Lm393N схема включения: Lm393n схема включения как работает, микросхема к554са2

Содержание

Lm393n схема включения как работает, микросхема к554са2

Прошло почти два года с тех пор, как я пытался приручить операционный усилитель УД708 для сравнения двух сигналов. Знаний тогда было мало, поэтому времени уходило много, а главное — еще и безрезультатно. Но в итоге для своей задачи я смог «договориться» с компаратором LM393N. А на днях перебирал поделку, в которой впервые использовал эту микросхему, и решил вспомнить, как работает компаратор. Заодно и другим рассказать.
Компаратор — это устройство, сравнивающее два аналоговых сигнала. В самом простом случае — операционный усилитель без обратных связей. На входы ему подаются два напряжения — эталонное, оно же опорное (известно заранее) и измеряемое. На выходе возможны два состояния:

«1» — когда напряжение на прямом входе больше, чем на инвертирующем;
«0» — когда напряжение на прямом входе меньше, чем на инвертирующем.

Некоторые компараторы самостоятельно формируют уровни логических нуля и единицы (например, «ноль» — это ноль, «единица» — плюс пять вольт), но LM393 — с открытым коллектором. Ей для создания выходного напряжения нужен внешний резистор, подключающийся либо к «плюсу» питания, либо к другому «плюсу» (в разумных пределах, конечно).

Первые две схемы — каноничное включение нагрузки под открытый коллектор. Я подключал внешний резистор к питающему «плюсу».

Включение 4

Измеряемое напряжение подается на инвертирующий вход, опорное — на прямой.

Пока напряжение на инвертирующем входе меньше, чем на прямом, компаратор выдает «ноль», и светодиод не горит. Иначе — «единица».

Вообще, лучше, конечно, пользоваться первыми двумя общепринятыми схемами, чтобы не было путаницы.

Еще один важный момент — подключение нагрузки (светодиода) к другому напряжению (как мог, изобразил 24 вольта). Справедливо для любого из ранее изображенных включений.

О нагрузке. В даташите о максимальном токе коллектора сказано, что больше 6-20 мА микросхема не выдаст. То есть включить один светодиод — не проблема, а вот что побольше…

Кусок светодиодной ленты, подключенный прямо к выходу компаратора (по третьей или четвертой схеме, без резистора R3) светил слабо (1 мА). Пришлось поддать напряжения до 12 вольт, и тогда ток коллектора вырос до 14 мА. При подключении ленты напрямую к блоку питания — 32 мА. Таким образом, как ни крути, а максимум, что можно получить конкретно от этой LM-ки — 14 мА.

Вывод — что-то прожорливое есть смысл пускать через транзистор, загнанный в ключевой режим. При этом каскаду с общим эмиттером, инвертирующему сигнал, как нельзя лучше подойдет третья или четвертая схемы включения. Ведь если сигнал инвертировать дважды — получится опять исходный сигнал.
Например, на прямом входе компаратора «единица» (по привычной логике — на прямом входе напряжение больше, чем на инвертирующем). Третья схема сделает из нее «ноль» на выходе. А каскад с общим эмиттером, «перевернув» этот «ноль», опять даст «единицу».

Стрелка цепляется к выходу компаратора (R1 — это R3 из предыдущей схемы). R2, возможно, придется подобрать: если он будет слишком маленьким, то транзистор может сгореть, а если слишком большим — не откроется (можно попробовать 4,7 кОм). При подаче «единицы» в базе транзистора должно быть примерно 0,7 В (для кремния). К R3 тоже есть вопросы, но слишком малым и он не должен быть.

Моделирование. Когда на входе «ноль» (а «ноль» третьей и четвертой схемы — это в нормальном включении «единица»), то на выходе — «единица», светодиод работает. С чего начали, к тому и пришли — «единица» опять стала сама собой.

Теперь, когда на входе «единица», то на выходе «ноль». Вот она, знаменитая инверсия каскада с общим эмиттером!

А если включать нагрузку в коллектор транзистора, то «единицы» и «нули» по входу и выходу будут совпадать.
В общем, простор для творчества — колоссальный.

Реклама

Микросхема LM393 имеет в своем корпусе два независимых компаратора напряжения. Компаратор LM393 может работать, как от однополярного источника питания в широком диапазоне напряжений, так и от двухполярного источника. При использовании двухполярного — разница между потенциалами должна составлять от 2 В до 36 В.

Ток потребления компаратора не зависит от напряжения питания. Необходимо обратить внимание, что данный компаратор имеет выход с открытым коллектором.

Ключевая особенность LM393

  • Широкий диапазон напряжения питания: 2…36 В или ±1…±18 В
  • Очень низкий ток потребления (0,45 мА)
  • Низкий входной ток смещения: 20 нА
  • Низкий входной ток смещения: ± 3 нА
  • Низкое входное напряжение смещения: ± 1 мВ тип
  • Низкое выходное напряжение насыщения: 80 мВ
  • TTL, DTL, ECL, MOS, CMOS совместимые выходы
  • Компаратор LM393 доступен в корпусе: DFN8 2х2, MiniSO8, TSSOP8 и SO8

Принцип работы LM393

Чтобы понять как же работает данный компаратор, рассмотрим простую схему сумеречного автомата.

Глядя на схему мы видим, что оба входа компаратора подключены к делителям напряжения. Первый делитель напряжения, подключенный к инвертирующему входу (2), состоит из постоянного резистора и фоторезистора.

Как известно сопротивление неосвещенного фоторезистора имеет очень большое сопротивление (более 1МОм), и малое при освещении. Поэтому в ночное время суток, согласно логике работы делителя напряжения, напряжение на входе (2) компаратора будет выше, чем в дневное время суток.

Чтобы включать и выключать свет (в нашем случае светодиод), в зависимости от степени освещенности фоторезистора, нам необходимо установить порог переключения. Для этого служит неинвертирующий вход (3) на который необходимо подать опорное (неизменяемое) напряжение. Это опорное напряжение мы возьмем с переменного резистора R3, который выполняет роль делителя напряжения.

Теперь компаратор будет сравнивать два уровня напряжения (на выводах 2 и 3). Если напряжение на входе 2 будет больше чем на входе 3, то светодиод загорится. Как только напряжение на входе 2 опустится (при освещении фоторезистора) ниже уровня напряжения на входе 3, светодиод погаснет.

(595,7 Kb, скачано: 5 792)

Компаратор К554СА2

Компараторы являются специализированными ОУ с дифференциальным входом и одиночным или парафазным цифровым выходом. Входной каскад компаратора построен аналогично схемам ОУ и работает в линейном режиме. На выходе компаратора формируются сигналы высокого логического уровня, если разность входных сигналов меньше напряжения срабатывания компаратора, или низкого логического уровня, если разность входных сигналов превышает напряжение срабатывания компаратора. На один вход компаратора подается исследуемый сигнал, на другой — опорный потенциал.

Основными параметрами компараторов являются: чувствительность Uвхмин (точность, с которой компаратор может различать входной и опорный сигналы), быстродействие (скорость отклика, определяемая задержкой срабатывания и временем нарастания сигнала), нагрузочная способность (способность компаратора управлять определенным числом входов цифровых микросхем).

Компаратор К554СА2 (см. рисунок) имеет два дифференциальных усилительных каскада, выходной эмиттерный повторитель, стабилитронные схемы сдвига уровня и цепь ограничения амплитуды выходного сигнала. Дифференциальный входной каскад (VT1 и VT4) имеет обычное для интегральных ОУ малое напряжение смещения нуля. На эммитеры транзисторов VT1 и VT4 напряжение питания подается от генератора стабильного тока VT5, благодаря чему коллекторные токи транзисторов первого каскада почти не зависят входного синфазного сигнала. Второй дифференциальный каскад (VT3 и VT6) имеет балансную схему подачи смещения. В сбалансированном состоянии напряжение одиночного выхода этого каскада колебаниях положительного напряжения питания не меняется. Тем самым фиксируется потенциал базы транзистора VT2 (при включении положительного напряжения питания коллекторные токи транзисторов VT6 и VT3 также увеличиваются, оставляя напряжение коллекторного транзистора VT3 постоянным).

Для увеличения нагрузочной способности выхода по току транзистор VT6 снабжен эмиттерным повторителем VT8. Интегральный стабилитрон VD1, включенный в эмиттерные цепи транзисторов второго каскада, имеет опорное напряжение +6,2 В, что фиксирует потенциалы без транзисторов VT3 и VT6 на уровне примерно +6,9В. Следовательно, допустимый сигнал входов компаратора может приближаться к 7 В. Стабилитрон VD2, включенный в цепь выходного эмиттерного повторителя, сдвигает уровень выходного сигнала «вниз» на 6,2 В, чтобы сделать его совместимым с входными сигналами для цифровых микросхем ТТЛ — типа. Транзистор VT9 изолирует выходную цепь от схемы смещения генератора тока входного каскада VT5 с компенсирующим диодом (VT10 в диодном включении). транзистор VT7 (в диодном включении) ограничивает размах выходного сигнала в положительной области: при уровнях сигнала на выходе, больших +4 В, транзистор VT7 открывается и шунтирует дифференциальный выход второго каскада. благодаря ограничению амплитуды значительно увеличивается быстродействие компаратора .

Рисунок 4 — Принципиальная электрическая схема К554СА2, зависимости времени нарастания выходного напряжение соответственно от входного напряжения и емкости нагрузки

Рисунок 5 — Условно-графическое изображение К554СА2

Таблица 1 — Электрические параметры К554СА2

Номинальное напряжение питания

12 В +10%

-6 В +10%

Напряжение смещения нуля

не более 7,5 мВ

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,3 В

Выходное напряжение высокого уровня

2,5…4 В

Ток потребления

от источника питания Ucc1

от источника питания Ucc2

не более 9 мА

не более 8 мА

Средний входной ток

не более 75 мкА

Разность входных токов

не более 10 мкА

Время задержки выключения

не более 120 нс

Коэффициент усиления напряжения

не менее 750

Таблица 2 — Предельно допустимые режимы эксплуатации К554СА2

Напряжение питания

10,8…13,2 В

-5,4…-6,6 В

Значение статического потенциала

200 В

Максимальное входное дифференциальное напряжение

4,5 В

Минимальное сопротивление нагрузки

1 кОм

Температура окружающей среды

-45…+85 °C

Расчет компаратора с гистерезисом

Регуляторы закреплены на металлической панели все три штуки. Интересно, что когда регуляторы еще не были закреплены на металлической панели, фона было в половину меньше. Конечно, я лучше поставлю пластиковую переднюю панель. Но там фон все-равно был, такого плана — на минимальной громкости он хорошо слышен, как добавляешь звука — как бы фона и нет. Регулятор ВЧ тоже интересно себя ведет — в процессе регулировки есть два — три положения, когда в динамиках возникает эффект, как будто в приемнике ловишь радиоволну. Немного покрутил — все нормально. Когда регуляторы не были закреплены на металлической панели, такого эффекта не наблюдалось Всего у меня подключено два усилительных блока к ТБ. Есть еще третий блок, на него идет выход с микрофонного предусилителя — ревербератора. Так там фона нет вообще. То есть я делаю вывод, что как бы не от усилителя фон. Плата называется ТБ от Симы. Вообще, хочу сказать, что я доволен платой. Это виной всему мои скудные познания в радиотехнике. Собрана в точности. Контакт GND я никуда не подключал, просто не знаю куда. Первое, что приходит в голову — завести его на минус. Буду благодарен за любой совет.

Для управления электронными схемами применяются различные устройства, которые помогают настраивать и разветвлять сигналы. Для сравнения двух разных импульсов часто используется компаратор с однополярным питанием.

Обозначение и технические характеристики

Компаратор – это устройство, которое сравнивает два разных напряжения и силу тока, выдает конечный силовой сигнал, указывая на большее из них, одновременно производя расчет соотношения. У него есть две аналоговые вводные клеммы с положительным и отрицательным сигналом и один двоичный цифровой выход, как и у АЦП. Для отображения сигнала используется специальный индикатор.

УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:

Фото – УГО компаратора

Изначально использовался только интегрированный компаратор напряжения (MAX 961ESA, PIC 16f628a), который известен как высокоскоростной. Он требует определенного дифференциального напряжения в определенном диапазоне, который существенно ниже, чем напряжение сети питания. Эти приборы не допускают никаких других внешних сигналов, которые находятся вне диапазона напряжения сети.

Сейчас гораздо чаще используется аналоговый цифровой компаратор (Attiny/ Atmega 2313), у которого транзисторный ввод. У него вводный потенциал сигнала находится в диапазоне менее 0,3 Вольт и не поднимается выше. Устройство может быть также ультра быстрого типа (стереокомпаратор), благодаря чему входной сигнал меньше обозначенного диапазона, к примеру, 0,2 Вольта. Как правило, используемый диапазон ограничивается только конкретным входным напряжением.

Фото – Компаратор

Помимо простого прибора, также существует видеоспектральный компаратор на ОУ (операционном усилителе). Это прибор, у которого очень тонко сбалансирована разница входа и высокого сопротивления сигнала. Благодаря такой характеристики, операционный компаратор используется в низкопроводимых схемах с небольшим вольтажем.

Фото – схема компаратора

В теории, частотный операционный усилитель работает в конфигурации с открытым контуром (без отрицательной обратной связи) и может быть использован в качестве компаратора низкой производительности. Но при этом, не инвертирующий вход (+ V) находится на более высоком напряжении, чем на инвертирующий (V-). Высокое усиление, выходящее из операционного усилителя, провоцирует выход низкого напряжения на входе в устройство.

Когда неинвертирующий вход падает ниже инвертирующего входа, выходной сигнал насыщается при отрицательном уровне питания, то он все равно может проводить импульсы. Выходное напряжение ОУ ограничивается только напряжением питания. Принципиальная электрическая схема ОУ работает в линейном режиме с отрицательной обратной связью, с помощью сбалансированного сплит-источника питания (питание от ± V S ). Многие приборы, работающие с компаратором, также имеют свойство фиксировать полученные данные при помощи видео-, фото- или документальной записи. Эти электронные принципы не работают в системах, где используются разомкнутые контуры и низкопроводящие элементы.

Фото – простой компаратор

Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:

  1. Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
  2. Почти все операционные усилители имеют конденсатор внутренней компенсации, который ограничивает скорость нарастания выходного напряжения для высокочастотных сигналов. Исходя из этого, данная схема немного задерживает импульс;
  3. Компаратор не имеет внутреннего гистерезиса.

Из-за этих недостатков, компаратор для управления различными схемами, в большинстве случаев, используется без усилителя, исключением является генератор.

Компаратор предназначен для производственных процессов с ограниченным выходным напряжением, которое легко взаимодействует с цифровой логикой. Поэтому его часто используются в различных термических приборах (терморегулятор, реле температуры). Также его применяют для сравнения сигналов и сопротивлений таких устройств, как таймер, стабилизатор и прочая схемотехника.

Фото – аналоговый компаратор

Видео: компараторы

Принцип работы

Для того, чтобы продемонстрировать, как работает быстродействующий компаратор с гистерезисом, нужно взять схему с двумя выходами.

Фото – схема работы компаратора

Схема включения, по которой можно понять принцип работы компаратора, показана выше. Используя аналоговый сигнал во + входе, именуемым «неинвертируемым», и выходе, который называется под названием «инвертируемый», устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. При этом если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора Q8 на эквивалентной схеме LM339, которую нужно включить. Но, если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0», из-за чего, коллектор будет находиться в закрытом виде.

Практически всегда двухпороговый или фазовый компаратор (например, на транзисторах, без усилителя) воздействует на входы в логических цепях, соответственно, работает по уровню определенной сети питания. Это своеобразный элемент перехода между аналоговыми и цифровыми сигналами. Такой принцип действия позволяет не уточнять определенность или неопределенность выходов сигналов, т. к. компаратор всегда имеет некий захват петли гистерезиса (независимо от её уровня) или окончательный коэффициент усиления.

Назначение

Зачем нужен компаратор и как его использовать без усилителя? В большинстве случаев, этот прибор применяется в несложных компьютерных схемах, где нужно сравнивать сигналы входящего напряжения. Это может быть зарядное устройство для ноутбука или телефона, весы (определитель массы), датчик сетевого напряжения AVR, таймер (компоратор типа lm 358, микроконтроллер и т. д. Также его применяют различные интегральные микросхемы для контроля входных импульсов, обеспечивая связь между источником сигнала и его центром назначения.

Фото – компараторы для компьютера

Наиболее популярным примером является компаратор триггер (регулятор) Шиммера. Он работает в режиме многоканальности, соответственно, может сравнивать большое количество сигналов. В частности, данный триггер применяется для того, чтобы восстановить цифровой сигнал, который искажает связь в зависимости от уровня напряжения и расстояния источника питания.

Это аналог стандартного компаратора, просто с более расширенным функционалом, который обеспечивает измерение нескольких входящих сигналов.

Фото – ОУ компаратор

Также есть компаратор шероховатости. Это устройство, которое помогает визуально определить состояние поверхности, которая уже подвергалась обработке. Применение этого приспособления обосновано необходимостью определять допуски обработанных ранее поверхностей.

Программирование и компаратор

Компоратор используется не только как часть электрической схемы ШИМ и т. д., его часто используют для создания отдельных программ или их компонентов. Например, устройство часто используется для создания java-коллекций.

  1. Чтобы работать, Вам понадобится специальная программа Maven. Для начала Вам нужно создать проект, для полноценной работы необходимо подключение к интернету. Создаете новый проект, в структуре выберете два компонента: comparator и pojo. Наличие проверяется при помощи утилиты JUnit 4.11;
  2. Установите pom.xml и создайте новый файл. Прерывание процесса недопустимо, поэтому очень важно на каждом этапе сохранять. После осуществляется создание и настройка POJO, где указываются нужные настройки. Параметры зависят от требований к конкретной библиотеке. Это могут быть даты рождения, общая информация по проживанию и т. д.;
  3. И только после создается компаратор. Это класс, который используется для поверки данных и их распределения по нужным папкам. Использование данного класса необходимо, если нужно отсортировать определенную информацию по заданным параметрам (цвета, размеры, даты). Благодаря этому обеспечивается защита данных и их классификация по определенному принципу.

Купить готовый компаратор можно в любом магазине радиотехнических приборов и электротехники. Цена прибора варьируется в зависимости от его назначения и количества каналов.

Opel Kadett 1.4 papamobilE ›


Бортжурнал ›
Регулятор напряжения своими руками

Когда-то давно накрылся мокрым тазом и медным полотенцем мой штатный регулятор. После того я поставил самодельный по принципу усилителя. Схема была неплохая, но грелась сильно. Через год она благополучно вышла из строя. Поэтому пришлось сделать новый регулятор по принципу штатных. Т.е. выходной транзистор работает в ключевом режиме: когда напряжение превышает заданное, регулятор полностью отключает обмотку возбуждения. При снижении напряжения — снова включает. Включение/отключение надо производить резко, иначе перерегулирования не избежать. Свой регулятор я собрал на компараторе. Схема элементарная:

Схема принципиальная
На один вход компаратора подается эталонное напряжение, на другой — измеренное с делителя R1-R2-R3.
Резистором R2 можно установить требуемое напряжение в диапазоне от 12,5 до 15,5 В
Но!
При первой установке начало качать напряжение, фары и все лампочки моргали с низкой частотой. Выкусил конденсатор С1. Гистерезис уменьшился, но лампочки так же моргают. Установка заводского регулятора не меняет картины. Раскачка напряжения примерно 1В.
На одном форуме нашёл, что причиной может быть плохой контакт массы регулятора. Люди написали, что это бред. Кому интересно, докажу обратное. Резистор R9 у меня в схеме — это тот самый «плохой контакт».
При подаче напряжения на схему R9 подключён последовательно с делителем, но его сопротивление ничтожно мало и на «объективность» измерений не влияет. Регулятор видит напряжение 12В (а задано 14,2) и … открывает выходной транзистор. По обмотке возбуждения начинает идти ток порядка 3-4 А. Этот же ток течет и через «плохую» массу регулятора (R9). По закону Ома на этом резисторе появляется падение напряжения около 1В. Теперь регулятор видит напряжение 12-1=11В! Поскольку генератор уже возбужден, напряжение повышается. Пока регулятор не «увидит» 14,2В, он не отключит возбуждение. Когда он всё-таки увидит заданные 14,2В, это будет означать, что в бортовой сети уже 15,2В (14,2+1на плохом контакте, которое регулятор не видит)!
Теперь обмотка возбуждения отключается, ток через R9 становится ничтожно мал, следовательно — падение на нем исчезает. Регулятор снова видит правильно! А правильно — это 15,2В! Вот он и ждет, когда напряжение упадет до 14,199999В, чтобы снова подключить возбуждение.
Плохой контакт я устранил, напряжение стало, как вкопанное!
Размеры регулятора большие, потому что сразу я использовал обычный советский биполярный транзистор. Он грелся и не вытягивал нагрузки. Заменил на полевой с изолированным затвором IRF3205. Штука бомбовая! Сопротивление в открытом состоянии — 0,0008Ом!
Корпус уже решил не переделывать. При оборотах 1200 и выше держит напряжение при ЛЮБОЙ нагрузке!
А главное, что на лето можно убавить напряжение, а на зиму — добавить. А самое-пресамое преимущество — это «цена вопроса»)

Lm393n схема включения как работает

Для управления электронными схемами применяются различные устройства, которые помогают настраивать и разветвлять сигналы. Для сравнения двух разных импульсов часто используется компаратор с однополярным питанием.

Обозначение и технические характеристики

Компаратор – это устройство, которое сравнивает два разных напряжения и силу тока, выдает конечный силовой сигнал, указывая на большее из них, одновременно производя расчет соотношения. У него есть две аналоговые вводные клеммы с положительным и отрицательным сигналом и один двоичный цифровой выход, как и у АЦП. Для отображения сигнала используется специальный индикатор.

УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:

Фото – УГО компаратора

Изначально использовался только интегрированный компаратор напряжения (MAX 961ESA, PIC 16f628a), который известен как высокоскоростной. Он требует определенного дифференциального напряжения в определенном диапазоне, который существенно ниже, чем напряжение сети питания. Эти приборы не допускают никаких других внешних сигналов, которые находятся вне диапазона напряжения сети.

Сейчас гораздо чаще используется аналоговый цифровой компаратор (Attiny/ Atmega 2313), у которого транзисторный ввод. У него вводный потенциал сигнала находится в диапазоне менее 0,3 Вольт и не поднимается выше. Устройство может быть также ультра быстрого типа (стереокомпаратор), благодаря чему входной сигнал меньше обозначенного диапазона, к примеру, 0,2 Вольта. Как правило, используемый диапазон ограничивается только конкретным входным напряжением.

Фото – Компаратор

Помимо простого прибора, также существует видеоспектральный компаратор на ОУ (операционном усилителе). Это прибор, у которого очень тонко сбалансирована разница входа и высокого сопротивления сигнала. Благодаря такой характеристики, операционный компаратор используется в низкопроводимых схемах с небольшим вольтажем.

Фото – схема компаратора

В теории, частотный операционный усилитель работает в конфигурации с открытым контуром (без отрицательной обратной связи) и может быть использован в качестве компаратора низкой производительности. Но при этом, не инвертирующий вход (+ V) находится на более высоком напряжении, чем на инвертирующий (V-). Высокое усиление, выходящее из операционного усилителя, провоцирует выход низкого напряжения на входе в устройство.

Когда неинвертирующий вход падает ниже инвертирующего входа, выходной сигнал насыщается при отрицательном уровне питания, то он все равно может проводить импульсы. Выходное напряжение ОУ ограничивается только напряжением питания. Принципиальная электрическая схема ОУ работает в линейном режиме с отрицательной обратной связью, с помощью сбалансированного сплит-источника питания (питание от ± V S ). Многие приборы, работающие с компаратором, также имеют свойство фиксировать полученные данные при помощи видео-, фото- или документальной записи. Эти электронные принципы не работают в системах, где используются разомкнутые контуры и низкопроводящие элементы.

Фото – простой компаратор

Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:

  1. Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
  2. Почти все операционные усилители имеют конденсатор внутренней компенсации, который ограничивает скорость нарастания выходного напряжения для высокочастотных сигналов. Исходя из этого, данная схема немного задерживает импульс;
  3. Компаратор не имеет внутреннего гистерезиса.

Из-за этих недостатков, компаратор для управления различными схемами, в большинстве случаев, используется без усилителя, исключением является генератор.

Компаратор предназначен для производственных процессов с ограниченным выходным напряжением, которое легко взаимодействует с цифровой логикой. Поэтому его часто используются в различных термических приборах (терморегулятор, реле температуры). Также его применяют для сравнения сигналов и сопротивлений таких устройств, как таймер, стабилизатор и прочая схемотехника.

Фото – аналоговый компаратор

Видео: компараторы

Принцип работы

Для того, чтобы продемонстрировать, как работает быстродействующий компаратор с гистерезисом, нужно взять схему с двумя выходами.

Фото – схема работы компаратора

Схема включения, по которой можно понять принцип работы компаратора, показана выше. Используя аналоговый сигнал во + входе, именуемым «неинвертируемым», и выходе, который называется под названием «инвертируемый», устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. При этом если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора Q8 на эквивалентной схеме LM339, которую нужно включить. Но, если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0», из-за чего, коллектор будет находиться в закрытом виде.

Практически всегда двухпороговый или фазовый компаратор (например, на транзисторах, без усилителя) воздействует на входы в логических цепях, соответственно, работает по уровню определенной сети питания. Это своеобразный элемент перехода между аналоговыми и цифровыми сигналами. Такой принцип действия позволяет не уточнять определенность или неопределенность выходов сигналов, т. к. компаратор всегда имеет некий захват петли гистерезиса (независимо от её уровня) или окончательный коэффициент усиления.

Назначение

Зачем нужен компаратор и как его использовать без усилителя? В большинстве случаев, этот прибор применяется в несложных компьютерных схемах, где нужно сравнивать сигналы входящего напряжения. Это может быть зарядное устройство для ноутбука или телефона, весы (определитель массы), датчик сетевого напряжения AVR, таймер (компоратор типа lm 358, микроконтроллер и т. д. Также его применяют различные интегральные микросхемы для контроля входных импульсов, обеспечивая связь между источником сигнала и его центром назначения.

Фото – компараторы для компьютера

Наиболее популярным примером является компаратор триггер (регулятор) Шиммера. Он работает в режиме многоканальности, соответственно, может сравнивать большое количество сигналов. В частности, данный триггер применяется для того, чтобы восстановить цифровой сигнал, который искажает связь в зависимости от уровня напряжения и расстояния источника питания.

Это аналог стандартного компаратора, просто с более расширенным функционалом, который обеспечивает измерение нескольких входящих сигналов.

Фото – ОУ компаратор

Также есть компаратор шероховатости. Это устройство, которое помогает визуально определить состояние поверхности, которая уже подвергалась обработке. Применение этого приспособления обосновано необходимостью определять допуски обработанных ранее поверхностей.

Программирование и компаратор

Компоратор используется не только как часть электрической схемы ШИМ и т. д., его часто используют для создания отдельных программ или их компонентов. Например, устройство часто используется для создания java-коллекций.

  1. Чтобы работать, Вам понадобится специальная программа Maven. Для начала Вам нужно создать проект, для полноценной работы необходимо подключение к интернету. Создаете новый проект, в структуре выберете два компонента: comparator и pojo. Наличие проверяется при помощи утилиты JUnit 4.11;
  2. Установите pom.xml и создайте новый файл. Прерывание процесса недопустимо, поэтому очень важно на каждом этапе сохранять. После осуществляется создание и настройка POJO, где указываются нужные настройки. Параметры зависят от требований к конкретной библиотеке. Это могут быть даты рождения, общая информация по проживанию и т. д.;
  3. И только после создается компаратор. Это класс, который используется для поверки данных и их распределения по нужным папкам. Использование данного класса необходимо, если нужно отсортировать определенную информацию по заданным параметрам (цвета, размеры, даты). Благодаря этому обеспечивается защита данных и их классификация по определенному принципу.

Купить готовый компаратор можно в любом магазине радиотехнических приборов и электротехники. Цена прибора варьируется в зависимости от его назначения и количества каналов.

50 шт. LM393 DIP Cдвоенный компаратор. US $2.00

В электронике, компаратор представляет собой устройство, которое сравнивает между собой два электрических сигнала и выводит цифровой сигнал, указывающий на увеличение одного входного сигнала над другим. Компаратор имеет два аналоговых входа и один цифровой выход.

Компаратор, как правило, построен на дифференциальном усилителе с высоким коэффициентом усиления. Компараторы широко используются в устройствах, которые измеряют и оцифровывают аналоговые сигналы, например, в аналого-цифровых преобразователях (АЦП)

Примеры работы компаратора приведены на основе микросхемы LM339 (счетверенный компаратора напряжений) и LM393 (сдвоенный компаратор напряжения). Эти две микросхемы по своему функционалу идентичны. Компаратор напряжения LM311 так же может быть использован в данных примерах, но он имеет ряд функциональных особенностей.

Компаратор напряжения — выход с открытым коллектором

Как правило, выход компаратора напряжения представляет собой выход с открытым коллектором.

Выход открытый коллектор имеет отрицательную полярность. Это означает, что на этом выходе не бывает положительного сигнала и нагрузка должна подключаться между этим выходом и источника питания.

В некоторых схемах к выходу компаратора подключают нагрузочный (подтягивающий) резистор для того, чтобы обеспечить сигнал высокого уровня поступающего на вход следующего элемента схемы.

Операционные усилители (ОУ), такие как LM324, LM358 и LM741 обычно не используются в радиоэлектронных схемах в качестве компаратора напряжения из-за их биполярных выходов. Тем не менее, эти операционные усилители могут быть использованы в качестве компараторов напряжения, если к выходу ОУ подключить диод или транзистор для того чтобы создать выход с открытым коллектором.

Ниже представлена логика работы компаратора имеющий выход с открытым коллектором:

Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет ниже, чем напряжение на входе (-). И соответственно ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет выше, чем напряжение на входе (-).

Схема эквивалента компаратора напряжения с однополярным источником питания

Принципиальная схема «компаратор напряжения» эквивалентна работе операционного усилителя, например, LM358 или LM324, имеющим на выходе два транзистора типа NPN (см. выше). Таким образом, можно сделать все 4 выхода ОУ (LM339) с открытым коллектором. Каждый такой выход может выдерживать ток нагрузки 15 мА и напряжение до 50 вольт.

Выход включается или выключается в зависимости от относительных напряжений на плюсовом (+) и минусовом (-) входах компаратора. Входы компаратора крайне чувствительны и разница напряжения между ними всего лишь в несколько милливольт приводит к переключению его выхода.

Схема эквивалента компаратора напряжения с двухполярным источником питания

Компараторы напряжения LM339, LM393 и LM311могут работать с одно- или двухполярным источником питания до 32 вольт максимум.

При работе с двухполярным питанием, режим сравнения напряжения остается таким же, за исключением того, что для большинства схем эмиттер выходного транзистора подключается к отрицательной шине питания, а не к общей цепи. Исключением из этого правила является операционный усилитель LM311, имеющий изолированный эмиттер, который можно подключить как к минусу однополярного источника питания, так или к общему проводу двухполярного.

При работе с двухполярным источником питания, входное напряжение может быть выше или ниже относительно общего провода блока питания. Кроме того, один из входов компаратора может быть подключен к общему проводу, таким образом создается детектор «пересечение нуля».

Описание работы компаратора

Следующий рисунок показывает простейшую конфигурацию для компаратора напряжения, а так же графическое изображение режима его работы. В этой схеме опорное напряжение составляет половину напряжения питания, а входное напряжение может меняться от нуля до напряжения питания. В теории опорное и входное напряжение могут иметь значение от нуля и до напряжения источника питания, но есть реальные ограничения, зависящие от конкретно используемого компаратора.

Сигнал на выходе:

  1. Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс (+) ниже, чем напряжение на входе минус (-).
  2. Ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс выше, чем напряжение на входе минус.

Входное напряжение смещения компаратора

Компараторы не являются совершенными устройствами, и их работа может иметь недостаток от последствий такого параметра, как входное напряжение смещения. Входное напряжение смещения для многих компараторов может составлять всего несколько милливольт и в большинстве схем может быть проигнорировано.

В основном проблема, связанная с входным напряжением смещения возникает, когда входное напряжение изменяется очень медленно. Конечным результатом входного напряжения смещения является то, что выходной транзистор не полностью открывается или закрывается, когда входное напряжение находится недалеко от опорного напряжения.

Следующая диаграмма иллюстрирует эффект смещения входного напряжения возникающий в результате медленного изменения входного напряжения. Этот эффект возрастает при увеличении выходного тока транзистора. Поэтому, для уменьшения этого эффекта, необходимо обеспечить максимальное сопротивление резистора R4.

Последствия входного напряжения смещения можно уменьшить, добавив в схему гистерезис. Это приведет к тому, что опорное напряжение будет меняться, когда выход компаратора переходит на высокий или низкий уровень.

Входное напряжение смещения и гистерезис

Для большинства схем построенных на компараторах, величина гистерезиса является разностью напряжений входного сигнала, при котором выход компаратора либо полностью включен или полностью выключен. Гистерезис в компараторах, как правило, нежелателен, но он может потребоваться, когда необходимо уменьшить чувствительность к шуму или при медленном изменении входного сигнала.

Внешний гистерезис использует положительную обратную связь (ПОС) с выхода на неинвертирующий вход компаратора. В результате полученный триггер Шмитта обеспечивает дополнительную помехоустойчивость и более чистый выходной сигнал.

Эффект от использования гистерезиса в том, что при постепенном изменении входного напряжения, а опорное напряжение будет быстро изменяться в противоположном направлении. Это обеспечивает чистое переключение выхода компаратора.

Механический аналог гистерезиса может быть обнаружен в разнообразных тумблерах. Как только рукоятка тумблера перемещается мимо центральной точки, пружина в тумблере переводит контакты реле в гарантированное положение (открытое или закрытое).

Гистерезис является неотъемлемой частью большинства компараторов составляющая всего несколько милливольт и он обычно влияет только на схемы, где входное напряжение поднимается или падает очень медленно или имеет скачки напряжения, известные как «шум»…

Автор: Сергей · Опубликовано 27.01.2017 · Обновлено 10.07.2019

Модуль освещенности на LM393, используется для измерения интенсивности света в различных устройствах, таких как, автоматизация света (включении света ночью), роботах (определения дня или ночи) и приборов контролирующих уровень освещенности. Измерения осуществляется с помощью светочувствительного элемента (фоторезистора), который меняет сопротивление в зависимости от освещенности.

Технические параметры

► Напряжение питания: 3.3 В

5.5 В
► Потребляемый ток: 10 мА
► Цифрового выход: TTL (лог 1 или лог 0)
► Аналогового выход: 0 В … Vcc
► Диаметр монтажного отверстия: 2.5 мм
► Выходной ток: 15 мА
► Габариты: 42мм х 15мм х 8мм

Общие сведения

Существует два модуля, визуально отличие только в количестве выводов (3 pin и 4 pin), дополнительный вывод добавлен, для снятие прямых показаний с фоторезистора (аналоговый выход), в статье пойдет речь о четырех контактом варианте модуля. В этих двух модулей, измерение осуществляется с помощью фоторезистора, который изменяет напряжение в цепи в зависимости от количества света, попадающего на него. Чтобы представить, как свет будет влиять на фоторезистор, приведу краткую таблицу.

Модуль освещенности с четырьмя выводами содержит два выходных контакты, аналоговый и цифровой и два контакта для подключения питания. Для считывания аналогово сигнала предусмотрен отдельный вывод «AO», с которого можно считать показания напряжения с 0 В … 3.3 В или 5 В в зависимости от используемого источника питания. Цифровой вывод DO, устанавливается в лог «0» или лог «1», в зависимости от яркости, чувствительность выхода, можно регулировать с помощью поворотного потенциометра. Выходной ток цифрового выхода, способен выдать более 15 мА, что очень упрощает использования модуля и дает возможность использовать его минуя контроллер Arduino и подключая его напрямую ко входу однокональному реле или одному из входов двухконального реле. Принципиальную схему модуля освещенности на LM393 с 3 pin и 4 pin, показана ниже.

Принципиальная схема модуля освещенности на LM393 с 4 pin

Принципиальная схема модуля освещенности на LM393 с 3 pin

Теперь, как же работает схема, фоторезистор показан Foto (IN). Основная микросхема модулей, это компаратор LM393 (U1), который производит сравнение уровней напряжений на входах INA- и INA+. Чувствительность порога срабатывания задается с помощью потенциометром R2 и в результате сравнений на выходе D0 микросхемы U1, формируется лог «0» или лог «2», который поступает на контакт D0 разъема J1.

Назначение J1 (в исполнении 4 pin)
► VCC: «+» питание модуля
► GND: «-» питание модуля
► D0: цифровой выход
► A0: аналоговый выход

Назначение J1 (в исполнении 3 pin)
► VCC: «+» питание модуля
► GND: «-» питание модуля
► D0: цифровой выход

Подключение модуля освещенности к Arduino

Необходимые детали:
► Arduino UNO R3 x 1 шт.
► Модуль освещенности, LM393, 4 pin x 1 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
► Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.

Подключение:
В данном примере буду использовать модуль освещенности, LM393, 4 pin и Arduino UNO R3, все данные будут передаваться в «Мониторинг порта». Схема не сложная, необходимо всего четыре провода, сначала подключаем шину A0 в порт A0 (Arduino UNO) и D0 в порт А1 (Arduino UNO), осталось подключить питание GND к GND и VCC к 5V (можно записать и от 3.3В), схема собрана, теперь надо подготовить программную часть.

Запускаем среду разработки и загружаем данный скетч, затем открываем мониторинг порта.

Скачать скетч

В мониторинг порта, можно увидеть все изменения джойстика и нажатия кнопки.

Купить на Aliexpress
Контроллер Arduino UNO R3
Комплект проводов DuPont, 2,54 мм, 20 см
Модуль освещенности, LM393, 3 pin
Модуль освещенности, LM393, 4 pin

Купить в Самаре и области
Купить контроллер Arduino UNO R3
Купить провода DuPont, 2,54 мм, 20 см
Купить модуль освещенности, LM393, 3 pin
Купить модуль освещенности, LM393, 4 pin

LM393 — Cдвоенный компаратор — DataSheet

Микросхемы серий: LM193, LM293, LM293A, LM393, LM393A, LM2903, LM2903V

1 Особенности
  • Одно или двух полярное питание
  • Широкий диапазон питающего напряжения

— Максимальные значения от 2 В до 36 В

— Прошли испытания напряжением до 30 В: без буквы «V» в маркировке

— Прошли испытания напряжением до 32 В: с буквой «V» в маркировке


  • Небольшой потребляемый ток, не зависящий от напряжения питания 0.4 мА
  • Низкий входной ток смещения: 25 нА
  • Низкий входной ток смещения нуля: 3 нА
  • Низкое входное напряжение смещения нуля: 2 мВ
  • Диапазон синфазного входного напряжения включает землю
  • Диапазон дифференциального входного напряжения равен максимуму напряжения питания
  • Низкое выходное напряжение насыщения
  • Выход совместим с ТТЛ, МОП и КМОП логикой

 

2 Применение
  • Датчики химических веществ или газов
  • Настольные ПК
  • Управление двигателями
  • Весы

 

3 Описание

 

Микросхемы данных серий состоят из двух независимых компараторов напряжения, которые могут работать от однополярного источника питания.  Работа от двуполярного источника также возможна при условии, что разница между двумя полюсами питания от 2 В до 36 В, и Vcc не менее, чем на 1,5 В более положительно, чем  входное синфазное напряжение. Потребляемый ток не зависит от напряжения питания. К выходам могут быть подключены другие выходы с открытым коллектором для получения схемы логического «И». Микросхема  LM193 может работать при температурах от  -55°C до 125°С. LM293 и LM293A  от -25°C до 85°C.  LM393 и LM393A  от 0°C до 70°C.  LM2903  от -40°C до 125°С.

 

Типы корпусов для разных серий
Серия Тип корпуса Размеры
LM193D, LM293D, LM293AD, LM393D, LM393AD, LM2903D SOIC (8) 4.90 мм x 6.00 мм
LM293DGK, LM293ADGK, LM393DGK, LM393ADGK, LM2903DGK VSSOP (8) 3.00 мм x 5.00 мм
LM293P, LM393P, LM393AP, LM2903P PDIP (8) 9.50 мм × 6.30 мм
LM393PS, LM393APS, LM2903PS SO (8) 6.20 мм x 7.90 мм
LM393PW, LM393APW, LM2903PW TSSOP (8) 6.40 мм x 3.00 мм
LM193JG GDIP (8) 10.00 мм x 7.00 мм
LM193FK CQCC (8) 9.00 мм x 9.00 мм

 

Расположение выводов

D, DGK, JG, P, PS, или PW
8-выводной SOIC, VSSOP, GDIP, PDIP, SO, или TSSOP
Вид Сверху

20-Выводной CQCC
Вид сверху

 

Назначение выводов
Номер вывода I/O Описание
Обозначение SOIC, VSSOP, GDIP, PDIP, SO, или TSSOP LCCC
1OUT 1 2 Выход Выход компаратора 1
1IN- 2 5 Вход Отрицательный вход компаратора 1
1IN+ 3 7 Вход Положительный вход компаратора 1
GND 4 10 Вход Земля
2IN+ 5 12 Вход Положительный вход компаратора 2
2IN- 6 15 Вход Отрицательный вход компаратора 2
2OUT 7 17 Выход Выход  компаратора 2
VCC 8 20 Вход Напряжение питания
NC 1 N/A

Не задействованы

 (Внутренне не подключенные выводы)

3
4
6
8
9
11
13
14
16
18
19

 

 

 

Абсолютные максимальные значения
MIN MAX UNIT
VCC Напряжение питания 36 В
VID Дифференциальное входное напряжение ±36 В
VI Входное напряжение (на любом выводе) –0.3 36 В
VO Выходное напряжение 36 В
IO Выходной ток 20 мА
Длительность короткого замыкания выхода на землю Неограниченна
TJ Рабочая температура кристалла 150 °C
Температура корпуса в течении 60 с FK корпус 260 °C
Температура припоя 1,6 мм для корпуса в течении 60 с J корпус 300 °C
Tstg Температура хранения –65 150 °C

 

 

Электрические характеристики LMx93 (V
CC = 5 В)
Параметр Условия TA LM193 LM293
LM393
Ед. изм.
Мин. Тип. Макс. Мин. Тип. Макс.
VIO Входное напряжение смещения нуля VCC =  от 5 В до 30 В,
VIC = VICR(Мин.),
VO = 1.4 В
25°C 2 5 2 5 мВ
Весь диапазон 9 9
IIO Входной ток смещения нуля VO = 1.4 В 25°C 3 25 5 50 нА
Весь диапазон 100 250
IIB Входной ток смещения VO = 1.4 В 25°C –25 –100 –25 –250 нА
Весь диапазон –300 –400
VICR Диапазон входного синфазного напряжения 25°C от 0 до
VCC -1.5
от 0 до
VCC -1.5
В
Весь диапазон от 0 до
VCC -2
от 0 до
VCC -2
AVD Большой сигнал усиленного дифференциального напряжения VCC = 15 В,
VO = от 1.4 В до 11.4 В,
RL ≥ 15 кОм до VCC
25°C 50 200 50 200 В/мВ
IOH Высокий уровень выходного тока VOH = 5В VID = 1 В 25°C 0.1 0.1 50 нА
VOH = 30В VID = 1 В Весь диапазон 1 1 мкА
VOL Низкий уровень выходного напряжения IOL = 4 мА, VID = –1 В 25°C 150 400 150 400 мВ
Весь диапазон 700 700
IOL Низкий уровень выходного тока VOL = 1.5 V, VID = -1 В 25°C 6 6 мА
ICC Потребляемый ток RL = ∞ VCC = 5 В 25°C 0.8 1 0.8 1 мА
VCC =30В Весь диапазон 2.5 2.5

 

Электрические характеристики LMx93A (V
CC = 5 В)
Параметр Условия TA LM293A
LM393A
Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
VIO Входное напряжение смещения нуля VCC = от 5 В до 30 В, VO = 1.4 В
VIC = VICR(Мин.)
25°C 1 2 мВ
Весь диапазон 4
IIO Входной ток смещения нуля VO = 1.4 В 25°C 5 50 нА
Весь диапазон 150
IIB Входной ток смещения VO = 1.4 В 25°C –25 –250 нА
Весь диапазон –400
VICR Диапазон входного синфазного напряжения 25°C от 0 до VCC -1.5 V
Весь диапазон от 0 до
VCC  – 2
AVD Большой сигнал усиленного дифференциального напряжения VCC = 15 В, VO = 1.4 В до 11.4 В,
RL  ≥ 15 кОм до VCC
25°C 50 200 В/мВ
IOH Высокий уровень выходного тока VOH = 5 В, VID = 1 В 25°C 0.1 50 нА
VOH = 30 В, VID = 1 В Весь диапазон 1 мкА
VOL Низкий уровень выходного напряжения IOL = 4 мА, VID = –1 В 25°C 150 400 мВ
Весь диапазон 700
IOL Низкий уровень выходного тока VOL = 1.5 В, VID = –1 В, 25°C 6 мА
ICC Потребляемый ток
(четыре компаратора)
RL = ∞ VCC = 5 В 25°C 0.8 1 мА
VCC = 30 В Весь диапазон 2.5
Электрические характеристики LM2903 и LM2903A (V
CC = 5 В)
Параметр Условия TA LM2903 LM2903A Ед. изм.
Мин. Тип. Макс. Мин. Тип. Макс.
VIO Входное напряжение смещения нуля VCC = 5 В до Макс.,
VO = 1.4 В,
VIC = VICR(Мин.),
25°C 2 7 1 2 мВ
Весь диапазон 15 4
IIO Входной ток смещения нуля VO = 1.4 В 25°C 5 50 5 50 нА
Весь диапазон 200 200
IIB Входной ток смещения VO = 1.4 В 25°C –25 –250 –25 –250 нА
Весь диапазон –500 –500
VICR Диапазон входного синфазного напряжения 25°C от 0 до
VCC -1.5
от 0 до
VCC -1.5
V
Весь диапазон от 0 до
VCC  -2
от 0 до
VCC  -2
AVD Большой сигнал усиленного дифференциального напряжения VCC = 15 В, VO = от 1.4 В до 11.4 В,
RL  ≥ 15 кОм до VCC
25°C 25 100 25 100 В/мВ
IOH Высокий уровень выходного тока VOH = 5 В, VID = 1 В 25°C 0.1 50 0.1 50 нА
VOH = VCC Макс. VID = 1 В Весь диапазон 1 1 мкА
VOL Низкий уровень выходного напряжения IOL = 4 мА, VID = –1 В, 25°C 150 400 150 400 мВ
Весь диапазон 700 700
IOL Низкий уровень выходного тока VOL = 1.5 В, VID = -1 В 25°C 6 6 мА
ICC Потребляемый ток RL = ∞ VCC = 5 В 25°C 0.8 1 0.8 1 мА
VCC = Макс. Весь диапазон 2.5 2.5
Рис.1 Схема включения для сравнения входного напряжения с опорным (Vref) и схема для сравнения двух напряжений

 

Примерные значения для схемы на Рис. 1
Параметры Примерные значения
Диапазон входного напряжения от 0 В до Vsup-1.5 В
Напряжение питания от 2 В до 36 В
Напряжение питания логической схемы от 2 В to 36 В
Выходной ток (RPULLUP) от 1 мкА до 20 мА
Входная разница напряжений 100 мВ
Опорное напряжение 2.5 В
Нагрузочная емкость  (CL) 15 пФ

 

Купить LM393 по самой низкой цене вы можете здесь.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

LM393N / LM393D - ОУ и Компараторы - МИКРОСХЕМЫ - Электронные компоненты (каталог)

Корпус: DIP-8 (LM393N)

 

Корпус: SO-8 (LM393D)

 

LM393N/LM393D - двухканальный компаратор для работы в бытовом диапазоне температур (0..+70°С). Выход - открытый коллектор.

Микросхема компараторов LM393 по функциональному назначению и расположению выводов аналогична таким микросхемам как LM193, LM293, LM2903, но отличается от них температурным диапазоном работы и незначительно другими параметрами.

Аналоги: КР1401СА3 / КФ1401СА3.

 

Микросхема LM393 также может поставляться в зависимости от производителя с маркировкой DV393, UTC393, IL393N и др.

Предельные режимы LM393N/LM393D:

Напряжение питания

+36V

или

±18V

Входное напряжение

-0,3..+36V

Дифференциальное

входное напряжение

36V

Выходной ток 20mA

Диапазон температур

0..+70°С


Замыкание выхода на +Vcc может вывести микросхему LM393 из строя.

Основные характеристики LM393N/LM393D:

Параметр

Мин.

Тип.

Макс.

Напряжение смещения

 

±1mV

±5mV

Синфазный входной ток 25nA 250nA

Дифференциальный входной ток

 

±5nA

±50nA

Выходной втекающий ток

6mA

16mA

 

Коэффициент усиления по напряжению

50V/mV

200V/mV

 

Напряжение насыщения

 

 

400mV

Ток потребления

 

1,1mA

2,0mA

Время отклика

 

1,3µS

 

Время отклика на большом сигнале 300nS

Регулируемый блок питания из неликвидов. — Радиомастер инфо

Рассказано, как основе 5-вольтовой микросхемы LM2576T-5.0 сделать блок питания с регулировкой напряжения 0…30В и тока 0…3А с КПД не менее 80%.

Так получилось, что у меня в наличии микросхемы LM2576T-5.0 в достаточно большом количестве, несколько десятков. Подобные им регулируемые LM2576T- ADJ как-то быстро разошлись, потому что на их основе собирается довольно популярная, особенно раньше, схема регулируемого блока питания:

Она многократно описана и хорошо работает. Я решил попробовать реализовать эту схему на микросхеме LM2576T-5.0. Ее штатная схема подключения согласно DataSheet выглядит так:

Подключить микросхему LM2576T-5.0 для регулировки выходного напряжения от 5В и до максимального входного, за минусом нескольких вольт, можно по схеме, показанной ниже:

Здесь показана микросхема с регулируемым выходом от 1,2В до 50В (до 50В потому что HV остальные до 40В). Если по такой схеме подключить LM2576T-5.0 то регулировка будет начинаться от 5В (возможно придется изменить R1 и R2).

После внимательного изучения DataSheet у меня появилась надежда на то, что с микросхемой LM2576T-5.0 все-таки можно собрать регулируемый блок питания с такими пределами, как и у LM2576T- ADJ. Отличие микросхем показано ниже:

Как видно, если микросхема регулируемая, то делитель внутри микросхемы R1, R2 отсутствует. R2=0 а R1 совсем нет. В остальных случаях делитель есть и номиналы зависят от выходного напряжения. У микросхемы LM2576T- ADJ делитель внешний и его можно изменять.

Принцип работы следующий. На нижний вход усилителя ошибки внутри микросхемы подается опорное напряжение 1,23В. На верхний вход напряжение с делителя R1, R2. На сам делитель поступает напряжение с выхода микросхемы. Если напряжение на выходе увеличится таким образом, что в средней точке делителя будет больше 1,23В, то появится управляющий сигнал, который понизит выходное напряжение до нормы, для LM2576T-5.0 это 5В. При этом на двух входах усилителя ошибки одинаковое напряжение по 1,23В.

Теперь вернемся к первой схеме регулируемого блока питания. При отсутствии делителя у регулируемой микросхемы напряжение на ее входе должно быть около 1,23В. Если там напряжение выше, то микросхема уменьшает выходное напряжение пока на входе 4 не будет 1,23В. Если напряжение на выходе ниже, то повышает. Переменным резистором через компаратор LM393 происходит регулировка выходного напряжения. Аналогично работает схема ограничения выходного тока.

Если микросхема LM2576T-5.0, то на ее входе (вывод 4) нормой является напряжение 5В. Если мы хотим его уменьшить, то на вывод 4 нужно подать больше 5В. А поскольку напряжение питания LM393 в данной схеме 5В, то на ее выходе управляющий сигнал не может иметь значение больше 5В. Соответственно невозможно управлять выходным напряжением LM2576T-5.0.

В соответствии с DataSheet микросхемы LM393 ее напряжение питания может быть от 3В до 36В. Если запитать от 9В, то проблему управления L M2576T-5.0 можно решить. И действительно, при использовании схемы приведенной ниже, на 5-ти вольтовой микросхеме LM2576T-5.0 можно реализовать блок питания с регулировкой выходного напряжения от 0 до 30В и тока от 0 до 3А.

В схему регулируемого блока питания внесены еще незначительные изменения.

Для уменьшения взаимного влияния схемы регулировки напряжения на регулировку тока и наоборот пришлось добавить диод VD4.

Резистор RV1d добавлен для улучшения плавности регулировки напряжения.

Рассмотрим работу схемы.

Регулировка напряжения.

Напряжение на выводе 3 микросхемы LM393 определяется делителем R4, R5. При максимальном напряжении на выходе равном 30В на выводе 3 у LM393 будет напряжение (30В : (22к + 2,7к)) х 2,7к = 3,28В. Максимальное напряжение на выводе 2 той же микросхемы устанавливается в верхнем положении ползунка RV1 и равно 4,5В. Оно обязательно должно быть чуть больше напряжения на выводе 3. Резистором RV1 мы можем изменять напряжение на выводе 2. Схема блока питания будет изменять напряжение на выходе до тех пор, пока оно не установится на выводе 3 таким же, как и на выводе 2.

Регулировка тока.

Здесь работает вторая половина LM393.  На вывод 5 подается падение напряжения c шунта R10. При токе 3А (максимум для LM2576T-5.0) оно составит 3А х 0,2 Ом = 0,6В.  Делитель R7, RV2 рассчитывается таким образом, чтобы на выводе 6 при вращении RV2 напряжение изменялось от 0 до значения чуть больше 0,6В. Если напряжение на выводе 5 будет превышать напряжение на выводе 6, то загорится светодиод LED1 и повысится напряжение на выводе 4 у LM2576T-5.0 до значения, при котором напряжение на выходе уменьшится, следовательно, уменьшится выходной ток и падение напряжения на R10 до значения равного выставленному на выводе 6 у LM393.

Другими словами, схема работает таким образом, чтобы напряжения на выводах 5 и 6 были одинаковыми. Если мы изменим регулятором напряжение на выводе 6, то схема изменит выходное напряжение LM2576T-5.0. При этом изменится и выходной ток. Изменяться все будет до тех пор, пока падение напряжения на R10 не станет равным выставленному на выводе 6.

КПД схемы около 80%.

В качестве дросселя ставил:

  1. Индуктивность на кольце из распыленного железа (желто-белое) 24х13х10, 40 витков Ø0,9мм, индуктивность 123 мкГн.
  2. Индуктивность на ферритовом стержне (желтый торец) L 50мм, Ø7,5мм, 96 витков Ø0,6мм, индуктивность 308 мкГн.

Ниже на фото показаны два варианта дросселя.

Результаты работы схемы с разными вариантами дросселя практически одинаковые.

Схема регулируемого блока питания собрана на макете и показала результаты в соответствии с заявленными выше значениями, напряжение от 0 до значения входного напряжения, за минусом 2…3 вольта, ток практически от 0 до 3А.

Печатную плату можно использовать такую же, как для первой схемы в статье. Добавить диод VD4 модно разрезав дорожку. Резистор RV1d можно подпаять навесным монтажом на переменный резистор RV1.

В перспективе я планирую изготовить печатную плату и разместить блок питания в корпусе. По окончании материал выложу на этом сайте.

Материал статьи продублирован на видео:

 

 

Схема компаратора на операционном усилителе, lm393 принцип работы

Работа операционного усилителя без обратной связи

Как известно напряжение на выходе ОУ UВЫХ определяется произведением входного дифференциального напряжения UД (разность напряжений между входными выводами) на коэффициент усиления ОУ по напряжению КU



Операционные усилители имеют очень большой коэффициент усиления ОУ по напряжению КU = 105 … 106, а выходное напряжение не может выйти за пределы напряжения питания (обычно несколько меньше). Поэтому, для того чтобы ОУ работал в качестве усилителя напряжения максимальное входное дифференциальное напряжение не должно превышать нескольких десятков мкВ (при UПИТ = 15 В, КU = 105, UД ≈ 150 мкВ). С учётом вышесказанного можно сделать вывод, что без применения отрицательной обратной связи, которая снижает усиление ОУ в схеме, применение ОУ бесполезно, так как при входных напряжениях в несколько милливольт ОУ войдёт в насыщение с выходным напряжением равным напряжению питания.

Но существуют схемы, в которых операционные усилители применяются без обратной отрицательной связи, а в некоторых случаях специально вводят положительную обратную связь (ПОС) для увеличения коэффициента усиления схем. Одним из видов таких схем являются пороговые устройства, в состав которых входят различные компараторы, триггеры Шмитта, детекторы уровней напряжения.

Принцип работы компаратора

Простейшим пороговым устройством является компаратор. Он сравнивает напряжение, которое поступает на один из его входов, с опорным напряжением, которое присутствует на другом его входе. Простейший компаратор получается из операционного усилителя, в котором отсутствует отрицательная обратная связь. Рассмотрим принцип работы компаратора напряжений на основе ОУ, схема которого изображена ниже



Использование ОУ в качестве компаратора и графики входного и выходного напряжений.

В основе компаратора лежит ОУ на инвертирующий вход, которого поступает входное напряжение UBX, а неинвертирующий вход соединён с источником опорного напряжения UОП. Принцип работы компаратора изображённого на рисунке заключается в следующем: когда входное напряжение UBX больше опорного UОП, то выходное напряжение принимает значение отрицательного напряжения насыщения –UНАС и остаётся неизменным пока входное напряжение UBX не уменьшиться ниже опорного напряжения UОП, в этом случае на выходе будет напряжение положительного насыщения +UНАС.



На рисунке изображен компаратор с инвертирующим выходным сигналом по отношению к входному сигналу. Для того, чтобы не происходило инверсии на выходе необходимо поменять подключение выводов ОУ, то есть входной сигнал должен поступать на неивертирующий вход, а опорное напряжение на инвертирующий вывод. Тогда при превышении опорного напряжения на выходе ОУ будет положительное напряжение насыщения, а при входном напряжении меньше, чем опорное напряжение на выходе будет присутствовать отрицательное напряжение насыщения ОУ.



Основные схемы компаратора

Существует много разновидностей компараторов, но в из основе лежат две основные схемы: одновходовая и двухвходовая. Одновходовая схема позволяет сравнивать разнополярные напряжения по модулю, то есть по абсолютной величине. Двухвходовый же компаратор сравнивает два напряжения с учётом знака. Расссмотрим обе схемы подробнее.



Схема одновходового компаратора.

На рисунке выше изображён одновоходовый компаратор, позволяющий сравнивать два разнополярных напряжения по абсолютному значению (по модулю). В его основе лежит инвертирующий сумматор, в котором отсутствует отрицательная обратная связь, поэтому ослабления коэффициент усиления операционного усилителя не происходит. В результате чего на инвертирующем входе ОУ происходит суммирование входного напряжения UBX и опорного напряжения UОП приведённого к инвертирующему входу UПРИВ, а результат суммирования усиливается ОУ и выводится на его выход. Для того чтобы происходило сравнение необходимо фактически производить операцию вычитания, то есть напряжения на входах UBX и UПРИВ должны иметь разную полярность.

Приведённое напряжение UПРИВ можно вычислить по следующему выражению



Резистор R3 предназначен для компенсации входного тока смещения и должен быть равен величине параллельно соединённых резисторов R1 и R2



Основным недостатком данной схемы является необходимость использования стабилизированного отрицательного напряжения, что приводит к усложнению схемы. Поэтому одновходовый компаратор не получил широкого распространения.

Наибольшее распространение получила схема двухвходового компаратора, в котором отсутствует необходимость в отрицательном напряжении. Схема данного компаратора приведена ниже



Схема двухвходового компаратора.

В основе двухвходового компаратора лежит дифференциальный усилитель, в котором отсутствует отрицательная обратная связь, поэтому разность между входным напряжением UBX и UОП опорным напряжение усиливается ОУ, не имеющего снижения коэффициента усиления из-за отсутствуя ООС, и выделяется на выходе ОУ. В данной схеме входные резисторы R1 и R2 имеют одинаковое значение.

Компараторы применяются в широком спектре схем:

  1. Триггеры Шмитта и в схемах формирования сигнала, преобразующих сигнал произвольной формы в прямоугольный или импульсный сигнал.
  2. Детекторы уровня – схемы, в которых происходит индицирование момента достижения входным сигналом заданного уровня опорного напряжения.
  3. Генераторы импульсных сигналов, например, треугольной или прямоугольной формы.

При использовании компаратора в схемах, где входное напряжение медленно меняется и амплитуда сигнала очень близка к опорному напряжению, то шумы на входном выводе могут вызвать ложные срабатывания компаратора и на его выходе могут появиться дополнительные импульсы, что продемонстрировано на рисунке ниже



Появление ложных импульсов на выходе компаратора.

Для устранения таких ложных срабатываний компаратора, в его схему вводится некоторый гистерезис, путём добавления положительной обратной связи (ПОС) к операционному усилителю.

Триггер Шмитта

Как сказано выше для устранения ложных срабатываний компаратора, известных, как «дребезг контактов» необходимо использовать схему компаратора с петлёй гистерезиса, которая получила название триггера Шмитта.

В одной из статей я рассказывал о триггере Шмитта выполненном на транзисторах. Он характеризуется тем, что в отличие от компаратора имеет так называемую петлю гистерезиса. То есть компаратор переключается из высокого уровня напряжения в низкий при одной и той же величине входного напряжения, а триггер Шмитта имеет два уровня (порога) переключения. Данное различие иллюстрирует изображение ниже



Изменение входного и выходного напряжения компаратора (справа) и триггера Шмитта (слева).

Уровни напряжения, при которых происходит переключение триггера Шмитта называются верхним уровнем (порогом) срабатывания триггера UВП и нижним уровнем (порогом) срабатывания триггера UНП.

Для реализации триггера Шмитта применяют ОУ охваченные положительной обратной связью (ПОС), которая реализуется подачей на неинвертирующий вход части выходного напряжения. Схема триггера Шмитта изображена ниже



Триггер Шмитта на операционном усилителе.

Работа триггера Шмитта во многом похожа на работу компаратора, только в отличие от него в триггере опорное напряжение не постоянно, а зависит от разности выходного и опорного напряжений, то есть имеет различные значения.

Рассмотрим инвертирующий триггер Шмитта. В исходном входное напряжение не превышает верхнего уровня срабатывания триггера UВП, поэтому на выходе присутствует положительное напряжение насыщения UНАС+ (примерно на 1 – 2 В ниже положительного напряжения питания UПИТ+). Когда входное напряжение достигает верхнего порога переключения UВП выходное напряжение резко упадёт до уровня отрицательного напряжения насыщения UНАС-(примерно на 1 – 2 В выше отрицательного напряжения питания UПИТ-). Верхний уровень напряжения переключения триггера Шмитта определяется следующим выражением



Далее триггер остаётся в устойчивом состоянии до тех пор, пока входное напряжение не станет меньше нижнего порога срабатывания UНП, а на выходе триггера установится положительное напряжение насыщения UНАС+. Нижний порог срабатывания триггера определяется следующим выражением



Таким образом, петля гистерезиса будет зависеть от соотношения резисторов R2 и R3, а ширина петли гистерезиса UГИС определяется разностью верхнего порога срабатывания UВП и нижнего порога срабатывания UНП



Триггеры Шмитта на ОУ являются основой для построения различных генераторов импульсов, поэтому важнейшими характеристиками ОУ работающих в импульсных схемах является быстродействие, которое зависит от задержек срабатывания и времени нарастания выходного напряжения.

Ограничение уровня выходного напряжения компаратора и триггера Шмитта

Применение положительной обратной связи (ПОС) в компараторах и триггерах Шмитта ускоряет переключение схем, но в связи с тем, что выходное напряжение UВЫХ изменяется от UНАС+ до UНАС-, то время переключения составляет довольно значительную величину (от долей до единиц микросекунд).

Кроме того существует проблема несовместимостей уровней выходного напряжения, к примеру, при напряжении питания ОУ UПИТ = ±15 В, выходное напряжение составит UВЫХ ≈ ±14 В (UНАС+ ≈ +14 В, а UНАС- ≈ -14 В), в то время как уровни ТТЛ микросхем составляют около +5 В или 0 В.

Для устранения вышеописанных проблем применяют так называемую привязку или ограничение уровня выходного напряжения, для этого в компаратор или триггер Шмитта вводят ООС в виде различных схем ограничения. Простейшими ограничительными схемами являются диоды или стабилитроны. Схема триггера Шмитта с ограничение выходного напряжения показана ниже



Триггер Шмитта с ограничением выходного напряжения при помощи стабилитрона в цепи ООС.

Ограничение выходного напряжения в триггере Шмитта работает следующим образом. При поступлении на инвертирующий вход напряжения меньше, чем напряжение опорного уровня (UВХ ОП), то выходное напряжение UВЫХ начинает изменяться в положительном направлении и при достижении напряжения стабилизации стабилитрона UСТ напряжение на выходе перестанет расти, а будет изменяться только ток. При этом выходное напряжение будет равняться напряжению стабилизации стабилитрона (UВЫХ = UСТ).

В случае если входное напряжение начнёт увеличиваться, выше опорного напряжения, то на выходе напряжение начнёт уменьшаться и в этом случае направление тока через стабилитрон начнёт изменяться на противоположный, а стабилитрон начнёт вести себя как диод. В результате падение напряжения на нём составит примерно 0,7 В независимо от величины протекающего через него тока, а на выходе напряжение составит -0,7 В.

Таким образом, при использовании стабилитрона выходное напряжение триггера Шмитта составит: UВЫХ1 = UСТ (при отсутствии ограничения UНАС+) или UВЫХ2 ≈ 0,7 (при отсутствии ограничения UНАС-).

Для симметричного ограничения выходного напряжения могут применяться последовательно включенные диоды или стабилитроны, что показано на рисунке ниже



Триггер Шмитта с симметричным ограничением выходного напряжения.

В данной схеме реализуется симметричное ограничение выходного напряжения относительно опорного напряжения, причем выходное напряжение выше опорного напряжения ограничивается стабилитроном VD1, а напряжение при этом составит на 0,7 В больше напряжения стабилизации. В случае же выходного напряжения ниже опорного, то выходное напряжение будет на 0,7 В ниже напряжения стабилизации стабилитрона VD2.

При расчёте компараторов и триггеров Шмитта с ограничением выходного напряжения в качестве UНАС+ необходимо использовать UСТ (когда используется один стабилитрон) или UСТVD1 (при двухстороннем ограничении). А вместо UНАС- необходимо использовать значение падения напряжения на диоде примерно 0,7 В (при одном стабилитроне) или UСТVD2 (при двухстороннем ограничении).

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Прошло почти два года с тех пор, как я пытался приручить операционный усилитель УД708 для сравнения двух сигналов. Знаний тогда было мало, поэтому времени уходило много, а главное — еще и безрезультатно. Но в итоге для своей задачи я смог «договориться» с компаратором LM393N. А на днях перебирал поделку, в которой впервые использовал эту микросхему, и решил вспомнить, как работает компаратор. Заодно и другим рассказать.
Компаратор — это устройство, сравнивающее два аналоговых сигнала. В самом простом случае — операционный усилитель без обратных связей. На входы ему подаются два напряжения — эталонное, оно же опорное (известно заранее) и измеряемое. На выходе возможны два состояния:

«1» — когда напряжение на прямом входе больше, чем на инвертирующем;
«0» — когда напряжение на прямом входе меньше, чем на инвертирующем.

Некоторые компараторы самостоятельно формируют уровни логических нуля и единицы (например, «ноль» — это ноль, «единица» — плюс пять вольт), но LM393 — с открытым коллектором. Ей для создания выходного напряжения нужен внешний резистор, подключающийся либо к «плюсу» питания, либо к другому «плюсу» (в разумных пределах, конечно).

Первые две схемы — каноничное включение нагрузки под открытый коллектор. Я подключал внешний резистор к питающему «плюсу».

Включение 4


Измеряемое напряжение подается на инвертирующий вход, опорное — на прямой.


Пока напряжение на инвертирующем входе меньше, чем на прямом, компаратор выдает «ноль», и светодиод не горит. Иначе — «единица».

Вообще, лучше, конечно, пользоваться первыми двумя общепринятыми схемами, чтобы не было путаницы.


Еще один важный момент — подключение нагрузки (светодиода) к другому напряжению (как мог, изобразил 24 вольта). Справедливо для любого из ранее изображенных включений.

О нагрузке. В даташите о максимальном токе коллектора сказано, что больше 6-20 мА микросхема не выдаст. То есть включить один светодиод — не проблема, а вот что побольше…


Кусок светодиодной ленты, подключенный прямо к выходу компаратора (по третьей или четвертой схеме, без резистора R3) светил слабо (1 мА). Пришлось поддать напряжения до 12 вольт, и тогда ток коллектора вырос до 14 мА. При подключении ленты напрямую к блоку питания — 32 мА. Таким образом, как ни крути, а максимум, что можно получить конкретно от этой LM-ки — 14 мА.

Вывод — что-то прожорливое есть смысл пускать через транзистор, загнанный в ключевой режим. При этом каскаду с общим эмиттером, инвертирующему сигнал, как нельзя лучше подойдет третья или четвертая схемы включения. Ведь если сигнал инвертировать дважды — получится опять исходный сигнал.
Например, на прямом входе компаратора «единица» (по привычной логике — на прямом входе напряжение больше, чем на инвертирующем). Третья схема сделает из нее «ноль» на выходе. А каскад с общим эмиттером, «перевернув» этот «ноль», опять даст «единицу».


Стрелка цепляется к выходу компаратора (R1 — это R3 из предыдущей схемы). R2, возможно, придется подобрать: если он будет слишком маленьким, то транзистор может сгореть, а если слишком большим — не откроется (можно попробовать 4,7 кОм). При подаче «единицы» в базе транзистора должно быть примерно 0,7 В (для кремния). К R3 тоже есть вопросы, но слишком малым и он не должен быть.


Моделирование. Когда на входе «ноль» (а «ноль» третьей и четвертой схемы — это в нормальном включении «единица»), то на выходе — «единица», светодиод работает. С чего начали, к тому и пришли — «единица» опять стала сама собой.


Теперь, когда на входе «единица», то на выходе «ноль». Вот она, знаменитая инверсия каскада с общим эмиттером!

А если включать нагрузку в коллектор транзистора, то «единицы» и «нули» по входу и выходу будут совпадать.
В общем, простор для творчества — колоссальный.

Реклама

Эта статья содержит основную информацию о работе компараторов напряжения построенных на интегральных микросхемах и может быть использована в качестве справочного материала для построения различных схем.

В электронике, компаратор представляет собой устройство, которое сравнивает между собой два электрических сигнала и выводит цифровой сигнал, указывающий на увеличение одного входного сигнала над другим. Компаратор имеет два аналоговых входа и один цифровой выход.

Компаратор, как правило, построен на дифференциальном усилителе с высоким коэффициентом усиления. Компараторы широко используются в устройствах, которые измеряют и оцифровывают аналоговые сигналы, например, в аналого-цифровых преобразователях (АЦП)

Примеры работы компаратора приведены на основе микросхемы LM339 (счетверенный компаратора напряжений) и LM393 (сдвоенный компаратор напряжения). Эти две микросхемы по своему функционалу идентичны. Компаратор напряжения LM311 так же может быть использован в данных примерах, но он имеет ряд функциональных особенностей.

Компаратор напряжения — выход с открытым коллектором

Как правило, выход компаратора напряжения представляет собой выход с открытым коллектором.

Выход открытый коллектор имеет отрицательную полярность. Это означает, что на этом выходе не бывает положительного сигнала и нагрузка должна подключаться между этим выходом и источника питания.

В некоторых схемах к выходу компаратора подключают нагрузочный (подтягивающий) резистор для того, чтобы обеспечить сигнал высокого уровня поступающего на вход следующего элемента схемы.

Операционные усилители (ОУ), такие как LM324, LM358 и LM741 обычно не используются в радиоэлектронных схемах в качестве компаратора напряжения из-за их биполярных выходов. Тем не менее, эти операционные усилители могут быть использованы в качестве компараторов напряжения, если к выходу ОУ подключить диод или транзистор для того чтобы создать выход с открытым коллектором.

Ниже представлена логика работы компаратора имеющий выход с открытым коллектором:

Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет ниже, чем напряжение на входе (-). И соответственно ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет выше, чем напряжение на входе (-).

Входное напряжение смещения компаратора

Компараторы не являются совершенными устройствами, и их работа может иметь недостаток от последствий такого параметра, как входное напряжение смещения. Входное напряжение смещения для многих компараторов может составлять всего несколько милливольт и в большинстве схем может быть проигнорировано.

В основном проблема, связанная с входным напряжением смещения возникает, когда входное напряжение изменяется очень медленно. Конечным результатом входного напряжения смещения является то, что выходной транзистор не полностью открывается или закрывается, когда входное напряжение находится недалеко от опорного напряжения.

Следующая диаграмма иллюстрирует эффект смещения входного напряжения возникающий в результате медленного изменения входного напряжения. Этот эффект возрастает при увеличении выходного тока транзистора. Поэтому, для уменьшения этого эффекта, необходимо обеспечить максимальное сопротивление резистора R4.

Последствия входного напряжения смещения можно уменьшить, добавив в схему гистерезис. Это приведет к тому, что опорное напряжение будет меняться, когда выход компаратора переходит на высокий или низкий уровень.

Входное напряжение смещения и гистерезис

Для большинства схем построенных на компараторах, величина гистерезиса является разностью напряжений входного сигнала, при котором выход компаратора либо полностью включен или полностью выключен. Гистерезис в компараторах, как правило, нежелателен, но он может потребоваться, когда необходимо уменьшить чувствительность к шуму или при медленном изменении входного сигнала.

Внешний гистерезис использует положительную обратную связь (ПОС) с выхода на неинвертирующий вход компаратора. В результате полученный триггер Шмитта обеспечивает дополнительную помехоустойчивость и более чистый выходной сигнал.

Эффект от использования гистерезиса в том, что при постепенном изменении входного напряжения, а опорное напряжение будет быстро изменяться в противоположном направлении. Это обеспечивает чистое переключение выхода компаратора.

Механический аналог гистерезиса может быть обнаружен в разнообразных тумблерах. Как только рукоятка тумблера перемещается мимо центральной точки, пружина в тумблере переводит контакты реле в гарантированное положение (открытое или закрытое).

Гистерезис является неотъемлемой частью большинства компараторов составляющая всего несколько милливольт и он обычно влияет только на схемы, где входное напряжение поднимается или падает очень медленно или имеет скачки напряжения, известные как «шум»…

Компаратор. Описание и применение. Часть 2

Lm393 схема включения как работает

Lm393 схема включения как работает - vahshielei.cpponsea.uk

Lm393 схема включения как работает

Микросхема lm393 имеет в своем корпусе два независимых компаратора напряжения.Компаратор lm393 может работать, как от однополярного источника питания в широком диапазоне напряжений, так и от двухполярного источника. Схема включения компаратора в двух-полярное питание. а - с общим эмиттером; б - эмиттерным повторителем. В качестве нагрузки компаратора можно использовать любую нагрузку с током потребления не более Компаратор lm393 может работать, как от однополярного источника питания в широком диапазоне напряжений, так и от двухполярного источника. 21 дек 2014 Структурная схема одного компаратора входящего в микросхему LM339 и Выход включается или выключается в зависимости от Компараторы напряжения LM339, LM393 и LM311могут работать с одно- или. d4 пока еще не пришла как она в работе не могу сказать. Изначально как писал планировал t12-bcf1 но с ним тяжело уложится в два жала (у нас на работе СМД монтажницы такой формой жала паяют очень качественно, но что то другое. Как не изгалялся, а схема не работает. Тогда я спаял схемку для проверки lm393. Однако и на ней компаратор проверить не смог. Крутил потенциометр r1 в обе стороны, напряжение на 2 входе меняется (и больше и меньше, чем 16 мар 2015 Компаратор LM393 Первые две схемы — каноничное включение нагрузки под открытый Такую железяку я собирал — работает. Плату тестера межвиткового замыкания в формате lay, можно скачать по ссылке ниже. Вместе с lm393n схема включения как работает часто ищут Lm2576t-adj схема включения на 5 вольт Микросхема 4558 схема включения Типовая схема включения микросхемы к554са3 Как сделать кнопку для включения сабвуфера Wsm-200 схема. 13 дек 2016 - 1 мин. - Добавлено пользователем СаВиПрМикросхема LM393. модель работы компаратора LM393. СаВиПр. Loading Unsubscribe from СаВиПр? Cancel. Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. lm358 схема включения: монитор тока Еще одна интересная схема позволяющая измерять ток в питающем проводе и состоящая из шунта R1, операционного усилителя Как работает компаратор напряжения. Схемы на Для проверки компаратора какой-то сложной схемы собирать не надо. Достаточно на Схема подключения компаратора Это достигается просто другим включением входов. Самовывоз бесплатно от любой станции метро в пределах кольца МЦК с 14 до 21 час. Схема метро и МЦК. Эквивалентная схема одного канала lm393n/lm393d: Более подробные характеристики микросхемы LM393 с графиками работы и примерами схем включения Вы можете получить, скачав файл документации ниже (на английском языке). 12 окт 2015 Микросхемы серий: LM193, LM293, LM293A, LM393, LM393A, LM2903, Схема включения для сравнения входного напряжения. 2 ноя 2017 Принципиальная схема модуля инфракрасного датчика препятствия работает инверсно: при срабатывании датчика на выходе будет. 17 июл 2013 Накупил пять двухканальных компараторов LM393, при попытке подключения и обломался Схема подключения самого прибора. Работает от семи, от пяти вольт, да и от двенадцати тоже, я думаю, заработает. Микросхема lm393 имеет в своем корпусе два независимых компаратора напряжения. Что из себя представляет жало Hakko T12? Это картридж, в который входит жало паяльника. Людям, которые часто занимаются ремонтом двигателей и трансформаторов, а также других. В качестве датчика тока используется малое сопротивление открытого канала полевого. Самовывоз бесплатно от любой станции метро в пределах кольца МЦК с 14 до 21 час. Схема метро.

Links to Important Stuff

Links

  • LM393. Описание, datasheet, схема включения, аналог.
  • Паяльник на жале Hakko
  • Индикатор межвиткового замыкания своими руками - Diodnik.
  • электронный предохранитель
  • ARDUINO недорого в Москве.

© Untitled. All rights reserved.

Конфигурация выводов

, принципиальная схема и их работа

IC LM393 имеет два встроенных операционных усилителя с внутренней компенсацией частоты. Эти микросхемы специально разработаны для выполнения различных задач с использованием одного источника питания. Он также может правильно выполнять свои функции с разделенным источником питания. Подача тока стока не зависит от количества источника питания. Одной из наиболее важных особенностей этой ИС является то, что она включает землю в синфазном входном напряжении.Применение этой ИС в основном включает в себя различные области в реальной жизни, а также промышленность, АЦП (аналого-цифровые преобразователи), электрические системы, работающие от батареи, предельные компараторы генераторов задержки и т. Д. В этой статье обсуждается обзор ИС LM393. и его работа.


Что такое микросхема LM393?

LM393 - это интегральная схема с двумя независимыми точками напряжения, работающая от одинарного или раздельного питания. Эти микросхемы содержат два независимых компаратора напряжения для работы от одного источника питания с большим разнообразием напряжений.Работа с двумя источниками питания также возможна, если разница между двумя питающими напряжениями составляет от 2 до 36 вольт, а VCC составляет минимум 1,5 вольта больше положительного напряжения, чем напряжение i / p. Основные особенности этой ИС в основном включают следующее.

  • Одиночный источник питания находится в диапазоне от 2,0 В до 36 В постоянного тока
  • Диапазон раздельного питания будет от +1,0 В постоянного тока или -1,0 В постоянного тока до +18 В постоянного тока или -18 В постоянного тока
  • Небольшое напряжение питания независимого от стока тока составляет 0,4 мА
  • Входной ток смещения низкий, 25 нА
  • Входной ток смещения низкий, то есть 5 нА
  • И диапазон дифференциального входа, и напряжение источника питания эквивалентны
  • Выходное напряжение хорошо подходит для ECL, MOS, DTL , TTL и CMOS логические уровни
  • Болты для электростатического разряда на входах для увеличения шероховатости устройства без нарушения его производительности

Конфигурация выводов микросхемы LM393

Эта микросхема включает 8 контактов, и каждый вывод этой микросхемы имеет отличные особенности от друг с другом.Восемь контактов этой ИС перечислены ниже.


LM393 Конфигурация выводов IC
  • Pin1 (OUTA): Выход A
  • Pin2 (In A-): Инвертирующий вход A
  • Pin3 (In A +): Неинвертирующий вход A
  • Pin4 (GND): Земля
  • Контакт 5 (INB +): Неинвертирующий вход B
  • Контакт 6 (INB-): Инвертирующий вход B
  • Контакт 7 (OUTB): Выход B
  • Контакт 8 (Vcc): Электропитание
LM393 Корпус и размеры ИС

Пакеты LM393 представлены для различных форм аналогичной ИС.

  • Пакет LM 393IC - SOIC (8), номер детали - LM393N.
  • Эти ИС доступны в различных корпусах с разными размерами для легкого разделения.
  • Корпус и размеры LM 393 IC будут SOIC (8) и 4,9 X 3,91
LM393 IC Ratings

Рейтинги LM393 IC в основном включают в себя величину тока, напряжения и требуемую мощность для данной конкретной ИС.

  • Входное напряжение этой ИС находится в диапазоне от -0.От 3 В до 36 В
  • Дифференциальное напряжение i / p составляет 36 В
  • Температура вывода составляет 2600 ° C
  • Рассеиваемая мощность составляет 660 мВт
  • Температура хранения составляет от -65 ° C / Вт до 150 ° C / Вт

LM393 Схема ночного освещения на базе микросхемы LM393

В этой схеме используется фоторезистор для управления цепью делителя напряжения. Когда эта схема поглощает яркий свет, выходное устройство отключается. Когда схема поглощает темноту, выходное устройство отключается.Эта схема работает по принципу компаратора напряжения. Если инвертирующая клемма напряжения IC выше, чем неинвертирующая клемма, то активируется выходное устройство. Точно так же, если инвертирующий вывод напряжения IC ниже, чем неинвертирующий вывод, то выходное устройство деактивируется. Здесь эта схема использует светодиод в качестве устройства вывода.

Необходимые компоненты этой схемы в основном включают IC LM393, фоторезистор или датчик освещенности, резисторы 33 кОм и 330 Ом, потенциометр, светодиод, аккумулятор для источника питания.Эта ИС имеет два входа питания, а именно Vcc и GND, где Vcc - источник положительного напряжения, который может быть выше 36 В, а GND - провод заземления источника напряжения. Полоса питания может быть укомплектована этими двумя клеммами и обеспечивать питание для этой операции.

Схема ночного освещения с использованием LM393

IC LM393 включает в себя два операционных усилителя внутри, и каждый операционный усилитель имеет два входа, а также один выход. Эти микросхемы работают независимо, обеспечивая собственный выход. Но в этой схеме используется только один операционный усилитель, а другой операционный усилитель не будет подключен.Оба операционных усилителя необходимы только тогда, когда мы используем сложные схемы для мониторинга множества уровней. Эта схема проверяет только один уровень, поэтому в ней используется один операционный усилитель.

После подачи питания на ИС сравните значения напряжения. Если напряжение инвертирующей клеммы выше, чем неинвертирующее, то выход операционного усилителя будет падать на землю, и ток будет проходить от положительного источника питания к земле. Точно так же, если напряжение инвертирующего терминала ниже, чем неинвертирующего, то на выходе операционного усилителя будет оставаться положительное напряжение питания (Vcc), и нет протекания тока, потому что нет разницы потенциалов на нагрузке. .

Итак, когда напряжение инвертирующей клеммы высокое, нагрузка будет включена. Когда напряжение инвертирующей клеммы низкое, нагрузка отключается. Здесь светодиод используется как нагрузка. Схема ночника с использованием LM393 показана ниже. Эта схема использует светодиод в качестве нагрузки, а фоторезистор используется для обнаружения света. Сопротивление фоторезистора в основном зависит от попадания света на поверхность. Когда фоторезистор обнаруживает темноту, сопротивление фоторезистора будет высоким, а когда фоторезистор обнаружит яркий свет, его сопротивление будет уменьшено.

Итак, если мы подключим схему делителя напряжения, используя фоторезистор, а также постоянный резистор. Если он обнаруживает темноту, то фоторезистор будет использовать большее напряжение, потому что в темноте он имеет меньшее сопротивление. Точно так же, если он обнаруживает яркий свет, фоторезистор будет потреблять меньшее напряжение.

Если на входе неинвертирующего терминала операционного усилителя имеется хорошее опорное напряжение, а напряжение фоторезистора становится выше опорного напряжения при воздействии темноты и ниже опорного напряжения при воздействии света, мы разработали схема компаратора, которая действует иначе, когда есть ночь, а не свет.Таким образом, светодиод будет гореть в темноте и выключаться при ярком свете.

Итак, это все про микросхему LM393 и ее применение. LM393 IC - это маломощный, однополярный дифференциальный компаратор с низким напряжением смещения. Как правило, обычный компаратор представляет собой крошечный вольтметр с включенными переключателями. Он используется для расчета напряжений на двух разных клеммах и сравнивает разницу в величине напряжения. Если напряжение на первом выводе выше, чем на втором выводе, переключатель сработает.Но если первый вывод имеет более низкое напряжение, чем второй вывод, переключатель деактивируется. Вот вам вопрос, каковы области применения микросхемы LM393?

Переключатель датчика температуры

с использованием компаратора напряжения LM393N IC

Вот еще один проект датчика температуры. В этой схеме мы делаем простой переключатель теплового датчика с использованием микросхемы LM393N. LM393N IC - это микросхема двойного компаратора напряжения с множеством встроенных функций, таких как низкое энергопотребление, широкий диапазон рабочего напряжения от 2 до 36 В постоянного тока, высокое усиление, широкая полоса пропускания и т. Д.из-за низкого энергопотребления схема может работать от батареек и быть портативной. Мы использовали релейный переключатель на выходе этой схемы, чтобы вы могли подключать любое оборудование переменного или постоянного тока и управлять им или работать с ним при желаемой температуре.

Компоненты оборудования

9011 9011 9011 9011 Принципиальная схема

Распиновка микросхемы LM393

Рабочее объяснение

Рабочее напряжение этой цепи составляет 5-12 В постоянного тока.Термистор используется в этой цепи для обнаружения тепла, термистор - это устройство, сопротивление которого обратно пропорционально температуре вокруг него. Таким образом, когда температура поднимется выше заданного уровня, сопротивление термистора будет полностью уменьшено, и он позволит току течь по цепи. IC будет активирован, и он активирует транзистор, который действует как переключатель для реле. Любое оборудование, подключенное к реле, теперь также будет активировано.

Реле, используемое в этой цепи, должно иметь то же напряжение, что и рабочее напряжение.Чувствительность или желаемый уровень температуры, при котором вы хотите, чтобы цепь активировалась, регулируется переменным резистором 50 кОм. Вы можете провести несколько экспериментов с этой схемой, используя термисторы и резисторы разных номиналов для дальнейшего повышения чувствительности схемы, или вы также можете преобразовать ее в схему датчика холода.

Приложения и способы использования

  • Вентиляторы
  • Электронные устройства
  • Освещение, лампы и т. Д.
  • Сигнализация с обнаружением тепла
  • Пожарная сигнализация

Цепь переключателя звукового датчика с использованием двойного компаратора LM393N IC

LM393 - это интегральная схема с двумя независимыми точками напряжения, работающая от одинарного (от 2 до 36 В) или от двойного источника питания (от ± 1 до ± 18 В).Эта ИС включает в себя два независимых компаратора напряжения для работы от одного источника питания с большим разнообразием напряжений. Выходной транзистор может управлять нагрузками до 50 В и 50 мА, что подходит для управления большинством нагрузок TTL, MOS и RTL. Микросхема также может изолировать нагрузку от заземления системы.

Переключатель датчика звука - это тип переключающего устройства, которое реагирует на входной аудиосигнал. При правильном активируемом звуком переключателе динамическое управление звуком может быть очень полезным не только для роботизированных систем, но и для домашней автоматизации, например, активируемый звуком свет, реагирующий на стук в дверь или хлопок в ладони.Итак, в этом проекте мы построим простой переключатель звукового датчика с использованием микросхемы компаратора LM393N.

[спонсор_1]

Компоненты оборудования

Для сборки этого проекта вам потребуются следующие детали

[inaritcle_1]
LM393 Распиновка
S.no Компонент Значение Количество
1 Входное питание DC 5-12V 1
3 Транзистор 2N3906 1
4 Термистор 50 кОм 1
5 1 9011 9011 9011 9011 1 9011 9011 резистор 50кОм 1
7 Реле - 1
8 Диод 1N4007

51

Номер контакта Имя контакта Описание
1 OUT1 Выход Op-Amp 1
2 Инвертирующий вход операционного усилителя 1
3 IN1 (+) Неинвертирующий вход операционного усилителя 1
4 VEE / GND Заземление
5 IN2 (+) Неинвертирующий вход операционного усилителя 2
6 IN2 (-) Инвертирующий вход операционного усилителя 2
OUT2 Выход операционного усилителя 2
8 Vcc Напряжение питания микросхемы + ve
2N4401 Распиновка
2N4403 Распиновка
Принципиальная схема

Рабочее объяснение

Сердцем этой схемы является микросхема компаратора LM393N.В этой схеме мы использовали только один из двух компараторов. Сначала аудиовход снимается с электретного микрофона. Здесь конденсатор емкостью 120 нФ блокирует постоянную составляющую звука, позволяя пропускать только переменный ток к транзистору (2N4401). Теперь этот сигнал действует как управляющий сигнал для базы транзистора 2N4401, уровень напряжения которого контролируется парой делителей напряжения.

Транзистор 2N4401 усиливает звуковой сигнал, принимаемый электретным микрофоном. Затем усиленный сигнал поступает на микросхему компаратора напряжения LM393N, а дополнительный усиленный сигнал поступает на выходной вывод 8 микросхемы.Транзистор 2N4403 PNP используется на выходе ИС для управления переключателем реле SPDT. Чувствительность схемы можно регулировать с помощью переменных резисторов 100 кОм и 20 кОм. Рабочее напряжение схемы составляет от 9 до 12 В постоянного тока, но она также может работать от низкого напряжения (3–6 В). Реле SPDT должно соответствовать рабочему напряжению.

Приложения

  • Схема выключателя звука предназначена не только для включения и выключения светодиодов, но и может использоваться в любом электрическом приборе, таком как ламповый свет, вентилятор, радио или в любой другой базовой схеме, которую вы хотите включать и выключать только с помощью звука. .

ИС компаратора LM393 - распиновка, характеристики и принцип работы »

Здравствуйте, друзья! С возвращением в ElectroDuino. Этот блог основан на компараторе LM393 IC . Здесь мы обсудим введение в микросхему компаратора LM393, схему выводов микросхемы, принцип работы, характеристики, эквивалентную микросхему LM393 IC, а также ее приложения.

Введение

Интегральная схема (ИС) LM393 представляет собой двойной дифференциальный компаратор, состоящий из двух встроенных операционных усилителей.Каждый компаратор принимает 2 входа для сравнения. Компаратор сравнивает эти два входных напряжения и измеряет, какое входное напряжение больше, а затем выдает выходной сигнал. Эти микросхемы могут выполнять разные задачи, используя один источник питания. Кроме того, он может отлично работать от раздельных источников питания.

Внутренняя структура ИС компаратора LM393

ИС компаратора LM393 состоит из двух встроенных операционных усилителей (ОУ) .

ОУ 1 и ОУ 2 отрицательные входы подключены к контакту 4 IC, и положительные входы подключены к контакту 8 IC .

Операционный усилитель 1 Инвертирующий вход подключен к контакту 2 IC , а неинвертирующий вход подключен к контакту 3 IC . Выход операционного усилителя 1 подключен к контакту IC 1 .

Операционный усилитель 2 Инвертирующий вход подключен к контакту 6 IC , а неинвертирующий вход подключен к контакту 5 IC . Выход операционного усилителя 1 подключен к контакту 7 микросхемы .

Конфигурация выводов микросхемы LM393 Схема выводов микросхемы LM393 / распиновка 20 20
Номер вывода Имя вывода Описание
1 ВЫХОДНОЙ ВЫХОД. Операционный усилитель 1
2 INPUT1- Инвертирующий входной вывод операционного усилителя 1
3 INPUT1 + Неинвертирующий входной вывод 4 операционного усилителя 1
VEE, GND Это контакт заземления ИС.его необходимо подключить к отрицательной (-) клемме напряжения питания.
5 INPUT2 + Неинвертирующий входной контакт операционного усилителя 2
6 INPUT2- Инвертирующий входной контакт операционного усилителя 2
является выходным контактом операционного усилителя 2
8 VCC Это положительный контакт ИС. его необходимо подключить к положительной (+) клемме напряжения питания.

Принцип работы

Прежде всего, нам нужно подключить источник питания к контактам Vcc и GND микросхемы LM393, чтобы активировать микросхему. Затем нам нужно подать на операционный усилитель два входных напряжения для сравнения. Теперь мы можем получить выходной сигнал операционного усилителя.

Принцип работы микросхемы LM393

В качестве примера здесь мы использовали Op-Amp1 микросхемы LM393 для получения выходного сигнала . Прежде всего, мы подаем входное напряжение 1, на инвертирующую клемму (вывод 2) и входное напряжение 2 на неинвертирующую клемму (вывод 3) .

Если входное напряжение 1 на больше, чем на входное напряжение 2, то выход операционного усилителя будет опущен на землю, что означает, что выходное напряжение будет Low (GND) .

Если входное напряжение 1 на меньше, чем на входное напряжение 2, то выход операционного усилителя остается на VCC, что означает, что выходное напряжение составляет High (VCC) .

Характеристики LM393 IC IC000
IC000 9000 IC000
, TL082, LM311

Приложения
  • Цепи компаратора напряжения.
  • Его можно использовать для управления реле, лампой, двигателем и т. Д.
  • Детектор перехода через ноль.
  • Приложения с батарейным питанием.
  • Защита от высокого напряжения / Предупреждение.
  • Цепи осциллятора.

Сделай сам Ваша линия после автомобиля

Ⅰ Введение

Автомобиль, следующий за линией, разработан с компаратором напряжения LM393 , способным отслеживать на определенной взлетно-посадочной полосе. Автомобиль, следующий за линией, в основном включает в себя часть источника солнечной энергии и часть управления отслеживанием. Часть схемы управления в основном включает в себя батарею, переключатель, первую и вторую светочувствительные схемы, двигатель постоянного тока, схему сравнения и схему привода двигателя.

Этот тест в блоге показывает, что линия, следующая за автомобилем, управляемая компаратором напряжения LM393, имеет характеристики высокой точности управления, быстрого запуска и остановки и т. Д., И решает проблемы сложной структуры схемы управления линией, следующей за кабиной, и большого отклонения траектории движения.

Каталог

Ⅱ Что такое LM393?

LM393 предлагает исключительную ценность для чувствительных к стоимости приложений с более низким напряжением смещения, более высоким напряжением питания, меньшим током питания, меньшим входным током смещения, более короткой задержкой распространения, а также улучшенными характеристиками ESD 2 кВ и надежностью входа с выделенным Зажимы ESD.

Устройства LM393 состоят из двух независимых компараторов напряжения, которые предназначены для работы от одного источника питания в широком диапазоне напряжений. Ток покоя не зависит от напряжения питания, и выходы могут быть подключены к другим выходам с открытым коллектором для достижения связного И.

Рисунок 1. LM393

Ⅲ Что такое автомобиль, следующий за линией?

Линия , следующая за автомобилем. - это автомобиль, который может двигаться по заданной траектории.В процессе движения по линии, как сделать так, чтобы машина могла точно следовать по траектории без больших отклонений, является фундаментальным применением машины следования по линии. Однако в существующей линии, следующей за автомобилем, обычно используется метод отражения инфракрасного излучения для обратной связи траектории движения автомобиля, структура схемы управления более сложна, и отражение инфракрасного излучения легко изменяется, поэтому не только стоимость выше, но и Траектория движения автомобиля подвержена отклонениям, поэтому часто не совпадает с расчетной траекторией.

Использование компаратора напряжения LM393 в качестве основной управляющей микросхемы машины слежения будет лучшим способом. Используйте изменение сопротивления фоторезистора под интенсивностью света и компаратор напряжения LM393 для управления левым и правым ведущими колесами автомобиля, чтобы реализовать отслеживающий привод автомобиля, и взаимодействуйте со схемой дисплея, чтобы понять состояние автомобиля. Принципиальная структурная схема следящего за линией вагона на базе компаратора напряжения LM393 показана на рисунке 3.

Рисунок 2.Линия, следующая за автомобилем

Ⅳ Схемотехника следящего за линией вагона

Схемотехника следящего за линией автомобиля на основе компаратора напряжения LM393 в основном включает в себя источник солнечной энергии и конструкцию отслеживания автомобиля.

Основные компоненты следующего за линией автомобиля включают в себя аккумуляторный отсек, плату управления, прикрепленную к нижней части аккумуляторного отсека с помощью двустороннего клея, и несколько узлов колес, установленных с обеих сторон печатной платы управления и панели солнечных батарей. установлен над аккумуляторным ящиком.

Рисунок 3. Блок-схема линии, следующей за кабиной

3.1 Проектирование солнечной энергии

Линия, следующая за автомобилем, использует аккумуляторное питание и хранение. Плата солнечной батареи обеспечивает питание батареи, то есть батарея в автомобиле заряжается первой, и только когда батарея имеет достаточное выходное напряжение, необходимое напряжение может быть выведено на выходном конце батареи для запуска трассировки. машина.

В конструкции блока питания, упомянутого в этом блоге, используется одна микросхема управления зарядкой литиевой батареи TP4057 с входным напряжением 4 В 9 В (типичное значение 5 В), которая может использоваться для изменения сопротивления для управления током зарядки, и Диапазон регулировки составляет 100 мм 500 мА, а напряжение отключения составляет 4.2В.

Цепь зарядки имеет простые периферийные устройства, не требует внешнего переключателя и имеет такие функции, как индикация заряда и индикация полного заряда, защита от обратного подключения положительного и отрицательного полюса аккумулятора, а также защита от пониженного напряжения источника питания. Помимо использования солнечных батарей для питания схемы, он также может работать с питанием от USB и адаптером.

Рисунок 4. Принципиальная схема цепи зарядки

3.2 Линия в соответствии с дизайном

Система слежения за автомобилем использует компаратор напряжения LM393 в качестве центра управления всей цепью слежения.LM393 - это интегральная схема двойного компаратора напряжения, которая состоит из двух независимых прецизионных компараторов напряжения. Его функция заключается в сравнении двух входных напряжений и изменении уровня выходного напряжения в соответствии с уровнем двух входных напряжений. Принципиальная схема с использованием компаратора напряжения LM393 в качестве цепи управления трекингом показана на рисунке 5.

Этот автомобиль выбирает красный светодиод в качестве источника света. Когда источник света освещает белые объекты и черные объекты (заданная траектория автомобиля - черная), коэффициент отражения отличается.

Свет отражается на фоторезистор через землю. Когда красный светодиодный свет проецируется на белую область и черную дорожку, сопротивление фоторезистора будет значительно отличаться из-за разной отражательной способности;

Обнаружив изменение сопротивления фоторезистора, можно определить, движется ли автомобиль по черной рельсовой полосе.

Этот автомобиль выбирает красный светодиод в качестве источника света. Когда источник света освещает белые объекты и черные объекты (заданная траектория автомобиля - черная), коэффициент отражения отличается.Свет отражается на фоторезистор через землю. Когда красный светодиодный свет проецируется на белую область и черную дорожку, сопротивление фоторезистора будет значительно отличаться из-за разной отражательной способности; обнаружив изменение сопротивления фоторезистора, можно определить, едет ли автомобиль на черной железнодорожной линии.

Рисунок 5. Принципиальная схема трассировки

Если сопротивление фоторезистора изменилось, это означает, что обнаружена белая область, и автомобиль отклонился; в это время двигатель левого или правого колеса автомобиля замедляется или даже останавливается, чтобы заставить автомобиль вернуться на черную трассу.Гусеничный вагон движется по аналогичному S-образному маршруту для достижения функции следования по линии.

Когда есть дисбаланс (например, одно колесо нажимается на черной линии колеи), двигатель с одной стороны немедленно останавливается, а двигатель с другой стороны ускоряется для вращения, чтобы автомобиль мог скорректировать направление. и вернитесь в правильном направлении. Весь процесс представляет собой управление с обратной связью, поэтому вы можете быстро и точно контролировать движение линии, следующей за автомобилем.

В то же время фоторезистор может определять интенсивность внешнего света.Чем сильнее внешний свет, тем меньше сопротивление фоторезистора. В левом и правом приводе этого гусеничного автомобиля используется двигатель постоянного тока с понижающей передачей. Двигатель постоянного тока приводит в движение автомобиль, чтобы замедлить движение, иначе автомобиль будет работать слишком быстро, если скорость будет слишком высокой.

Кроме того, крутящий момент слишком мал для работы даже без замедления. Двигатель, используемый в этой следующей за линией машине, имеет встроенный редуктор, что значительно снижает сложность производства и отладки.По сравнению с использованием однокристального микрокомпьютера в качестве схемы управления, схема управления, состоящая из компаратора напряжения LM393, имеет более простую структуру, удобна для сборки и отладки и имеет более низкую стоимость.

Ⅴ Тест

Прежде всего, поместите автомобиль на тестовое поле на белом фоне черной колеи (черная взлетно-посадочная полоса - это заданная колея автомобиля) и включите переключатели S1, S2, солнечные панели (или батареи), чтобы обеспечить электричеством, чтобы что компаратор напряжения управляет запуском двух двигателей постоянного тока для привода колес в сборе с обеих сторон автомобиля.Наша машина, следящая за линией DIY, начала движение по рассчитанной трассе (черная ВПП)!

Во время движения автомобиля светодиоды D2 и D3 с левой и правой стороны автомобиля излучают красные источники света. Поскольку источник света освещает черную взлетно-посадочную полосу и белую взлетно-посадочную полосу с разной отражательной способностью, а фоторезистор может определять интенсивность внешнего света, чем сильнее внешний свет, тем меньше сопротивление фоторезистора, чем слабее внешний свет, тем больше сопротивление.

Следовательно, когда красный светодиодный свет проецируется на черно-белую взлетно-посадочную полосу, из-за разной отражательной способности сопротивление фоторезистора будет значительно отличаться.

Рисунок 6. Красный светодиод

Когда источник света отражается взлетно-посадочной полосой к фоторезисторам R14 и R15, компаратор может определить, едет ли автомобиль по черной линии пути или по белой области, в соответствии с изменениями сопротивления фоторезисторов с обеих сторон.А с помощью диодов и фоторезисторов на левой и правой сторонах мы также можем определить, в какую сторону автомобиль отклоняется в это время.

Когда возникает дисбаланс (например, сторона автомобиля прижимается к белой области), двигатель постоянного тока с одной стороны немедленно останавливается, а двигатель постоянного тока с другой стороны ускоряется для вращения, так что автомобиль может откорректировать направление движения и вернуться в правильное направление движения (черный трек на линии.

Фактически, мы видим, что левое и правое ведущие колеса автомобиля по очереди вращаются и перестают вести машину вперед; есть процесс отклонения, исправления, отклонения и исправления; но он всегда идет по установленной черной траектории.

Ⅵ Вывод

Автомобиль с отслеживанием солнечной энергии, обсуждаемый в этом блоге:

  1. Пройдено испытание и успешно реализовано следование линии автомобиля;
  2. Может работать от солнечной энергии или аккумулятора;
  3. Сильная стабильность и противоинтерференционная способность, высокая точность управления, быстрый запуск и остановка;
  4. Решены проблемы сложной схемы управления линией следования за автомобилем и большого отклонения траектории движения.

Использование только компаратора напряжения LM393 в качестве схемы контроллера позволяет нам производить сборку и отладку удобно и с меньшими затратами.Особенностью этой машины слежения за линией является использование не однокристального контроля.

Рисунок 7. LM393

Таким образом, следующий за линией вагон на основе управления LM393 подходит для технологических инноваций и продвижения технологий.

Прочитав блог, вы лучше поняли LM393?

Наконец, если у вас есть какие-либо вопросы о LM393, не стесняйтесь оставлять сообщение в разделе комментариев ниже!

Операционный усилитель

- Что я делаю не так с этим LM393?

Я пытаюсь научиться использовать операционные усилители в качестве компаратора.uA741 был легким, но он слишком медленный для предстоящей лаборатории, которую я собираюсь сделать, поэтому я переключил его на LM393, который является железнодорожным и очень быстрым.

Проблема: LM393 - открытый коллектор, я уже два часа тяну за волосы и не могу заставить его работать. Я следую рекомендациям из таблицы (подтягивание 3k), но все, что подключено к выходу (NPN-транзистор и т. Д.), НЕ ведет себя, так как на этом сигнале появляется «1».

Так что пока я отказываюсь от открытого коллектора, я попробую еще раз в другой день, когда у меня будет больше времени.

Я пытаюсь управлять NPN-транзистором с выхода LM393. Используя подтягивание 3 кОм, я измеряю около 1 В на выходе, когда операционный усилитель находится на «высоком» уровне. Должно быть 5 В, но это не так.

Вот почему следующий шаг тоже не сработает: как только операционный усилитель переходит в высокий уровень, я пытаюсь зафиксировать высокий уровень на выходе, посылая выход на другой NPN, который подключается к GND. в + может быть только 5 В или 1 В (никогда не GND), поэтому выход всегда будет высоким.

Но я не могу заставить его работать из-за того, что меня сбивает с толку открытый коллектор.Я заставляю его работать из коробки с не открытым коллектором (например, uA741).

РЕДАКТИРОВАТЬ : См. Схему. Я добавил R10 в соответствии с комментариями, предполагающими это. Q2 теперь открывается, но на выходе операционного усилителя около 2 В (почему не 5?). Если я подниму R10 до 10 кОм, выход операционного усилителя составит ~ 5 В, что ожидается, но я думаю, что 10 кОм - это слишком много для базы NPN, не так ли?

Если я подключу резистор обратной связи R7 к выходу, выход переключается на GND независимо от того, каким должен быть выход.Назначение R7 + Q3 - зафиксировать на GND, чтобы выходной сигнал операционного усилителя был постоянно высоким до тех пор, пока не отключится питание.

Я, вероятно, делаю здесь несколько ошибок. Я пытаюсь учиться, так что терпите меня.

( Дополнительный вопрос : Какой общий операционный усилитель / компаратор без выхода с открытым коллектором является хорошей заменой LM393? «Обычный», как в «Зайдите в RadioShack, чтобы купить»)

РЕДАКТИРОВАТЬ 2 : Новый снимок экрана (с удаленными несущественными схемами / компонентами)

Это показывает, как схема работает без защелки.Красная линия - это напряжение, которое должно быть постоянно ограничено после первого перехода с высокого на низкий, то есть при первом понижении напряжения на операционном усилителе. Зеленая линия - это выход операционного усилителя: сначала высокий (правильно), затем низкий при срабатывании (правильно), но затем он снова становится высоким, и это неверно. Здесь должно оставаться мало.

Я добавил в схему временный Q3. Теоретически это должно привести к заземлению, постоянно повышая уровень +. Но, поскольку операционный усилитель запускается с высокого уровня, это означает, что Q3 немедленно подключится к земле, чего я не хочу.

Я не знаю, смогу ли я использовать Q3 вот так, но я просто пытаюсь показать здесь, как я думаю.

Вместо Q3 я также попытался добавить еще один LM393 (их два в IC), пытаясь заставить обратную связь проходить через него вместо Q3, но результаты примерно такие же.

Как я могу это решить? То есть зафиксируйте операционный усилитель в состоянии низкого уровня / «выключено», как только будет выполнен первый переход.

arduino - мой компаратор сломался?

У меня есть два входа для компаратора LM393P (https: // www.rcscomponents.kiev.ua/datasheets/texas_instruments-lm393p-datasheet.pdf). Я проверил эти два входа с аналоговыми входами на моем Arduino Uno, и они обычно на ~ 0,5 В. У меня есть 5 В от Arduino, идущего к Vcc компаратора, и земля компаратора, работающая на землю Arduino. Я использую вход 1 компаратора, убедившись, что использую правильные порты ввода и вывода. Выходной порт подключен к цифровому порту 10 Arduino (установлен на «вход») с резистором 1 кОм между ними.

Меня беспокоит то, что маркировка на компараторе не такая, как в таблице данных. Однако компаратор отмечает, что это LM393P, но я мог ошибиться, какая сторона была «вверху». Я считаю, что теперь это сторона небольшого круглого углубления.

Показания почти всегда возвращают 1, но периодически возвращают 0. Эти периодические показания кажутся разделенными с почти фиксированным временем (~ 0,5 с).

Если компаратор установлен в обратном направлении, следует ли ожидать, что он сломан, или, возможно, есть другая причина моей проблемы?

Я не уверен в веб-сайте или приложении, в котором я мог бы легко рисовать схемы, так как я новичок в электронике, но я готов сделать набросок схемы, если это нужно.

Обновление

Только что заказал дополнительные LM393. Я оставлю этот вопрос открытым и проверю, решит ли проблему новая ИС.

Обновление

Сделал несколько новых наблюдений. Я получил по почте LM393N, и они показывают тот же сценарий. Если я подключаю светодиод к выходу, я вижу слабый свет с резистором 100 Ом, в то время как тот же светодиод на входе 5 В показывает полную яркость. Подключение цифровых портов к входам + и - компаратора и запись низкого и высокого уровня тоже ничего не дает.Я ожидал, что светодиод изменит яркость. Обязательно ли использовать все порты компаратора 393 для его работы? Чтобы добавить некоторую информацию, изначально я использовал фотодиоды, чтобы сравнить выходы двух из них и отправить результат в Arduino.

Обновление

Я безуспешно пытался заменить некоторые соединения.

Обновление

У меня заработал компаратор! Я случайно принял delay () за секунды, но вместо этого это миллисекунды.Записывая цифровые порты, высокий и низкий, чередуя секунду, я заставил компаратор играть хорошо. Я поместил резистор 1 кОм между Vcc и выходом. Теперь, чтобы заставить его работать с моими фотодиодами ..

Обновление

Теперь он работает с моими фотодиодами, но точность и отзывчивость очень низкие.

.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Параметр Значение
Одно напряжение питания 2–36 В пост. Ток утечки 0.4 мА
Входное смещение напряжения Максимум ± 5 мВ
Рассеиваемая мощность 660 мВт
Корпус DIP и SOIC 8-контактный