Generelt inden for elektronik, komparatoren bruges til at sammenligne to spændinger eller strømme, der er angivet ved komparatorens to indgange. Det betyder, at det tager to indgangsspændinger, derefter sammenligner dem og giver en differentiel udgangsspænding enten højt eller lavt niveau signal. Komparatoren bruges til at registrere, når et vilkårligt varierende indgangssignal når referenceniveauet eller et defineret tærskelniveau. Komparatoren kan designes ved hjælp af forskellige komponenter som dioder, transistorer, op-forstærkere . Komparatorerne finder i mange elektroniske applikationer, der kan bruges til at drive logiske kredsløb.
Komparatorsymbol
Op-Amp som en komparator
Når vi ser nøje på komparatorsymbolet, vil vi genkende det som Op-Amp (operationel forstærker) symbol, så hvad der gør, at denne komparator adskiller sig fra op-amp Op-Amp er designet til at acceptere de analoge signaler og udsende det analoge signal, mens komparatoren kun giver output som et digitalt signal, selvom en almindelig Op-Amp kunne bruges som Komparatorer (driftsforstærkere som LM324, LM358 og LM741 kan ikke bruges direkte i spændingskomparator kredsløb.
Op-forstærkere kan ofte bruges som spændingskomparatorer, hvis der tilføjes en diode eller transistor til forstærkerens output), men den virkelige komparator er designet til at have en hurtigere skiftetid sammenlignet med de multifunktionelle Op-forstærkere. Derfor kan vi sige, at komparatoren er den modificerede version af Op-Amps, som er specielt designet til at give det digitale output.
Sammenligning af Op-amp og Comparator Output Circuitry
Grundlæggende Comparator Circuit Working
Komparator kredsløbet fungerer ved blot at tage to analoge indgangssignaler, sammenligne dem og derefter producere den logiske udgang høj '1' eller lav '0'.
Ikke-omvendt komparatorkredsløb
Ved at anvende det analoge signal til komparator + indgangen kaldet 'ikke-inverterende' og - indgang kaldet 'inverterende', sammenligner sammenligningskredsløbet disse to analoge signaler, hvis den analoge indgang på ikke-inverterende indgang er større end den analoge indgang på inverterende, så vil output svinge til den logiske højde, og dette vil gøre åben kollektortransistor Q8 på det tilsvarende LM339-kredsløb ovenfor for at tænde. Når den analoge indgang på ikke-inverterende er mindre end den analoge indgang på inverterende indgang, vil komparatorudgangen svinge til det logiske lavpunkt.
Dette får Q8-transistoren til at slukke. Som vi har set fra LM339-ækvivalent kredsløbsbillede ovenfor, bruger LM339 en åben kollektortransistor Q8 i sin output, derfor er vi nødt til at bruge 'Pull-up' modstand som er forbundet til Q8-samlerledningen med Vcc for at få denne Q8-transistor til at fungere. Ifølge LM339-databladet er den maksimale strøm, der kan strømme på denne Q8-transistor (udgangsstrøm) ca. 18 mA. V- kunne beregnes som følger.
V- = R2.Vcc / (R1 + R2)
Komparatorens ikke-inverterende input er forbundet til 10 K potentiometeret, som også danner spændingsdelerkredsløbet, hvor vi kunne justere V + spændingsstart fra Vcc ned til 0 volt. For det første, når V + er lig med Vcc, vil komparatorudgangen svinge til den logiske højde (Vout = Vcc), fordi V + er større end V-.
Dette slukker for Q8-transistoren og lysdioden slukkes. Når spændingen V + falder under V-volt, vil komparatorudgangen svinge til det logiske lavt (Vout = GND), og dette tænder Q8-transistoren, og LED'en tændes.
Ved at bytte den analoge indgang er R1- og R2-spændingsdeleren forbundet til den ikke-inverterende indgang (V +) og potentiometeret forbundet til den inverterende indgang (V-) får vi det modsatte output resultat.
Inverterende komparatorkredsløb
Igen, ved hjælp af spændingsdelerprincippet, er spændingen på den ikke-inverterende indgang (V +) ca. V- volt, så hvis vi starter den inverterende indgangsspænding (V-) ved Vcc volt, er V + lavere end V-, dette vil gøre Q8-transistoren TIL, når komparatorudgangen svinger til det logiske lavpunkt. Når vi justerer V- ned bælger V +. Derefter vil Q8-transistoren FRA komparatorudgangen svinge til den logiske højde, fordi V + nu er større end V- og LED'en slukker.
Anvendelse af komparator i praktiske elektroniske kredsløb
Fugtighedsovervågningssystemet i jorden er baseret på trådløse sensornetværk ved hjælp af Arduino
Det fugtighedsovervågningssystem jord baseret på trådløse sensornetværk ved hjælp af Arduino-projektet er designet til at udvikle et automatisk vandingssystem, der kan styre pumpemotorens koblingsfunktion (til / fra) afhængigt af fugtindholdet i jorden.
Fugtighedsovervågningssystemet
Fugtsensoren registrerer fugtigheden i jorden, og der gives et passende signal til Arduino-kortet. Komparatoren sammenligner fugtighedsniveausignaler med det foruddefinerede referencesignal. Derefter sender det et signal til mikrokontrolleren. Baseret på signalet modtaget fra detekteringsarrangementet og komparatorsignalet betjenes vandpumpen. LCD-displayet bruges til at vise status for jordfugtighedsindhold og vandpumpe.
Heartbeat Sensor Circuit
Systemimplementering af Heartrate Monitor-chippen
HRM-2511E pulssensor har 4 op-forstærkere. Den fjerde Opamp bruges som spændingskomparator. Det analoge PPG-signal føres til den positive indgang, og den negative indgang er bundet til en referencespænding (VR). Størrelsen af VR kan indstilles hvor som helst mellem 0 og Vcc gennem potentiometer P2 (vist ovenfor). Hver gang PPG-pulsbølgen overskrider tærskelspændingen VR, bliver komparatorens output høj. Dette arrangement tilvejebringer således en digital udgangspuls, der er synkroniseret med hjerterytmen. Pulsens bredde bestemmes også af tærskelspændingen VR.
Røgalarm kredsløb
Røgalarm kredsløb
Det fotodioder udsender lys, som detekteres af fototransistorer Q1 og Q2. Topregionen er forseglet, og dermed ændres driftspunktet for transistor Q1 ikke. Dette driftspunkt bruges som reference for komparatoren. Når røg kommer ind i det nedre område, ændres fototransistorens Q2's driftspunkt, hvilket resulterer i en ændring i spændingen Vin fra basisværdien (ingen røg) Vin (no_smoke) .Som intensiteten af lyset ved fotens bund -transistor falder på grund af røg, der kommer ind i regionen, basisstrømmen falder, og spændingen Vin stiger fra basisværdien (ingen røg) Vin (no_smoke). Når spændingen Vin krydser Vref, skifter komparatorens output fra VL til VH, der udløser alarmen.
Jeg håber, at du ved at læse denne artikel har fået nogle grundlæggende ting og arbejder på komparatoren. Hvis du har spørgsmål om denne artikel eller om sidste års elektronik- og el-projekter , er du velkommen til at kommentere i nedenstående afsnit. Her er et spørgsmål til dig. Kender du nogen indlejrede systemapplikationer, hvor op-amp bruges som et komparatorkredsløb?
