sisse- ja väljalülitamise funktsiooni sõltuvalt niiskusesisaldusest mullas.

Niiskuse seiresüsteem

Niiskuse seiresüsteem

Niiskusandur tajub mulla niiskust ja Arduino plaadile antakse vastav signaal. Võrdleja võrdleb niiskustaseme signaale etteantud võrdlussignaaliga. Siis saadab see signaali mikrokontrollerile. Tuginedes anduriseadmest saadud signaalile ja võrdlussignaalile, töötab veepump. LCD-ekraani kasutatakse mulla niiskusesisalduse ja veepumba oleku kuvamiseks.

Südamelöögisensori ahel

Heartrate Monitor kiibi süsteemi juurutamine

Heartrate Monitor kiibi süsteemi juurutamine

HRM-2511E südamelöögisensor on 4 op-amprit. Neljandat Opampit kasutatakse pinge võrdlusena. Analoogne PPG signaal suunatakse positiivsesse sisendisse ja negatiivne sisend seotakse võrdluspingega (VR). VR suuruse saab potentsiomeetri P2 abil (ülaltoodud joonel) seada vahemikku 0 kuni Vcc. Iga kord, kui PPG impulsslaine ületab lävipinge VR, läheb komparaatori väljund kõrgeks. Seega annab see paigutus digitaalse väljundimpulsi, mis on sünkroniseeritud südamelöögiga. Impulsi laiuse määrab ka lävipinge VR.

Suitsuhäire ahel

Suitsuhäire ahel

Suitsuhäire ahel

The fotodioodid kiirgavad valgust, mille tuvastavad fototransistorid Q1 ja Q2. Ülemine piirkond on suletud ja seega ei muutu transistori Q1 tööpunkt. Seda tööpunkti kasutatakse võrdlusaluse võrdlusalusena. Kui suits siseneb alumisse piirkonda, muutub fototransistori Q2 tööpunkt, mille tulemuseks on pinge Vin muutus baasi (suitsu pole) väärtusest Vin (no_smoke). Foto valguse intensiivsuse korral foto põhjas -transistor väheneb tänu piirkonda sisenevale suitsule, alusvool väheneb ja pinge Vin suureneb baasi (suitsu pole) väärtusest Vin (no_smoke). Kui pinge Vin ületab Vrefi, lülitub võrdlusseadme väljund häire käivitamiseks VL-lt VH-le.

Loodan, et seda artiklit lugedes olete omandanud mõned põhitõed ja töötanud võrdlusaluse kallal. Kui teil on selle artikli või artikli kohta küsimusi viimase aasta elektroonika ja elektriprojektid , palun kommenteerige allpool jaotises. Siin on teile küsimus, kas teate mõnda sisseehitatud süsteemirakendust, milles op-amp kasutatakse võrdlusahelana?