50 шт. LM393 DIP Cдвоенный компаратор. US $2.00 http://ali.pub/35bvw3
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:
- Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс (+) ниже, чем напряжение на входе минус (-).
- 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»…
Регулятор температуры для управления нагревателем и охладителем (LM393)
Принципиальная схема автоматического устройства для контроля за температурой, которое управляет нагревателем и охладителем. Обычно, термостат поддерживает температуру, управляя нагревателем. Приснижении температуры его включает, при повышении — выключает.
А стабилизация температуры происходит за счет искусственного нагревания и естественного охлаждения (остывания). Но в некоторых случаях, охлаждение естественным образом не происходит, например, из-за жаркой погоды или по другим причинам.
В этом случае для поддержания температуры термостат должен управлять не только нагревателем, но и каким-то охладителем, в качестве которого может работать, например, вентилятор. Здесь приводится описание термостата, который поддерживает температуру не только за счет управления нагревателем, но и за счет управления вентилятором, осуществляющего принудительное охлаждение.
Принципиальная схема
Рис. 1. Принципиальная схема терморегулятора для управления нагревательным и охладительным элементами.
Как уже сказано, температура здесь поддерживается не только обогревателем, но и управлением охладителя, в качестве которого используется вентилятор (это может иметь значение в летнее время, когда температура естественным образом повышается выше допустимого предела). Поэтому в схеме есть два компаратора А1.1 и А1.2. Компаратор А1.1 управляет нагревателем, а компаратор А1.2 — вентилятором.
Напряжение от терморезистора R9 поступает на один вход компаратора, а напряжение опорное, — на другие входы. При этом опорное напряжение формируется делителем на резисторах R2, R5, R7 таким образом, что напряжение на прямом входе А1.1 немного больше напряжения на инверсном входе А1.2. Разница этих напряжений небольшая, и зависит от сопротивления R5.
Когда температура соответствует установленной регулировкой Р1 величине, напряжение на терморезисторе R9 оказывается выше напряжения на инверсном входе А1.2, но ниже напряжения на прямом входе А1.1. При этом выходы обоих компараторов оказываются под высокими логическими уровнями, и ток через светодиоды оптронных реле К1 и К2 не проходит. Реле закрыты и как нагреватель, так и вентилятор выключены.
Когда температура ниже заданной, сопротивление терморезистора R9 больше, напряжение на нем так же больше. Поэтому напряжение на инверсном входе А1.1 больше напряжения на его прямом входе. Значит на выходе А1.1 устанавливается низкий логический уровень. Появляется ток через светодиод оптореле К1.
Реле К1 открывается и подает питание на нагреватель. Если температура выше заданной сопротивление терморезистора R9 ниже, напряжение на нем так же ниже. Поэтому напряжение на прямом входе А1.2 меньше напряжения на его инверсном входе. Значит на выходе А1.2 устанавливается низкий логический уровень.
Появляется ток через светодиод оптореле К2, оно открывается и подает питание на вентилятор. Вот таким образом работает система поддержания температуры.
Гальванически, низковольтная схема полностью развязана с электросетью. Управление нагрузками осуществляется посредством оптической связи (через оптореле), а питание поступает через трансформатор Т1. Поэтому в случае попадания на органы управления воды или прикосновения к ним поражение током исключается, так как они не находятся под потенциалом электросети.
Детали и конструкция
Источник питания выполнен на трансформаторе Т1 типа ТВК100Л. Это выходной трансформатор кадровой развертки от старого лампового черно-белого телевизора. Вместо него можно использовать любой маломощный силовой трансформатор, на вторичной обмотке которого есть переменное напряжение 7-10V при максимальном токе не ниже 100mA. Например, использовать трансформатор от какого-то миниатюрного сетевого источника питания, например, от сетевого адаптера телевизионной игровой приставки или компьютерной периферии, или же намотать его самостоятельно.
Выпрямительный мост КЦ402 можно заменить любым маломощным выпрямительным мостом или собрать мост на четырех диодах, типа КД209, КД105, 1 N4004 или других. Терморезистор ММТ номинальным сопротивлением 10 кОм при температуре +20°С.
Можно использовать терморезистор и другого номинального сопротивления, но при этом нужно учесть то, что номинальное сопротивление переменного резистора R1 должно быть такого же сопротивления, а стартовое сопротивление R3 выбрать в два раза ниже. То есть, если R9 — 20 кОм при температуре +20°С, то Р1 — 20 кОм, а R3 — 10 кОм. Затем, величина R3 уточняется при налаживании (при установке пределов регулировки температуры).
В данной схеме используется микросхема LM393 содержащая два компаратора. В принципе можно использовать практически любые другие компараторы, например, К554САЗ.
Кроме того, можно использовать операционные усилители, включенные в режиме компаратора, но в этом случае может потребоваться усиление выходов операционных усилителей, чтобы они могли работать на светодиоды оптореле. Сделать это можно с помощью транзисторных ключей, но этом случае потребуется у каждого из компараторов поменять местами прямой и инверсный входы, так как теперь включаться нагрузки будут не логическими нулями, а логическими единицами.
Выходные каскады на оптореле 5П19ТМ-20-6 можно выполнить на другой элементной базе, например, как в Л1. Делать выходы по схеме без опторазвязки не рекомендую, так как в этом случае датчики и органы управления оказываются под потенциалом сети. При налаживании можно пользоваться емкостью с водой, нагреваемой на электроплите, и каким-то достаточно точным образцовым термометром.
Желательно чтобы переменный резистор был группы «А», то есть, с линейным законом изменения сопротивления. Применение «логарифмического» резистора (как в регуляторах громкости) сильно затруднит градуировку шкалы.
Лыжин Р. РК-2015-07.
Литература: 1 — Лыжин Р. Универсальный автомат огородника — любителя. РК-2010-12.
Реле времени на компараторе LM393
Компаратор это усилитель с инвертирующим и неинвертирующим входами и цифровым выходом. Компаратор (от английского compare — сравнивать) делает сравнение напряжений на входах. На неинвертирующий(+) вход подается опорное напряжение, формируемое делителем напряжения, а на инвертирующий(-) вход поступает изменяющееся напряжение. Если напряжение на инвертирующем(-) входе станет равным или превысит опорное, на выходе компаратора появиться сигнал логической единицы.
Микросхема lm393 содержит 2 компаратора, а lm339 4 компаратора в одном корпусе.
Распиновка микросхемы lm393
Питание компаратора lm393 однополярное от 2 до 36В, либо двуполярное от +-1 до +-18В. Выходной какскад с открытым коллектором, максимальный выходной ток до 20мА.
Схема реле времени на компараторе:
Подаем на схему питание. Резисторы R2, R3 формируют опорное напряжение равное 40% от напряжения питания. Оно будет чуть меньше, так как выходной транзистор компаратора открыт и резистор обратной связи R4 оказывается подключен параллельно резистору R3. На инвертирующем входе будет напряжение близкое к напряжению питания и по мере заряда конденсатора C1, оно будет уменьшаться. Когда оно станет меньше напряжения на неинвертирующем входе(примерно 4,5В) выходной транзистор компаратора закроется, резистор R4 теперь не соединен параллельно с R3, поэтому опорное напряжение увеличится на 0,27В тем самым обеспечивая гистерезис. То есть если теперь напряжение на конденсаторе начнет падать, то ему нужно будет упасть на те самые 0,27В чтобы опять переключить компаратор.
Для нахождения гистерезиса нужно пересчитать напряжение делителя для случая когда R3 и R4 соединены параллельно. Сопротивление двух резисторов соединенных параллельно находится по формуле:
R = 1 / (1/R3 + 1/R4 ) = 1 / (1/100кОм + 1/1000кОм) = 90,9кОм
Теперь пересчитываем напряжение делителя R2R3, взяв вместо R3 90,9кОм:
U1 = Uпит. * [ R3 / (R2 + R3) ] = 12 * [ 90,9 / (150 + 90,9) ] = 12 * 0,377 = 4,53В
Напряжение делителя R2R3 без резистора R4:
U2 = Uпит. * [ R3 / (R2 + R3) ] = 12 * [ 100 / (150 + 100) ] = 12 * 0,4 = 4,8В
Гистерезис будет равен разнице полученных напряжений:
H = U2 — U1 = 4,8 — 4,53 = 0,27В
Если нужно чтобы светодиод наоборот зажигался через определенное время, то нужно поменять местами C1 и R1, а также резисторы R2 и R3:
При кратковременном отключении питания отсчет времени начинается не с начала, так как конденсатор разряжается долго. Ускорить разряд конденсатора можно добавив диод:
Теперь при отключении питания конденсатор разряжается питая схему. В основном ток проходит через светодиод. Добавим еще один диод, чтобы конденсатор не питал компаратор:
Теперь светодиод при отключении питания не горит, но разряд конденсатора идет значительно медленнее через резисторы R2, R3.
- Реле времени на триггере Шмитта
- Реле времени на КМОП-инверторах
- Программируемый таймер CD4541
- Реле времени и фотореле на таймере NE555
Тройной индикатор АКБ 12В на LM393/358
Очень важно контролировать разряд любого аккумулятора, ведь у каждого из них есть некое пороговое напряжение, ниже которого его нельзя разряжать, иначе аккумулятор потеряет значительную часть свой ёмкости, быстрее деградирует и не сможет выдавать заявленный ток, придётся покупать новый, а он не дешевый.
В этой статье я расскажу и покажу как сделать очень простой индикатор напряжение для кислотно-свинцовых аккумуляторов 12V, широко использующихся в автомобилях, а также скутерах, мотоциклах и прочем транспорте. Если вы поймете принцип работы схемы-индикатора и назначение каждой детали, то сможете подстроить её практически для любого вида перезаряжаемых батарей, изменяя номиналы определенных электронных компонентов.
Принципиальная схему с указанными номиналами может давать вам примерную информацию о значении напряжения на выводах батареи тремя светодиодами. Цвет светодиода, в принципе можно выбирать любой понравившейся, но рекомендую использовать именно такие, как у меня, они дают четкое представление о положении батареи благодаря ассоциациям.
Итак, когда горит зеленый, то напряжение АКБ в норме (от 11,6 до 13 Вольт), если же светит белый – это значит U=13 и более, а когда же яркий красный работает, то необходимо срочно отключать нагрузку и ставить аккумулятор на подзарядку током 0,1C, напряжение 11,5 Вольт и ниже, АКБ разрядился более чем на 80 процентов. Напомню, что эти значения примерные и у вас будут немного отличаться из-за разброса характеристик используемыъ компонентов.
Ток потребление такого светодиодного оповещателя небольшой, до 15 mA. Кого это напрягает – не беда, в разрыв ставим тактовую кнопочку и радуемся. С этого момента проверка батареи ведется нажатием кнопки и анализом цвета свечения.
Защищаем плату от воды и крепим на аккумулятор, теперь очень удобно – примитивный вольтметр всегда с источником тока, в любую секунду можно протестировать его.
Печатная плата сделана миниатюрная, всего 2,2 сантиметров. В моем случае используется микросхема lm358 в DIP-8 корпусе. Резисторы желательно брать с точностью 1% (прецизионные), кроме токоогрничительных. СветxXодиоды используются практически любые (3mm, 5mm) с током 20 mA.
Проверка производиться с помощью лабораторного блока питания на линейном стабилизаторе LM317, как видно из фото срабатывание четкое, могут светиться два светодиода, правильным будет последний. Для более точной настройки я крайне рекомендую использовать подстрочные резисторы, как на плате номер два, с помощью них вы очень точно отрегулируете те напряжение, при которых будут загораться светодиоды.
Разберем работу схемы светодиодного индикатора уровня напряжения АКБ. Самой главной деталью является конечно же микросхема LM393 или LM358 (аналог КР1401СА3 / КФ1401СА3), в середине её есть два компаратора (треугольники).
Как видно из рисунка ниже всего восемь ножек, восьмая и четвертая питание, а остальные – это входы и выходы компараторов. Возьмем сначала один для объяснение его работы, три вывода, два входа (прямой (неинвертирующий) “+” и инвертирующий “–“) и один выход. На неинвертирующий (+) подается опорное напряжение (то, с котором будет сравнено напряжение, подаваемое на инвертирующий (-) вход).
Если U на прямом больше, чем на инвертирующем входе, то на выходе имеем минус питания, а если же наоборот (на инвертирующем большее значение напряжения, чем на прямом) на выходе плюс питания.
Стабилитрон включается в цепь наоборот (то есть анод к минусу, а катод к плюсу), у него есть так называемый рабочий ток, при котором он и будет хорошо стабилизировать, посмотрите на график ниже и всё поймете.
Этот ток разный для разных по мощности и напряжении стабилитронов, в документации стабилитрона указывается минимальный (Iz) и максимальный ток (Izrm) стабилизации. Выбирайте нужный в этих промежутках, нам хватит и минимального – это значение тока достигается благодаря резистору.
А вот и простенькие расчеты: полное U=10 Вольт, стабилитрон у нас на 5,6 Вольт, значится 10-5,6=4,4 Вольт. По документации (даташиту) min Iст=5 mA. Считаем R=4,4 V / 0,005 A = 880 Ом. Значение сопротивления резистора немного могут отклоняться, как у меня, ничего страшного, главное чтобы ток был не менее Iz.
Тройной делитель напряжение состоящий из резисторов 100 кОм, 10 кОм и 82 кОм. На каждом из этих пассивных компонентов “осаживается” определенной напряжение. Оно у нас подается на инвертирующий входа.
В зависимости от степени разряженности/заряженности АКБ на них падает разное напряжение. Схема, построенная таким образом, что стабилитрон ZD1 5V6 подает на прямые входа собственно 5,6 Вольт (опорное U, то с чем будет сравнено напряжение на непрямых входах). И если, например, аккумулятор разряжен сильно, то на непрямой вход первого компаратора подается меньшее напряжение, чем на прямой, а на вход второго большее.
Таким образом первый дает минус на выходе, а второй плюс – светит только красный. Зеленый светиться тогда, когда компаратор I выдает плюс, а II минус. Белый, когда оба дают на выходе плюс, из-за этого могут светиться сразу два последних светоизлучающих диода.
Чуть ниже смотрите фото готового индикатора напряжения.
И ещё хочу отметить один момент,если у вас автомобиль Опель, и вы хотите что-либо с ним сделать, например тюнинг или просто подремонтировать, то есть отличная компания, которая как раз этим и занимается.
