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.
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.
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 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:
- Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
- 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;
- 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.
- 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;
- 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.;
- 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»)
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:
- Индуктивность на кольце из распыленного железа (желто-белое) 24х13х10, 40 витков Ø0,9мм, индуктивность 123 мкГн.
- 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:
Простой светодиодный драйвер с ШИМ входом « схемопедия
Мощные светодиоды 1 Вт и выше сейчас совсем недорогие. Я уверен, что многие из вас используют такие светодиоды в своих проектах.
Однако питание таких светодиодов по-прежнему не такое простое и требует специальных драйверов. Готовые драйвера удобны, но они не регулируемые, или зачастую их возможности излишни. Даже возможности моего собственного универсального светодиодного драйвера могут быть лишними. Некоторые проекты требуют самого простого драйвера, возможности которого хватит.
Poorman’s Buck – простой светодиодный драйвер постоянного тока.
Этот светодиодный драйвер построен без микроконтроллера или специализированной микросхемы. Все используемые детали легкодоступные.
Хотя драйвер задумывался как самый простой, я добавил функцию регулировки тока. Ток может подстраиваться регулятором, установленным на плате или ШИМ сигналом. Это делает драйвер идеальным для использования с Arduino или другими управляющими устройствами – вы можете управлять мощными светодиодами микроконтроллером, просто отправляя ШИМ сигнал. С Arduino вы можете просто подавать сигнал с «AnalogWrite ()» для управления яркостью мощных светодиодов.
Особенности драйвера
Работа по схеме buck-конвертера (импульсного понижающего (step-down) преобразователя)
Широкий диапазон выходных напряжения от 5 до 24В. Питание от батарей и адаптеров переменного тока.
Настраиваемый выходной ток до 1А.
Метод контроля тока «цикл за циклом»
До 18Вт выходной мощности (при напряжении питания 24В и шестью 3 Вт светодиодами)
Контроль тока при помощи потенциометра.
Контроль тока может быть использован как встроенный диммер.
Защита от короткого замыкания на выходе.
Возможность управления ШИМ сигналом.
Маленькие размеры – всего 1х1,5х0,5 дюйма(без учета ручки потенциометра).
Схема светодиодного драйвера
Схема построена на очень распространенном интегральном двойном компараторе LM393, включённым по схеме понижающего преобразователя.
Индикатор выходного тока сделан на R10 и R11. В результате напряжение пропорционально току в соответствии с законом Ома. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением на компараторе. Когда Q3 открывается, ток течёт через L1, светодиоды и резисторы R10 и R11. Индуктор не позволяют току повышаться резко, поэтому ток возрастает постепенно. Когда напряжение на резисторе повышается, напряжение на инвертирующем входе компаратора также увеличивается. Когда оно становится выше опорного напряжения, Q3 закрывается и ток через него перестаёт течь.
Поскольку индуктор «заряжен», в схеме остаётся ток. Он течет через диод Шоттки D3 и питает светодиоды. Постепенно этот ток затухает и цикл начинается снова. Этот метод контроля тока называется «цикл за циклом». Также этот метод имеет защиту от короткого замыкания на выходе.
Весь этот цикл происходит очень быстро – более чем 500 000 раз в секунду. Частота этих циклов изменяется в зависимости от напряжения питания, прямого падения напряжения на светодиоде и тока.
Опорное напряжение создается обычным диодом. Прямое падение напряжения на диоде составляет около 0,7В и после диода напряжение остаётся постоянным. Затем это напряжение регулируется потенциометром VR1 для контроля выходного тока. При помощи потенциометра выходной ток можно изменять в диапазоне около 11:01 или от 100% до 9%. Это очень удобно. Иногда после установки светодиодов они оказываются намного ярче, чем ожидалось. Вы можете просто уменьшить ток для получения необходимой вам яркости. Вы можете заменить потенциометр двумя обычными резисторами, если вы хотите установить яркость светодиодов один раз.
Преимущество такого регулятора в том, что он контролирует выходной ток без «сжигания» избыточной энергии. Энергии от источника питания берётся только столько, сколько нужно, чтобы получить необходимый выходной ток. Немного энергии теряется из-за сопротивления и других факторов, но эти потери минимальны. Такой конвертер имеет эффективность 90% и выше.
Этот драйвер при работе мало греется и не требует теплоотвода.
Настройка выходного тока
Драйвер может быть настроен на выходной ток от 350 мА до 1А. Изменяя значение R2 и подключая сопротивление R11, вы можете изменить выходной ток.
| Выходной ток | R2 | Использование R11 |
| 350mA (1W LED) | 10k | – |
| 700mA (3W LED) | 10k | + |
| 1А (5W LED) | 2.7k | + |
Потенциометр изменяет выходной ток от 9 до 100% от заданного тока. Если вы настроили драйвер на 1А на выходе, то минимальный возможный выходной ток будет 90мА. Это можно использовать для регулировки яркости светодиода.
ШИМ вход
Для основной работы схемы достаточно одного компаратора. Но в LM393 есть два компаратора. Чтобы второй компаратор не пропадал, я добавил управление ШИМ сигналом. Второй компаратор работает как логический, так что на входе ШИМ не должен быть никуда подключен или на нём должен быть высокий логический уровень. Обычно этот вывод можно оставить не подключённым и драйвер будет работать без ШИМ. Но если вам нужен дополнительный контроль, вы можете подключить Arduino или микроконтроллер и управлять светодиодами при помощи его. При помощи одного Arduino можно контролировать до 6 драйверов.
ШИМ работает в пределах текущего уровня, установленного потенциометром. Т.е. если вы поставите минимальный ток и ШИМ на 10%, то ток будет ещё ниже.
Источник ШИМ сигнала не ограничивается микроконтроллером. Можно использовать все, что производит напряжение от 0 до 5В. Можете использовать фоторезисторы, таймеры, логические микросхемы. Максимальная частота ШИМ составляет около 2 кГц, но я думаю, что максимальная частота 1 кГц будет оптимальной.
ШИМ вход также может быть использован в качестве входа для пульта дистанционного управления включения / выключения. Но схема будет работать, когда выключатель разомкнут и выключена, когда замкнут.
Детали, плата и сборка
Сборка схемы очень проста. Все использованные детали стандартные.
Список деталей:
1х или 2х 1 Ом 1Вт – R10, R11 (зависит от необходимого тока)
1x 10 Ом – R8.
2x 1 кОм – R3, R9.
3x 4.7 кОм – R1, R4, R7.
3x 10 кОм – R2, R5, R6 (значение R2 для выходного ток 1А).
1x 10 кОм потенциометр – VR1.
1x 22 пФ – C5 (опционально).
2x 0.1 мкФ – C2, C3 (опционально).
1x 2.2 мкФ – C1.
1x 100 мкФ/35В – C4.
1x 47-100 мГн/1.2A – L1.
1x GPN (5551, 2222, 3904 и др.) – Q1.
1x GPP (5401, 2907, 3906 и др.) – Q2.
1x P-канальный MOSFET (NTD2955 или IRFU9024) – Q3.
2x 1N4148 – D1, D2.
1x SB140 – D3.
1x LM393 – IC1.
Аналоги
Индуктивность L1 может быть от 47 до 100 мГн, с током как минимум 1.2А. C1 может быть от 1 до 10 мкФ. С4 может быть до 22 мкФ, на минимум 35В постоянного тока.
Q1 и Q2 можно заменить на практически любые транзисторы общего назначения. Q3 может быть заменен другим P-канальным MOSFET –транзистором с током утечки более 2А, напряжением сток-исток не менее 30 В, и входным порогом ниже 4В.
Сборка
Припаяйте детали начиная с самых маленьких, в данном случае это IC1. Все резисторы и диоды установлены вертикально. Будьте внимательны с полярностью и цоколёвкой диодов и транзисторов.
Я разработал одностороннюю печатную плату, которую можно изготовить дома. Gerber файлы можно скачать ниже.
Подключение светодиодов
Напряжение питания должно быть не менее 2В, в соответствии с документацией к светодиодам. Напряжение питания белых светодиодов около 3.5В.
При максимальном напряжении питания к этому драйверу можно подключить до 6 светодиодов, соединенных последовательно. Лучше подключать светодиоды так, чтобы все они получали одинаковый ток. Ниже показано количество светодиодов и требуемое им напряжение питания.
| Кол-во светодиодов | Минимальное напряжение питания |
| 1 | 5В |
| 2 | 9В |
| 3 | 12В |
| 4 | 15В |
| 5 | 20В |
| 6 | 24В |
Вы можете использовать последовательно-параллельное подключение светодиодов для подключения большего количества светодиодов по мере необходимости. Если у вас есть только источник питания 12В, но вы хотите подключить 6 светодиодов, сделать две строки из 3 светодиодов включенных последовательно и подключите их параллельно, как показано на схеме.
Я уверен, что есть множество применений для небольшого драйвера – фары, настольные лампы, фонари т.д. Питать схему можно напряжением от 5 до 24В, от этого будет зависеть количество подключаемых светодиодов. Для питания лучше использовать батарейки.
Скачать файл печатной платы в формате Gerber
Оригинал статьи на английском языке (перевод: Александр Касьянов для сайта cxem.net)
Схема индикатора зарядки аккумулятора
Эта простая схема может быть использована для индикации процесса заряда аккумулятора. Компаратор напряжения LM393 — основа данного устройства. Как оно работает. Светодиод D1 остается включенным, когда есть хотя бы 25 миллиампер тока, протекающего к заряжаемой батарее. Схема рассчитана на 12V батареи с зарядным ток меньше 1А. Слегка изменив значения компонентов, значение максимального зарядного тока и напряжение могут быть тоже изменены. В документации всё расписано. lm393-0-1-
Схема индикатора зарядки аккумулятора на LM393
Примечания к сборке устройства:
1) Схему нужно собирать на печатной плате хорошего качества;
2) Саму микросхему можно поставить на панельку, вдруг надо будет где-то ещё;
3) Не использовать схему при зарядке батарей с зарядным током более 1А;
Основные параметры микросхемы таковы:
Напряжение питания, В + 36 В;
Дифференциальный Входное напряжение 36 В;
Входное напряжение-0.3В до +36 В;
Входной ток (VIN <-0.3V) 50 мА;
Рассеиваемая мощность:
PDIP 780 мВт;
TO-99 660 мВт;
Для SOIC 510 мВт;
DSBGA 568 мВт.
Диапазон рабочих температур микросхем этой серии:
LM393: от 0 ° C до +70 ° C;
LM293: от -25 ° C до +85 ° C;
LM193/LM193A: от -55 ° C до +125 ° C;
LM2903: от -40 ° C до +85 ° C;
Температура хранения от -65 ° C до +150 ° C.
Температура пайки в зависимости от корпуса:
CDIP, PDIP Package-260° C;
SOIC Package -215°C.
Входной ток смещения очень низкий, всего 5 нА. Максимальное напряжение смещения составляет всего 3 мВ. Уровень выходного напряжения смещения-250 мВ при 4 мА. Хорошим примером использования этой схемы есть возможность вмонтировать ее в зарядные устройства для никель-кадмиевых и металл-гидридных аккумуляторных батарей, обосновано это тем, что зарядные токи там не слишком большие и микросхема спокойно будет справляться с возложенными на нее обязанностями. Микросхема этого устройства очень универсальна, области применения включают предельные компараторы, простые аналогово-цифровые преобразователи напряжения; генераторы прямоугольных импульсов, генераторы задержки времени. Поскольку она не дорогая и найти её можно везде, то её можно назвать одной из лучших микросхем-компараторов в данном ценовом диапазоне.
| LM393 | 1040СА1 | Отечественный и зарубежный аналоги | ||
| LM393 | 1401CA3 | Отечественный и зарубежный аналоги | ||
| LM393 | AN1393 | Полный аналог | ||
| LM393 | AN6916 | Полный аналог | ||
| LM393 | COM | Полный аналог | ||
| LM393 | DUAL | Полный аналог | ||
| LM393 | GL393 | Полный аналог | ||
| LM393 | HA17393A | Ближайший аналог | ||
| LM393 | HA17393A | Ближайший аналог | ||
| LM393 | HA17393A | Ближайший аналог | ||
| LM393 | HA17393A | Ближайший аналог | ||
| LM393 | IR9393 | Полный аналог | ||
| LM393 | LA6393D | Полный аналог | ||
| LM393 | LA6393M | Полный аналог | ||
| LM393 | MB47393P | Полный аналог | ||
| LM393 | NJM2903D | Полный аналог | ||
| LM393 | TA75393AP | Полный аналог | ||
| LM393 | TA75393P | Полный аналог | ||
| LM393 | UPC393C | Полный аналог | ||
| LM393 | К1401СА3 | Отечественный и зарубежный аналоги | ||
| LM393D | BA10393F | Полный аналог | ||
| LM393D | LM393D | Полный аналог | ||
| LM393D | LM393D | Полный аналог | ||
| LM393D | LM393D | Полный аналог | ||
| LM393D | LM393D | Полный аналог | ||
| LM393D | LM393D | Полный аналог | ||
| LM393D | LM393D | Полный аналог | ||
| LM393D | LM393M | Полный аналог | ||
| LM393D | TA75393F | Полный аналог | ||
| LM393DP | КР1040СА1 | Отечественный и зарубежный аналоги | ||
| LM393M | KIA393F | Ближайший аналог | ||
| LM393M | LM393D | Полный аналог | ||
| LM393N | AN6914 | Полный аналог | ||
| LM393N | BA10393 | Полный аналог | ||
| LM393N | BA6993 | Полный аналог | ||
| LM393N | CA3290E | Полный аналог | ||
| LM393N | ECG943 | Полный аналог | ||
| LM393N | ECG943M | Полный аналог | ||
| LM393N | GL393 | Полный аналог | ||
| LM393N | HA17393 | Полный аналог | ||
| LM393N | HA17393P | Полный аналог | ||
| LM393N | KIA393P | Ближайший аналог | ||
| LM393N | LM393N | Полный аналог | ||
| LM393N | LM393N | Полный аналог | ||
| LM393N | LM393N | Полный аналог | ||
| LM393N | LM393N | Полный аналог | ||
| LM393N | LM393N | Полный аналог | ||
| LM393N | LM393N | Полный аналог | ||
| LM393N | LM393P | Полный аналог | ||
| LM393N | MB47393 | Полный аналог | ||
| LM393N | NJM2903D | Полный аналог | ||
| LM393N | UA393 | Полный аналог | ||
| LM393N | UPC393C | Полный аналог | ||
| LM393N | UPC393C | Полный аналог | ||
| LM393P | LM393N | Полный аналог |
Нужна помощь в управлении N FET воротами с выхода компаратора LM393
Выглядит в принципе хорошо.
Вы должны знать, что вы пытаетесь сделать.
то, что он пытается сделать, это ограничить напряжение батареи до напряжения стабилитрона + диода ~ = 14,5 В. В некоторых случаях это нормально, но слишком высоко для нормального использования.
Тот факт, что напряжение на затворе FET низкое, говорит о том, что вы делаете не так, как показано на схеме. Вам нужна какая-то нагрузка, чтобы проверить это — батарея в порядке.
Схема такого типа должна быть либо расточительной, либо жестко отключаться. Батарея разряжается при отключении питания, поэтому включается и заряжается, а затем выключается и падает и.
Чтобы добавить гистерезис, добавьте резистор R3 = 1k от -out к операционному неинвертору, а затем резистор R4 от операционного усилителя к операционному неинвертору. Значение относительно R3 контролирует колебание напряжения гистерезиса. Может быть, от 10 до 47 тысяч. Пот может быть лучшим.
Вы заново изобретаете колесо солнечного зарядного устройства. У вас должна быть веская причина для этого. У тебя есть?
Показать все значения компонентов на диаграмме. Сказать «типичное улучшение …» полностью разрушает ценность вашей схемы, поскольку это неизвестный «черный ящик», который может быть идеальным или бесполезным.
Номер детали пожалуйста.
Я думаю, что нарисованные вручную диаграммы — это хорошо (я бы :-)), если бы они были аккуратными и читаемыми, НО использовать линейку или квадрат.
предоставление ссылок на таблицы желательно. Лист данных LM393 здесь
LM393 является открытым коллектором, поэтому R2 является источником привода затвора.
Вин не может подойти ближе, чем 2В или около того к Vdd, но ваше питание выглядит нормально.
Стабилитроны плюс диоды странные — если только это все, что у вас есть. Vzener + диоды ~ = 14,5 В +. Может быть 15V +. Лучше использовать только стабилитрон или дешевый эталон полу точности, такой как TL431.
Резистор, возможно, 1 кОм от земли, может помочь cct вести себя, когда нет нагрузки.
~
как работает, схема на ОУ, цифровые и аналоговые компараторы
При разработке электронных схем зачастую надо сравнить уровень двух напряжений. Для этого используется такое устройство, как компаратор. Название узла восходит к латинскому comparare, или, скорее, к английскому to compare – сравнивать.
Что такое компаратор напряжения
Компаратором в общем случае называется устройство, имеющее два входа для подачи сравниваемых величин (напряжений) и выход для результата сравнения. Компаратор имеет два входа для подачи сравниваемых параметров – прямой и инверсный. На выходе устанавливается логическая единица при превышении напряжения прямого входа над инверсным и ноль – если наоборот. Если при положительной разности между инверсным и прямым входом устанавливается единица, а в противоположной ситуации – ноль, то такой компаратор называется инвертирующим.
Принцип работы компаратора
Компаратор удобно строить на операционном усилителе (ОУ). Для этого непосредственно используются его свойства:
- усиление разности сигнала между прямым и инвертирующим входом;
- бесконечный (на практике – от 10000 и выше) коэффициент усиления.
Работу ОУ в качестве компаратора можно рассмотреть при такой схеме включения:
Пусть имеется ОУ с коэффициентом усиления 10000, напряжение питания двуполярное, + 5 В и минус 5 В. Делителем на инвертирующем входе установлен опорный уровень ровно 0 вольт, на прямом входе с движка потенциометра снимается минус 5 вольт. Операционный усилитель должен усилить разницу в 10000 раз, теоретически на выходе должно появиться напряжение минус 50000 вольт. Но такого напряжения операционнику взять негде, и он создает максимум возможного – напряжение питания, минус 5 вольт.
Если начать поднимать напряжение на прямом входе, ОУ будет стараться выставить разность напряжений между входами, умноженную на 10000. Это ему удастся, когда входное напряжение приблизится к нулю и станет равным примерно минус 0,0005 В. При дальнейшем увеличении входного напряжения на положительном входе, выходное будет подниматься до нуля и выше, и при напряжении +0,0005 вольт станет равным +5 В и дальше не поднимется – некуда. Таким образом, при прохождении входным напряжением уровня нуля (точнее, минус 0,0005 вольт — + 0,0005) произойдет скачок выходного напряжения от минус 5 вольт до +5 вольт. Иными словами, пока напряжение на прямом входе ниже, чем на инвертирующем, на выходе компаратора устанавливается ноль. Если выше – единица.
Интерес представляет участок разности уровня на входах от минус 0,0005 вольт до + 0,0005. В теории при его прохождении произойдет плавный подъём от отрицательного напряжения питания до положительного. На практике этот диапазон очень узок, и из-за наводок, помех, нестабильности напряжения питания и т.д. при примерном равенстве напряжений на входах будет происходить хаотичное срабатывание компаратора в обе стороны. Чем ниже коэффициент усиления ОУ, тем это окно нестабильности шире. Если компаратор управляет исполнительным механизмом, то это вызовет его срабатывание в такт (щелканье реле, хлопанье клапана и т.п.), что может привести к его механической поломке или перегреву.
Чтобы этого избежать, создается неглубокая положительная обратная связь включением резистора, указанного штриховой линией. Это создает небольшой гистерезис, смещая пороги переключения при прохождении напряжения вверх и вниз относительно опорного. Например, вверх компаратор будет переключаться при 0,1 вольт, а вниз – ровно при нуле (зависит от глубины обратной связи). Это исключит окно нестабильности. Номинал этого резистора может быть от нескольких сотен килоом до нескольких мегаом. Чем ниже сопротивление, тем больше разница между порогами.
Также имеются специализированные микросхемы компараторов. Например, LM393. В таких микросхемах имеется быстродействующий операционный усилитель (или несколько), может быть установлен встроенный делитель, создающий опорное напряжение. Ещё одно отличие таких компараторов от устройств, построенных на ОУ общего применения – многим из них требуются однополярный источник питания. Большинству операционников нужно двуполярное напряжение. Выбор типа микросхемы производится при разработке устройства.
Особенности цифровых компараторов
Компараторы применяются и в цифровой технике, хотя это звучит, на первый взгляд, парадоксально. Ведь здесь имеется всего два уровня напряжения – единица и ноль. И сравнивать их бессмысленно. Зато можно сравнить два двоичных числа, в которые можно преобразовать и любые аналоговые величины (включая напряжение).
Пусть имеется два двоичных слова одинаковой длины в битах:
X=X3X2X1X0 и Y=Y3Y2Y1Y.
Они считаются равными по значению, если все биты поразрядно равны:
1101=1101 => X=Y.
Если же хотя бы один бит отличается, то числа неравны. Большее число определяется поразрядным сравнением начиная со старшего бита:
- 1101>101 – здесь первый бит X больше первого бита Y, и X>Y;
- 1101>101 – первые биты равны, но второй бит у X больше и X>Y;
- 111<1110 – у Y третий бит больше, и большее значение у младшего разряда X не имеет значения, X<Y.
Реализацию такого сравнения можно построить на логических микросхемах базовых элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ, но проще применить готовые изделия. Например, 4063 (КМОП), 7485 (ТТЛ), отечественная К564ИП2 и другие серии микросхем. Они представляют собой 2-8 разрядные компараторы с соответствующим количеством входов данных и управляющих входов. Выходов у цифровых компараторов в большинстве случаев 3:
- больше;
- меньше;
- равно.
В отличие от аналоговых устройств, у двоичных компараторов равенство на входах не является нежелательной ситуацией и её не стараются избегать.
Такое устройство несложно построить и программным способом с помощью функций Булевой алгебры. Иной вариант – многие микроконтроллеры имеют «на борту» аналоговые компараторы с отдельными внешними выводами, выдающие на внутреннюю схему уже готовый результат сравнения двух величин в виде 0 или 1. Так экономится ресурс небольших вычислительных систем.
Где применяется компаратор напряжения
Сфера применения компаратора широка. На нём, например, можно построить пороговое реле. Для этого нужен датчик, преобразующий любую величину в напряжение. Такой величиной могут быть:
- уровень освещенности;
- уровень шума;
- уровень жидкости в сосуде или резервуаре;
- любые другие величины.
Потенциометром можно устанавливать уровень срабатывания компаратора. Выходной сигнал через ключ выдается на индикатор или исполнительный механизм.
Если увеличить гистерезис, то компаратор может работать в качестве триггера Шмитта. При подаче на вход медленно изменяющегося напряжения, на выходе получится дискретный сигнал с крутыми фронтами.
Два элемента могут быть соединены в двупороговый компаратор, или компаратор окна.
Здесь пороговое напряжение задается раздельно для каждого компаратора – для верхнего на прямом входе, для нижнего на инверсном. Свободные входы объединены, на них подается измеряемое напряжение. Выходы соединены по схеме «монтажное ИЛИ». При выходе напряжения за установленный верхний или нижний предел, один из компараторов выдает на выходе высокий уровень.
Из нескольких элементов собирается многоуровневый компаратор, который можно использовать, как линейный индикатор напряжения, или величину, которая преобразована в напряжение. Для четырех уровней схема будет такая:
В этой схеме на вход каждого элемента подается своё опорное напряжение. Инвертирующие входы соединены вместе, на них приходит измеряемый сигнал. При достижении уровня срабатывания загорается соответствующий светодиод. Если излучающие элементы расположить в линейку, получится световая полоса, длина которой изменяется в соответствии с уровнем поданного напряжения.
Эта же схема может применяться в качества аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Он преобразует входное напряжение в соответствующий двоичный код. Чем больше элементов входит в АЦП, тем больше разрядность, тем точнее преобразование. На практике кодом-линейкой пользоваться неудобно, и он преобразовывается в привычный код с помощью шифратора. Шифратор можно построить на логических элементах, воспользоваться готовой микросхемой или применить ПЗУ с соответствующей прошивкой.
Сфера применения компараторов в профессиональной и любительской схемотехнике разнообразна. Грамотное применение этих элементов позволяет решать широкий круг задач.
ИС компаратораLM393 — 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.
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 ИС могут выполнять разные задачи, используя один источник питания. Кроме того, он может отлично работать от раздельных источников питания.
Внутренняя структура ИС компаратора LM393ИС 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 выводу IC 1 .
Инвертирующий вход ОУ 2 подключен к контакту 6 микросхемы , а неинвертирующий вход подключен к контакту 5 микросхемы . Выход операционного усилителя 1 подключен к выводу 7 микросхемы .
Конфигурация выводов микросхемы LM393 Схема выводов микросхемы LM393 / распиновка| Номер вывода | Имя вывода | Описание |
| 1 | Вывод 1 | Операционный усилитель 1 |
| 2 | INPUT1- | Инвертирующий входной вывод операционного усилителя 1 |
| 3 | INPUT1 + | Неинвертирующий входной вывод операционного усилителя 1 |
| 4 | VEE, GND | Это контакт заземления IC.его необходимо подключить к отрицательной (-) клемме напряжения питания. |
| 5 | INPUT2 + | Неинвертирующий входной контакт операционного усилителя 2 |
| 6 | INPUT2- | Инвертирующий входной контакт операционного усилителя 2 |
| 7 | OUTPUT2 | Это 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.
В качестве примера здесь мы использовали ОУ микросхемы LM393, чтобы получить на выходе . 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 входное напряжение 2, то выход операционного усилителя будет опущен на землю, что означает, что выходное напряжение равно Low (GND) .
Если входное напряжение 1 на меньше, чем входное напряжение 2, то выход операционного усилителя остается на VCC, что означает, что выходное напряжение равно High (VCC) .
Характеристики LM393 IC| Параметр | Значение |
| Одно напряжение питания | 2–36 В постоянного тока |
| Раздельное питание | ± 1 В до ± 1861 В | 74Ток утечки | 0.4 мА |
| Входное смещение напряжения | Максимум ± 5 мВ |
| Рассеиваемая мощность | 660 мВт |
| Корпус | DIP & SOIC 8 Pin |
- 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 генератора.
Можно ли использовать компаратор (LM393) в качестве усилителя?
Взгляните на базовую схему внутренних устройств, показанную в технических данных для LM324 (обычный операционный усилитель) и LM393 (компаратор) соответственно: —
Оба входных каскада очень похожи, но первое большое отличие — это внутренний компенсационный конденсатор внутри операционного усилителя LM324 (показан в красной рамке вокруг него).Эта компенсация гарантирует, что при обычных типах отрицательной обратной связи (включая типичный наихудший сценарий подключения выхода напрямую к инвертирующему входу) операционный усилитель LM324 не станет нестабильным и не будет колебаться.
Q10 и Q11 в LM324 — это просто эмиттерные повторители, поэтому от этих транзисторов не будет никакого «дополнительного усиления» (так называемого потенциального беспокойства по поводу стабильности), а Q12 (LM324) будет вести себя примерно так же, как Q7 в LM393, т.е. много прироста напряжения.
Очевидно, что выходные каскады сильно отличаются от LM324, использующего двухтактные эмиттерные повторители (без усиления), тогда как LM393 имеет еще один каскад с общим эмиттером с высоким коэффициентом усиления, образованный Q8.
Итак, короче говоря, LM324 имеет частотную компенсацию, позволяющую использовать широкий спектр конфигураций обратной связи, тогда как LM393 не имеет этой компенсации и, что еще хуже с точки зрения стабильности, имеет дополнительный этап усиления напряжения.
Если вы возьмете схемы из технического паспорта как достойное руководство по внутреннему устройству обоих микросхем, вы должны будете сделать вывод, что придет к выводу, что применение «нормального» количества отрицательной обратной связи (для создания обычного усилителя типа операционного усилителя) приведет к колебаниям. или значительные проблемы нестабильности, особенно при низких коэффициентах усиления замкнутого контура.
Если заглянуть в подробности технических паспортов, то LM393 имеет минимальное усиление напряжения 50 В на входной милливольт, тогда как LM324 составляет всего 15 В на входной милливольт. Это подтверждает подозрение на более высокий коэффициент усиления (для LM393), подразумеваемый схемами в таблицах данных.
Тем не менее, всегда есть способы превратить компаратор в усилитель, но в листе данных LM393 недостаточно подсказок, намекающих на надежный метод.
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 смущает 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 низко.
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.
Введение в LM393 — Инженерные проекты
Привет всем! Я надеюсь, что вы все будете в полном порядке и весело проведете время.Сегодня я собираюсь предоставить вам обсуждение Introduction to LM393. LM-393 имеет два внутренних операционных усилителя. Они имеют внутреннюю частотную компенсацию. Они специально разработаны для выполнения своих задач с использованием одного источника питания. LM-393 также может правильно выполнять свои операции, используя раздельный источник питания. Потребляемый ток не зависит от мощности источника питания. Одной из самых удивительных особенностей LM 393 является то, что земля включена в его синфазное входное напряжение.Кроме того, LM 393 имеет множество функций, например: широкий диапазон напряжения, очень малый ток потребления, низкий входной ток смещения, низкий входной ток смещения, выходное напряжение, совместимое с Transistor Transistor Logic. LM 393 можно использовать в разных местах реальной жизни. Его приложения включают в себя промышленные приложения, системы с батарейным питанием, аналого-цифровые преобразователи, предельные компараторы, генераторы задержки времени и т. Д. Более подробная информация о LM-393 будет предоставлена позже в этом руководстве.[otw_is sidebar = otw-sidebar-7]Знакомство с LM393
LM393 — это интегральная схема, имеющая два встроенных операционных усилителя с внутренней частотной компенсацией. Они специально разработаны для выполнения различных задач с использованием одного источника питания. Более того, они также могут работать от раздельных источников питания. малый потребляемый ток, низкое входное напряжение смещения, низкий входной ток смещения являются его основными особенностями. Его можно использовать в генераторах задержки времени, системах с батарейным питанием, аналого-цифровых преобразователях и т. Д.LM-393 показан на рисунке ниже.1. Штыри LM393
- LM 393 имеет всего 8 контактов, каждый штифт имеет свои особенности, отличные друг от друга.
- Все контакты LM-393 перечислены в таблице, приведенной ниже.
2. Описание выводов LM393
- Каждый вывод имеет свою собственную функцию, о которой мы должны знать. Функции контактов
- LM 393 показаны в таблице, приведенной на рисунке ниже.
3. Распиновка LM393
- Распиновка устройства помогает нам понять конфигурацию контактов этого устройства. Распиновка
- LM 393 приведена на рисунке ниже.
4. Пакет LM393
- Пакеты представлены для представления различных моделей одного и того же устройства. Корпус
- LM 393 показан в таблице на рисунке ниже.
5. Размер упаковки LM393
- Различные упаковки имеют разные размеры для облегчения различения. Размеры упаковки
- LM 393 указаны в таблице на рисунке ниже.
6. Символическая схема LM393
- Символ устройства представляет внутреннюю структуру этого устройства. Символическое изображение
- LM 393 представлено на рисунке ниже.
7. Рейтинги LM393
- Рейтинги любого устройства обычно предоставляют информацию о величине напряжения, тока и мощности, необходимых для этого конкретного устройства. Номинальные параметры
- LM 393 приведены в таблице на рисунке ниже.
8.Характеристики LM393
- Характеристики — это параметры, которые могут сделать устройство популярным для различных приложений.
- LM 393 некоторые из основных функций представлены в таблице, приведенной на рисунке ниже.
9. Приложения LM393
- LM 393 имеет много разных приложений в реальной жизни.
- Некоторые из основных приложений показаны в таблице, показанной на рисунке ниже.
LM393 Comparator IC Pinout, Datasheet, Equivalents & Features
LM393 — ИС двойного компаратора с низким смещением напряжения
LM393 — ИС двойного компаратора с низким смещением напряжения
LM393 — ИС двойного компаратора с низким смещением напряжения
LM393 Распиновка
нажмите на картинку для увеличения
LM393 — это ИС компаратора с двумя корпусами, что означает, что ИС имеет два компаратора в одном 8-выводном корпусе.
Конфигурация контактов
Номер контакта | Имя контакта | Описание |
1 | ВЫХОД1 | Выход операционного усилителя 1 |
2 | INPUT1- | Инвертирующий вход операционного усилителя 1 |
3 | ВХОД1 + | Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 |
4 | VEE, земля | Земля или отрицательное напряжение питания |
5 | ВХОД2 + | Неинвертирующий вход операционного усилителя 2 |
6 | INPUT2- | Инвертирующий вход операционного усилителя 2 |
7 | ВЫХОД2 | Выход операционного усилителя 2 |
8 | VCC | Положительное напряжение питания |
- Двойной компаратор в одной упаковке
- Широкий диапазон источников питания
- Отдельное питание — от 2 В до 36 В
- Двойное питание — от ± 1 В до ± 18 В
- Ток утечки всего 0.4 мА
- Входное напряжение смещения не более ± 5 мВ
- Рассеиваемая мощность: 660 мВт
- Может управлять большинством нагрузок TTL и MOS
- Выход может быть изолирован от заземления системы
- Низкое смещение напряжения и тока
LM393 Эквиваленты
LM358, TL082, LM311
Альтернативы ИС компаратора операционного усилителяLM741, LM358, LM339, LM324
LM393 Компаратор ВведениеLM393 IC можно рассматривать как эквивалент версии компаратора самого популярного операционного усилителя LM358.В то время как любой операционный усилитель можно заставить работать в качестве компаратора напряжения, LM393 доказывает свои преимущества, обеспечивая выход с открытым коллектором, что делает его пригодным для управления нагрузками.
Выходной транзистор может управлять нагрузками до 50 В и 50 мА, что подходит для управления большинством нагрузок TTL, MOS и RTL. Транзистор также может изолировать нагрузку от заземления системы. Так что, если вы ищете компаратор напряжения для управления нагрузками с этими характеристиками, эта микросхема может быть для вас правильным выбором.
Как использовать LM393Приложения LM393 очень похожи на микросхему компаратора LM311, только спецификации немного меняются. В остальном LM311 можно рассматривать как близкую замену LM393. Как и все компараторы напряжения, LM393 также имеет инвертирующий и неинвертирующий контакты. Если напряжение на неинвертирующей клемме (контакт 2) выше, чем на инвертирующей клемме (контакт 2), выход (контакт 7) также будет высоким, иначе выход будет низким.
Предположим, что LM393 питается от цепи напряжения питания + 5В, поскольку это наиболее часто используемая конструкция для цифровых схем. В этом типе VCC + (контакт 8) подключен к напряжению питания +5 В, а VCC (контакт 4) заземлен, чтобы удерживать его при потенциале 0 В. Ниже показан пример схемы, в которой инвертирующий терминал установлен на 2,5 В, а напряжение неинвертирующего терминала изменяется с помощью потенциометра. Вы можете заметить, что выходное напряжение остается высоким, когда на выводе 2 напряжение выше, чем на выводе 7, и наоборот.
Контакты 5 и 6 на операционном усилителе используются для установки напряжения баланса, если вы хотите вручную отрегулировать напряжение смещения постоянного тока. Обычно эти выводы не используются, так как смещение входа гораздо лучше контролируется. Когда они не используются, контакты 5 и 6 должны быть закорочены, как показано выше. Вы также можете заметить, что вывод коллектора (вывод 7) транзистора используется для вывода, а вывод эмиттера (вывод 1) заземлен. Этот тип конструкции называется «Выходная цепь коллектора», однако это не обязательно. всегда.
Приложения- Цепи компаратора напряжения
- Может управлять реле, лампой, двигателем и т. Д.
- Детектор перехода через ноль
- Детектор пикового напряжения
- Защита от высокого напряжения / Предупреждение
- Цепи генератора
Как подключить датчик скорости LM393 к Arduino?
В этом проекте я расскажу о модуле датчика скорости LM393, о том, как этот модуль работает и помогает в определении скорости вращающегося объекта, и, наконец, я покажу вам, как подключить датчик скорости LM393 к Arduino и измерить скорость двигателя. .
Введение
Датчик скорости — это тип тахометра, который используется для измерения скорости вращающегося объекта, например двигателя. Я уже использовал БЕСКОНТАКТНЫЙ ЦИФРОВОЙ ТАХОМЕТР , но он использовал микроконтроллер 8051.
Существует много типов датчиков скорости, таких как датчики на основе эффекта Холла, магниторезистивные датчики скорости, датчики скорости на основе вихревых токов и т. Д. В этом проекте я использовал довольно недорогой инфракрасный датчик скорости.
Независимо от типа реализации, все датчики скорости служат одной цели: помогают нам определять скорость вращения вращающегося объекта.
Краткое примечание о модуле датчика скорости LM393
Чтобы измерить скорость двигателя с помощью Arduino, я использовал датчик скорости LM393 с Arduino. Модуль датчика скорости LM393 в основном представляет собой инфракрасный датчик света, интегрированный с ИС компаратора напряжения LM393.
На следующем изображении показан модуль датчика скорости, который я использовал.
Если вы знакомы с конструкцией датчика, то этот датчик также можно разделить на две части: сенсорную и контрольную.
Сенсорная часть модуля датчика скорости LM393 состоит из инфракрасного светодиода и фототранзистора NPN. Эти два компонента размещены лицом друг к другу в специальном корпусе из черного термопласта.
Этот специальный корпус гарантирует, что фототранзистор получает свет только от инфракрасного светодиода, и все внешние источники света устраняются.
Что касается блока управления, он состоит из компаратора напряжения LM393 и нескольких пассивных электронных компонентов. Сигнал от фототранзистора подается на LM393, и в зависимости от наличия или отсутствия объекта между инфракрасным светодиодом и фототранзистором, выход микросхемы LM393 будет либо ВЫСОКИЙ, либо НИЗКИЙ.
Более подробно разъясняется в работе.
Схема модуля датчика скорости LM393
Если вам интересно немного больше узнать о модуле датчика скорости LM393, то его схема может оказаться полезной.На следующем изображении показана схема инфракрасного датчика на основе LM393, который используется в качестве датчика скорости в этом проекте.
Взаимодействие датчика скорости LM393 с Arduino
Как упоминалось ранее, основной целью этого проекта является измерение скорости вращения двигателя с помощью Arduino. Чтобы измерить скорость вращающегося устройства, например, простого двигателя постоянного тока, нам понадобится специальное устройство, такое как датчик скорости.
Итак, соединение датчика скорости LM393 с Arduino было бы полезно для проекта.Этот интерфейс также может быть полезен в нескольких роботизированных приложениях, которые реализованы с использованием Arduino в качестве основного контроллера.
Принципиальная схема
Принципиальная схема интерфейса датчика скорости LM393 с Arduino показана на следующем изображении.
Необходимые компоненты
- Arduino UNO [Купить здесь]
- LM393 Модуль датчика скорости
- ЖК-дисплей 16 × 2 [Купить здесь]
- Редукторный двигатель 5 В постоянного тока
- Колесо энкодера
- Регулятор скорости для двигателя (дополнительно )
- Соединительные провода
- Макетная плата
Схема
Сначала подключите VCC и GND датчика LM393 к + 5V и GND Arduino.Вывод OUT или SIG датчика подключен к выводу 11 Arduino.
Что касается ЖК-дисплея, его контакты RS и E подключены к контактам 7 и 6 Arduino. Контакты данных D4 — D7 подключены к контактам 5, 4, 3 и 2 Arduino.
Остальные соединения соответствуют электрической схеме.
Я сделал небольшую установку с куском картона, чтобы закрепить датчик LM393 и установить колесо энкодера сверху так, чтобы колесо проходило через зазор в корпусе, то есть между инфракрасным светодиодом и фототранзистором NPN.
Колесо энкодера состоит из 20 отверстий (это число становится важным в программной части).
Код
Ниже приведен код проекта по взаимодействию датчика скорости LM393 с Arduino.
Рабочий
Колесо кодировщика (колесо с отверстиями, как показано на изображении) прикреплено к мотор-редуктору и помещается в паз датчика. Поскольку колесо прикреплено к двигателю, один оборот двигателя подразумевает один оборот колеса.
Инфракрасный светодиод и фототранзистор NPN расположены прямо напротив датчика. Когда в слоте нет предметов, свет от инфракрасного светодиода всегда падает на фототранзистор.
Теперь, как я уже упоминал, в колесе 20 отверстий, поэтому, когда колесо делает один оборот, инфракрасный свет от ИК-светодиода 20 раз блокируется от попадания на фототранзистор.
Приложения
- Робототехника
- Датчик скорости
- Бесконтактное переключение
- Принтеры, сканеры, копиры
- Драйверы двигателей
Двойные компараторы с низким смещением напряжения
% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 obj / Title (LM393 — Двойные компараторы с низким напряжением смещения) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > поток Acrobat Distiller 10.1.16 (Windows) BroadVision, Inc.2020-05-12T07: 00: 33 + 08: 002018-02-16T14: 29: 25-07: 002020-05-12T07: 00: 33 + 08: 00приложение / pdf