Over het algemeen, in elektronica, de comparator wordt gebruikt om twee spanningen te vergelijken of stromen die worden gegeven aan de twee ingangen van de comparator. Dat betekent dat het twee ingangsspanningen nodig heeft, ze vervolgens vergelijkt en een differentiële uitgangsspanning geeft, ofwel een hoog of een laag niveau. De comparator wordt gebruikt om te detecteren wanneer een willekeurig variërend ingangssignaal het referentieniveau of een gedefinieerd drempelniveau bereikt. De comparator kan worden ontworpen met behulp van verschillende componenten zoals diodes, transistors, op-amps De comparatoren vinden in veel elektronische toepassingen die kunnen worden gebruikt om logische schakelingen aan te sturen.

Comparator-symbool

Op-Amp als comparator

Als we goed naar het vergelijkingssymbool kijken, zullen we het herkennen als de Op-Amp (operationele versterker) symbool, dus wat maakt deze comparator anders dan op-amp Op-Amp is ontworpen om de analoge signalen te accepteren en het analoge signaal uit te voeren, terwijl de comparator alleen uitvoer als een digitaal signaal zal geven, hoewel een gewone Op-Amp zou kunnen worden gebruikt als de Comparatoren (operationele versterkers zoals LM324, LM358 en LM741 kunnen niet rechtstreeks in spanningsvergelijkingscircuits worden gebruikt.

Op-Amps kunnen vaak worden gebruikt als spanningscomparatoren als een diode of transistor wordt toegevoegd aan de uitgang van de versterker) maar de echte comparator is ontworpen om een snellere schakeltijd te hebben in vergelijking met de multifunctionele Op-Amps. Daarom zouden we kunnen zeggen dat de comparator de aangepaste versie is van de Op-Amps die speciaal is ontworpen om de digitale uitvoer te geven.

Vergelijking van op-amp- en comparator-uitgangsschakelingen

Basisvergelijkingscircuit werken

Het comparatorcircuit werkt door simpelweg twee analoge ingangssignalen te nemen, ze te vergelijken en vervolgens de logische uitgang hoog '1' of laag '0' te produceren.

Niet-inverterend comparatorcircuit

Door het analoge signaal toe te passen op de comparator + ingang genaamd 'niet-inverterend' en - ingang genaamd 'inverterend', zal het comparatorcircuit deze twee analoge signalen vergelijken, als de analoge ingang op de niet-inverterende ingang groter is dan de analoge ingang op omkeren dan zal de output naar de logische high slingeren en dit zal de open collector transistor Q8 op het LM339-equivalentcircuit hierboven om AAN te zetten. Wanneer de analoge ingang op niet-inverterende minder is dan de analoge ingang op inverterende ingang, dan zal de comparatoruitgang naar het logische dieptepunt slingeren.

Hierdoor wordt de Q8-transistor uitgeschakeld. Zoals we hebben gezien in de bovenstaande afbeelding van het LM339-equivalentcircuit, gebruikt de LM339 een open-collectortransistor Q8 in zijn uitgang, daarom moeten we de 'Pull-up' weerstand die is verbonden met de Q8-collectorkabel met de Vcc om deze Q8-transistor te laten werken. Volgens de LM339-datasheet is de maximale stroom die op deze Q8-transistor kan lopen (output sink-stroom) ongeveer 18 mA. De V- kan als volgt worden berekend.

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

De niet-inverterende ingang van de comparator is verbonden met de 10 K-potentiometer, die ook het spanningsdelercircuit vormt waar we de V + -spanningsstart van Vcc naar 0 volt kunnen aanpassen. Ten eerste, wanneer de V + gelijk is aan Vcc, zal de uitgang van de comparator naar de logische hoogte zwaaien (Vout = Vcc) omdat de V + groter is dan V-.

Hierdoor wordt de Q8-transistor UIT en uitgeschakeld de led gaat UIT. Wanneer de spanning V + onder V-volt daalt, zal de uitgang van de comparator naar het logische lage niveau zwaaien (Vout = GND) en dit zal de Q8-transistor AAN zetten en de LED zal AAN gaan.

“hoe maak je een variabele voeding? ”

Door de analoge ingang om te wisselen, worden de spanningsdeler R1 en R2 verbonden met de niet-inverterende ingang (V +) en de potentiometer aangesloten op de inverterende ingang (V-) krijgen we het tegenovergestelde uitgangsresultaat.

Comparatorcircuit omkeren

Nogmaals, met behulp van het spanningsdelerprincipe is de spanning op de niet-inverterende ingang (V +) ongeveer V- volt, dus als we de inverterende ingangsspanning (V-) starten bij Vcc volt, is de V + lager dan de V-, dit zal de Q8-transistor AAN maken, de comparatoruitgang zal naar het logische dieptepunt slingeren. Als we de V-balg naar beneden aanpassen, is de V +. Dan is de Q8-transistor UIT, de comparatoruitgang zal naar de logische hoogte zwaaien omdat de V + nu groter is dan V- en de LED zal UIT gaan.

Toepassing van comparator in praktische elektronische schakelingen

Het vochtigheidsmonitoringssysteem van grond op basis van draadloze sensornetwerken met Arduino

De vochtigheidsbewakingssysteem van grond op basis van draadloze sensornetwerken met behulp van het Arduino-project is ontworpen voor de ontwikkeling van een automatisch irrigatiesysteem dat de schakelwerking (aan / uit) pompmotor kan regelen afhankelijk van het vochtgehalte in de grond.

Het vochtigheidsmonitoringssysteem

De vochtsensor registreert het vocht van de bodem en geeft een passend signaal aan het Arduino-bord. De comparator vergelijkt de vochtniveausignalen met het vooraf gedefinieerde referentiesignaal. Vervolgens stuurt het een signaal naar de microcontroller. Op basis van het signaal dat wordt ontvangen van de detectieopstelling en het comparatorsignaal, wordt de waterpomp bediend. Het LCD-display wordt gebruikt voor het weergeven van de status van het bodemvochtgehalte en de waterpomp.

Circuit voor hartslagsensor

Systeemimplementatie van de Heartrate Monitor-chip

HRM-2511E hartslagsensor heeft 4 op-amps. De vierde Opamp wordt gebruikt als spanningsvergelijker. Het analoge PPG-signaal wordt naar de positieve ingang gevoerd en de negatieve ingang is gekoppeld aan een referentiespanning (VR). De grootte van VR kan overal tussen 0 en Vcc worden ingesteld via potentiometer P2 (hierboven weergegeven). Elke keer dat de PPG-pulsgolf de drempelspanning VR overschrijdt, wordt de output van de comparator hoog. Deze opstelling levert dus een digitale uitgangspuls die gesynchroniseerd is met de hartslag. De breedte van de puls wordt ook bepaald door de drempelspanning VR.

Rookmelder Circuit

“wat zijn de verschillende soorten batterijen? ”

De fotodiodes licht uitstralen dat wordt gedetecteerd door de fototransistoren Q1 en Q2. Het bovenste gebied is afgedicht en dus verandert het werkpunt van transistor Q1 niet. Dit werkpunt wordt gebruikt als referentie voor de comparator. Wanneer rook het onderste gebied binnendringt, verandert het werkpunt van fototransistor Q2, wat resulteert in een verandering in de spanning Vin vanaf de basiswaarde (geen rook) Vin (geen_rook). -transistor neemt af als gevolg van rook die de regio binnendringt, de basisstroom neemt af en de spanning Vin zal toenemen vanaf de basiswaarde (geen rook) Vin (geen_rook). Wanneer de spanning Vin Vref kruist, schakelt de uitgang van de comparator van VL naar VH, waardoor het alarm wordt geactiveerd.

Ik hoop dat je door het lezen van dit artikel wat basiskennis hebt opgedaan en aan de vergelijker hebt gewerkt. Als u vragen heeft over dit artikel of over het laatstejaars elektronica en elektrotechnische projecten , aarzel dan niet om commentaar te geven in het onderstaande gedeelte. Hier is een vraag voor u: Kent u embedded systeemtoepassingen waarin op-amp wordt gebruikt als een vergelijkingscircuit?