Općenito, u elektronici, komparator se koristi za usporedbu dva napona ili struje koje se daju na dva ulaza komparatora. To znači da uzimaju dva ulazna napona, zatim ih uspoređuje i daje diferencijalni izlazni napon bilo visokog ili niskog nivoa. Usporednik se koristi za otkrivanje kada proizvoljni promjenljivi ulazni signal dosegne referentnu razinu ili definiranu razinu praga. Usporednik se može izraditi pomoću razne komponente poput dioda, tranzistora, op-pojačala . Usporednici nalaze u mnogim elektroničkim programima koji se mogu koristiti za pogon logičkih sklopova.
Simbol za usporedbu
Op-Amp kao komparator
Kad pažljivo pogledamo simbol usporedbe, prepoznat ćemo ga kao Op-pojačalo (operativno pojačalo) Dakle, ono po čemu se ova usporedba razlikuje od op-pojačala Op-Amp je dizajniran za prihvaćanje analognih signala i izlaz analognog signala, dok će usporednik dati izlaz samo kao digitalni signal, iako bi se uobičajeno Op-pojačalo moglo koristiti kao Usporednici (Operativna pojačala poput LM324, LM358 i LM741 ne mogu se koristiti izravno u krugovima usporednih napona.
Op-pojačala se često mogu koristiti kao naponski komparatori ako se na izlaz pojačala doda dioda ili tranzistor), ali stvarni je komparator dizajniran tako da ima brže vrijeme prebacivanja u usporedbi s višenamjenskim op-amperima. Stoga bismo mogli reći da je usporednik modificirana verzija Op-pojačala koja je posebno dizajnirana za digitalni izlaz.
Usporedba opcijskog pojačala i izlaznog kruga komparatora
Osnovni rad kruga komparatora
Krug usporedbenika radi jednostavnim uzimanjem dva analogna ulazna signala, njihovom usporedbom, a zatim se dobiva logički izlaz visoki '1' ili niski '0'.
Neinvertirajući krug usporedbe
Primjenom analognog signala na usporednik + ulaz zvan 'neinvertirajuće' i - ulaz zvan 'invertiranje', krug usporedbe uspoređivat će ova dva analogna signala, ako je analogni ulaz na neinvertirajućem ulazu veći od analognog ulaza na invertirajući tada će se izlaz pomaknuti na logički maksimum i to će učiniti tranzistor s otvorenim kolektorom Q8 na gore navedenom ekvivalentnom krugu LM339 za UKLJUČIVANJE. Kada je analogni ulaz na neinvertirajućem ulazu manji od analognog ulaza na invertirajućem ulazu, tada će se izlaz komparatora pomaknuti na logički najniži nivo.
Zbog toga će se tranzistor Q8 ISKLJUČITI. Kao što smo vidjeli iz gornje slike ekvivalentnog kruga LM339, LM339 u svom izlazu koristi tranzistor otvorenog kolektora Q8, stoga moramo koristiti 'Pull-up' otpornik koji je povezan s Q8 kolektorskim vodom s Vcc-om kako bi ovaj Q8 tranzistor radio. Prema podatkovnom listu LM339, maksimalna struja koja bi mogla teći na ovom Q8 tranzistoru (izlazna struja poniranja) je oko 18 mA. V- može se izračunati na sljedeći način.
V- = R2.Vcc / (R1 + R2)
Neinvertirajući ulaz za usporedbu povezan je s potenciometrom od 10 K, koji također tvori krug djelitelja napona gdje bismo mogli podesiti V + napon od Vcc do 0 volti. Prvo, kada je V + jednako Vcc, izlaz komparatora pomaknut će se na logički maksimum (Vout = Vcc) jer je V + veći od V-.
Ovo će isključiti Q8 tranzistor i LED dioda isključit će se. Kada se napon V + spusti ispod V-volta, izlaz komparatora pomaknut će se na logički nizak nivo (Vout = GND), a to će uključiti Q8 tranzistor u položaj ON, a LED će se upaliti.
Zamjenom analognog ulaza R1 i R2 djelitelj napona spojen na neinvertirajući ulaz (V +) i potenciometar spojen s invertirajućim ulazom (V-) dobit ćemo suprotan izlazni rezultat.
Invertiranje kruga usporedbe
Opet, koristeći načelo djelitelja napona, napon na neinvertirajućem ulazu (V +) je oko V volta, pa ako započnemo s invertirajućim ulaznim naponom (V-) na Vcc voltima, V + je niži od V-, ovo će uključiti Q8 tranzistor UKLJUČENO, izlaz komparatora će se pomaknuti na logički najniži nivo. Kada podesimo V-donji nivo ispod V +. Tada će se Q8 tranzistor ISKLJUČITI izlaz komparatora pomaknuti na logički visoku vrijednost jer je V + sada veći od V-, a LED će se isključiti.
Primjena komparatora u praktičnim elektroničkim sklopovima
Sustav praćenja vlažnosti tla zasnovan na bežičnim senzorskim mrežama pomoću Arduina
The sustav praćenja vlage tla temeljen na bežičnim senzorskim mrežama pomoću projekta Arduino dizajniran je za razvoj automatskog sustava za navodnjavanje koji može kontrolirati rad sklopke (uključivanje / isključivanje) motora pumpe, ovisno o sadržaju vlage u tlu.
Sustav praćenja vlage
Senzor vlage osjeti vlagu u tlu i daje se odgovarajući signal na ploču Arduino. Usporednik će usporediti signale razine vlage s unaprijed definiranim referentnim signalom. Tada će poslati signal mikrokontroleru. Na temelju signala primljenog od senzorskog uređaja i signala usporedbe, radit će pumpa za vodu. LCD zaslon služi za prikaz stanja sadržaja vlage u tlu i pumpe za vodu.
Krug senzora otkucaja srca
Implementacija sustava čipa Heartrate Monitor
HRM-2511E senzor otkucaja srca ima 4 op-pojačala. Četvrti Opamp koristi se kao usporednik napona. Analogni PPG signal dovodi se na pozitivni ulaz, a negativni ulaz veže se na referentni napon (VR). Veličina VR-a može se postaviti bilo gdje između 0 i Vcc pomoću potenciometra P2 (prikazano gore). Svaki put kad impulsni val PPG pređe granični napon VR, izlaz komparatora postaje visok. Dakle, ovaj aranžman daje izlazni digitalni impuls koji se sinkronizira s otkucajima srca. Širina impulsa također je određena graničnim naponom VR.
Krug alarma dima
Krug alarma dima
The fotodiode emitiraju svjetlost koju detektiraju foto-tranzistori Q1 i Q2. Gornje područje je zapečaćeno i time se radna točka tranzistora Q1 ne mijenja. Ova radna točka koristi se kao referenca za usporedbu. Kad dim uđe u donju regiju, radna točka foto-tranzistora Q2 se mijenja, što rezultira promjenom napona Vin od baze (bez dima), vrijednost Vin (nema_dima) .Kao intenzitet svjetlosti u osnovi fotografije -tranzistor se smanjuje uslijed dima koji ulazi u područje, struja baze se smanjuje i napon Vin će porasti od baze (bez dima) vrijednosti Vin (nema_dima). Kad napon Vin pređe Vref, izlaz komparatora prebacuje se s VL na VH aktivirajući alarm.
Nadam se da ste čitajući ovaj članak stekli neke osnove i radeći na usporedbi. Ako imate pitanja o ovom članku ili o elektronika i elektrotehnika završne godine , slobodno komentirajte u odjeljku ispod. Evo pitanja za vas: Znate li neke ugrađene sustave u kojima se op-pojačalo koristi kao usporedni krug?
