Na splošno v elektroniki, primerjalnik se uporablja za primerjavo dveh napetosti ali tokovi, ki so podani na dveh vhodih primerjalnika. To pomeni, da vzame dve vhodni napetosti, nato ju primerja in daje diferenčno izhodno napetost bodisi signal visoke ali nizke ravni. Primerjalnik se uporablja za zaznavanje, kdaj poljubno spreminjajoč se vhodni signal doseže referenčno raven ali določeno raven praga. Primerjalnik je mogoče oblikovati z uporabo različne komponente, kot so diode, tranzistorji, op-ojačevalniki . Primerjalniki najdemo v številnih elektronskih aplikacijah, ki se lahko uporabljajo za pogon logičnih vezij.
Primerjalni simbol
Op-Amp kot primerjalnik
Ko natančno pogledamo primerjalni simbol, ga bomo prepoznali kot Op-Amp (operacijski ojačevalnik) Torej, po čem se ta primerjalnik razlikuje od op-amp Op-Amp je zasnovan tako, da sprejema analogne signale in oddaja analogni signal, medtem ko bo primerjalnik dajal izhod samo kot digitalni signal, čeprav bi lahko navaden Op-Amp uporabili kot Primerjalniki (Operacijskih ojačevalnikov, kot so LM324, LM358 in LM741, ni mogoče uporabiti neposredno v tokokrogih primerjalnih napetosti.
Op-ojačevalnike je pogosto mogoče uporabiti kot primerjalnike napetosti, če je na izhod ojačevalnika dodana dioda ali tranzistor), vendar je pravi primerjalnik zasnovan tako, da ima hitrejši čas preklopa v primerjavi z večnamenskimi ojačevalniki. Zato bi lahko rekli, da je primerjalnik spremenjena različica Op-amperov, ki je posebej zasnovana za digitalni izhod.
Primerjava izhodnega vezja op-amp in primerjalnika
Osnovno primerjalno vezje deluje
Primerjalno vezje deluje tako, da preprosto vzamemo dva analogna vhodna signala, ju primerjamo in nato dobimo logični izhod visoko '1' ali nizko '0'.
Neinvertirno primerjalno vezje
Z uporabo analognega signala na primerjalni + vhod, imenovan 'neinvertirni' in - vhod, imenovan 'invertirni', bo primerjalno vezje primerjalo ta dva analogna signala, če je analogni vhod na neinvertirnem vhodu večji od analognega vhoda na invertiranje nato izhod premakne na logično najvišjo vrednost, zaradi česar bo tranzistor z odprtim kolektorjem Q8 na zgornjem enakovrednem vezju LM339 za vklop. Ko je analogni vhod na neinvertirnem vhodu manjši od analognega vhoda na invertirajočem vhodu, se bo primerjalni izhod zanihal na logično nizko vrednost.
S tem se bo tranzistor Q8 IZKLOPIL. Kot smo videli iz zgornje slike enakovrednega vezja LM339, LM339 v svojem izhodu uporablja tranzistor Q8 z odprtim kolektorjem, zato moramo uporabiti 'Pull-up' upor ki je povezan s kolektorskim vodnikom Q8 z Vcc, da ta tranzistor Q8 deluje. Glede na podatkovni list LM339 je največji tok, ki bi lahko tekel na tem tranzistorju Q8 (izhodni potopni tok), približno 18 mA. V- se lahko izračuna na naslednji način.
V- = R2.Vcc / (R1 + R2)
Neinvertirni vhod primerjalnika je povezan z 10 K potenciometrom, ki tvori tudi vezje delilnika napetosti, kjer bi lahko nastavili napetost V + od Vcc do 0 voltov. Prvič, ko je V + enak Vcc, se bo izhod primerjalnika pomaknil na logično najvišjo vrednost (Vout = Vcc), ker je V + večji od V-.
To bo izklopilo tranzistor Q8 in LED izklopi. Ko napetost V + pade pod V-voltov, se bo izhod primerjalnika zanihal na logično nizko vrednost (Vout = GND), to pa bo vklopilo tranzistor Q8 in LED vklopila.
Z zamenjavo analognega vhoda sta delilnik napetosti R1 in R2 priključen na neinvertirajoči vhod (V +) in potenciometer priključen na invertirni vhod (V-) bomo dobili nasprotni izhodni rezultat.
Invertiranje primerjalnega vezja
Ponovno, z uporabo principa delilnika napetosti je napetost na neinvertirajočem vhodu (V +) približno V-voltov, zato, če začnemo invertirajočo vhodno napetost (V-) pri Vcc voltih, je V + nižja od V-, to bo vklopil tranzistor Q8, primerjalni izhod pa se bo zanihal na logično nizko vrednost. Ko nastavimo V-dol pod V +. Potem se bo tranzistor Q8 IZKLOPIL, primerjalni izhod se bo zanihal na logično visoko vrednost, ker je V + zdaj večji od V- in LED se izklopi.
Uporaba primerjalnika v praktičnih elektronskih vezjih
Sistem za nadzor vlažnosti tal, ki temelji na brezžičnih senzorskih omrežjih z uporabo Arduina
The sistem za nadzor vlažnosti tal na osnovi brezžičnih senzorskih omrežij s pomočjo projekta Arduino je zasnovan za razvoj samodejnega namakalnega sistema, ki lahko nadzoruje preklopno delovanje (vklop / izklop) motorja črpalke, odvisno od vsebnosti vlage v tleh.
Sistem za nadzor vlažnosti
Senzor vlage zazna vlago v tleh in na ploščo Arduino se poda ustrezen signal. Primerjalnik bo primerjal signale ravni vlage z vnaprej določenim referenčnim signalom. Nato bo poslal signal mikrokrmilniku. Na podlagi signala, ki ga prejme senzorska naprava in primerjalnega signala, bo delovala vodna črpalka. LCD zaslon se uporablja za prikaz stanja vsebnosti vlage v tleh in vodne črpalke.
Vezje senzorja srčnega utripa
Sistemska implementacija čipa Heartrate Monitor
Senzor srčnega utripa HRM-2511E ima 4 op-ampere. Četrti Opamp se uporablja kot primerjalnik napetosti. Analogni signal PPG se napaja na pozitivni vhod, negativni vhod pa na referenčno napetost (VR). Velikost VR lahko nastavite kjer koli med 0 in Vcc s pomočjo potenciometra P2 (prikazano zgoraj). Vsakič, ko impulzni val PPG preseže mejno napetost VR, izhod primerjalnika postane visok. Tako ta ureditev zagotavlja izhodni digitalni impulz, ki se sinhronizira s srčnim utripom. Širina impulza je določena tudi z mejno napetostjo VR.
Krog za alarm dima
Krog za alarm dima
The fotodiode oddajajo svetlobo, ki jo zaznajo fototranzistorji Q1 in Q2. Zgornje območje je zatesnjeno, zato se delovna točka tranzistorja Q1 ne spremeni. Ta delovna točka se uporablja kot referenca za primerjalnik. Ko dim vstopi v spodnje območje, se spremeni delovna točka fototranzistorja Q2, kar povzroči spremembo napetosti Vin od osnovne (brez dima) vrednosti Vin (no_smoke) .Kot intenziteta svetlobe na dnu fotografije -transistor se zmanjša zaradi vstopa dima v območje, osnovni tok se zmanjša in napetost Vin se bo povečala od osnovne (brez dima) vrednosti Vin (no_smoke). Ko napetost Vin prečka Vref, se izhod primerjalnika preklopi iz VL v VH in sproži alarm.
Upam, da ste z branjem tega članka pridobili nekaj osnov in delali na primerjalniku. Če imate kakršna koli vprašanja o tem članku ali o projekti elektronike in elektrotehnike v zadnjem letu , vas prosimo, da komentirate v spodnjem oddelku. Tukaj je vprašanje za vas: Ali poznate aplikacije za vdelane sisteme, v katerih se op-amp uporablja kot primerjalno vezje?
