Vanligvis innen elektronikk, komparatoren brukes til å sammenligne to spenninger eller strømmer som er gitt ved de to inngangene til komparatoren. Det betyr at det tar to inngangsspenninger, og deretter sammenligner dem og gir en differensiell utgangsspenning enten høyt eller lavt nivå signal. Komparatoren brukes til å fornemme når et vilkårlig varierende inngangssignal når referansenivået eller et definert terskelnivå. Komparatoren kan utformes ved hjelp av forskjellige komponenter som dioder, transistorer, op-forsterkere . Sammenligningene finner i mange elektroniske applikasjoner som kan brukes til å drive logiske kretser.
Sammenligningssymbol
Op-Amp som en komparator
Når vi ser nøye på komparatorsymbolet, vil vi gjenkjenne det som Op-Amp (operasjonsforsterker) symbol, så hva som gjør at denne komparatoren skiller seg fra op-amp Op-Amp er designet for å akseptere de analoge signalene og sende ut det analoge signalet, mens komparatoren bare gir utgang som et digitalt signal, selv om en vanlig Op-Amp kan brukes som Komparatorer (driftsforsterkere som LM324, LM358 og LM741 kan ikke brukes direkte i spenningskomparatorkretser.
Op-Amps kan ofte brukes som spenningskomparatorer hvis en diode eller transistor legges til forsterkerens utgang), men den virkelige komparatoren er designet for å ha en raskere koblingstid sammenlignet med MP-forsterkere. Derfor kan vi si at komparatoren er den modifiserte versjonen av Op-Amps som er spesielt designet for å gi den digitale utgangen.
Sammenligning av Op-amp og Comparator Output Circuitry
Grunnleggende Comparator Circuit Working
Komparatorkretsen fungerer ved å ta to analoge inngangssignaler, sammenligne dem og deretter produsere den logiske utgangen høy '1' eller lav '0'.
Ikke-omvendt komparatorkrets
Ved å bruke det analoge signalet til komparator + inngangen kalt “ikke-inverterende” og - inngang kalt “inverterende“, vil komparatorkretsen sammenligne disse to analoge signalene, hvis den analoge inngangen på ikke-inverterende inngangen er større enn den analoge inngangen på inverterende vil utgangen svinge til den logiske høyden, og dette vil gjøre åpen kollektortransistor Q8 på LM339-ekvivalent krets over for å slå PÅ. Når den analoge inngangen på ikke-inverterende er mindre enn den analoge inngangen på inverterende inngang, vil komparatorutgangen svinge til det logiske lavt.
Dette vil få Q8-transistoren til å slå seg AV. Som vi har sett fra LM339-ekvivalent kretsbilde ovenfor, bruker LM339 en åpen kollektortransistor Q8 i utgangen, derfor må vi bruke 'Pull-up' motstand som er koblet til Q8-kollektorledningen med Vcc for å få denne Q8-transistoren til å fungere. I følge LM339-databladet er den maksimale strømmen som kan strømme på denne Q8-transistoren (utgangsstrøm) omtrent 18 mA. V- kan beregnes som følger.
V- = R2.Vcc / (R1 + R2)
Komparatorens ikke-inverterende inngang er koblet til 10 K potensiometeret, som også danner spenningsdelerkretsen der vi kunne justere V + spenningsstart fra Vcc ned til 0 volt. For det første, når V + er lik Vcc, vil komparatorutgangen svinge til den logiske høyden (Vout = Vcc) fordi V + er større enn V-.
Dette vil slå Q8-transistoren AV og lysdioden vil slå seg AV. Når spenningen V + faller nedenfor V-volt, vil komparatorutgangen svinge til det logiske lavt (Vout = GND), og dette vil slå Q8-transistoren PÅ og LED-en vil slå PÅ.
Ved å bytte den analoge inngangen, er spenningsdeleren R1 og R2 koblet til den ikke-inverterende inngangen (V +) og potensiometeret koblet til inverterende inngang (V-) vil vi få motsatt utgangsresultat.
Inverterende komparatorkrets
Igjen, ved å bruke spenningsdelerprinsippet, er spenningen på den ikke-inverterende inngangen (V +) omtrent V- volt, så hvis vi starter den inverterende inngangsspenningen (V-) ved Vcc volt, er V + lavere enn V-, dette vil gjøre Q8-transistoren PÅ, vil komparatorutgangen svinge til det logiske lavt. Når vi justerer V- ned, skrur V + ned. Deretter vil Q8-transistoren AV komparatorutgangen svinge til den logiske høyden fordi V + nå er større enn V- og LED-en vil slå seg AV.
Anvendelse av komparator i praktiske elektronikkretser
Fuktighetsovervåkningssystemet av jord basert på trådløse sensornettverk som bruker Arduino
De fuktighetsovervåkningssystem jord basert på trådløse sensornettverk ved hjelp av Arduino-prosjektet er designet for å utvikle et automatisk vanningsanlegg som kan kontrollere koblingsoperasjonen (av / på) pumpemotoren avhengig av fuktighetsinnholdet i jorden.
Fuktighetsovervåkingssystemet
Fuktsensoren registrerer fuktigheten i jorda, og et passende signal blir gitt til Arduino-kortet. Komparatoren vil sammenligne fuktighetsnivåsignaler med det forhåndsdefinerte referansesignalet. Deretter vil det sende et signal til mikrokontrolleren. Basert på signalet som mottas fra sensingarrangementet og komparatorsignalet, vil vannpumpen bli betjent. LCD-skjermen brukes til å vise status for jordfuktighetsinnhold og vannpumpe.
Hjerteslagsensorkrets
Systemimplementering av Heartrate Monitor-brikken
HRM-2511E pulssensor har 4 op-forsterkere. Den fjerde Opamp brukes som en spenningskomparator. Det analoge PPG-signalet mates til den positive inngangen, og den negative inngangen er bundet til en referansespenning (VR). Størrelsen på VR kan stilles inn hvor som helst mellom 0 og Vcc gjennom potensiometer P2 (vist ovenfor). Hver gang PPG-pulsbølgen overskrider terskelspenningen VR, blir utgangen fra komparatoren høy. Dermed tilveiebringer dette arrangementet en digital utgangspuls som er synkronisert med hjerterytmen. Pulsens bredde bestemmes også av terskelspenningen VR.
Røykvarsler krets
Røykvarsler krets
De fotodioder avgir lys som blir oppdaget av fototransistorene Q1 og Q2. Toppområdet er forseglet, og dermed endres ikke operasjonspunktet til transistoren Q1. Dette operasjonspunktet brukes som referanse for komparatoren. Når røyk kommer inn i det nedre området, endres driftspunktet til fototransistoren Q2, noe som resulterer i en endring i spenningen Vin fra base (ingen røyk) -verdien Vin (no_smoke). Som lysintensiteten ved fotens fot -transistor avtar på grunn av at røyk kommer inn i regionen, basestrømmen synker og spenningen Vin vil øke fra basisverdien (ingen røyk) Vin (no_smoke). Når spenningen Vin krysser Vref, bytter utgangen fra komparatoren fra VL til VH og utløser alarmen.
Jeg håper du har fått noen grunnleggende ting og arbeidet med komparatoren ved å lese denne artikkelen. Hvis du har spørsmål om denne artikkelen eller om siste års elektronikk- og elektriske prosjekter , er du velkommen til å kommentere nedenfor. Her er et spørsmål til deg. Kjenner du noen innebygde systemapplikasjoner der op-amp brukes som en sammenligningskrets?
