فئات: مقالات مميزة » إلكترونيات عملية
مرات المشاهدة: 162،409
تعليقات على المقال: 5
دوائر المقارنة
كيف المقارنة الجهد
في كثير من الأوصاف ، تتم مقارنة المقارن بمقاييس الرافعة التقليدية ، كما هو الحال في السوق: يتم وضع معيار على وعاء واحد - الأوزان ، ويبدأ البائع في وضع البضائع ، مثل البطاطس ، من جهة أخرى. بمجرد أن يصبح وزن المنتج مساوياً لوزن الأوزان ، وبشكل أكثر دقة ، تتسارع الكأس ذات الأوزان. انتهى وزنها.
يحدث الشيء نفسه مع المقارنة ، فقط في هذه الحالة يتم لعب دور الأوزان بواسطة الجهد المرجعي ، ويتم استخدام إشارة الدخل كبطاطس. بمجرد ظهور وحدة منطقية في إخراج المقارنة ، يعتبر أن مقارنة الجهد قد حدثت. هذا هو "أكثر قليلاً" ، والذي يسمى في الأدلة "حساسية العتبة للمقارن".
الجهد المقارنة المقارنة
المبتدئ hams - مهندسي الالكترونيات غالبا ما يسألون عن كيفية التحقق من جزء معين. للتحقق من المقارنة ، لا تحتاج إلى تجميع أي دائرة معقدة. يكفي توصيل الفولتميتر بإخراج المقارنة ، وتطبيق الفولتية المنظمة على المدخلات ، وتحديد ما إذا كان المقارنة تعمل أم لا. وبالطبع ، سيكون الأمر جيدًا للغاية ، إذا كنت لا تزال تتذكر تطبيق القوة على المقارنة!
ومع ذلك ، لا ينبغي لأحد أن ينسى أن العديد من المقارنات لديهم ترانزستور إخراج ، حيث النتائج التي توصل إليها الجامع والباعث ببساطة "معلقة في الهواء" ، والتي تم وصفها في المقال "المقارنة التناظرية". لذلك ، يجب أن تكون متصلا هذه الاستنتاجات وفقا لذلك. كيفية القيام بذلك مبين في الشكل 1.
الشكل 1. مخطط اتصال المقارنة
الجهد المرجعي الذي تم الحصول عليه من مقسم R2 ، R3 من امدادات التيار الكهربائي + 5V. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على 2.5 فولت عند الإدخال العكسي. افترض أن شريط التمرير R1 المقاوم المتغير في أدنى موضع ، أي الجهد عليه هو 0V. الجهد نفسه هو في المدخلات المباشرة للمقارنة.
إذا كان الآن ، من خلال تدوير محرك R1 المقاوم المتغير ، يزيد تدريجياً من الجهد عند الإدخال المباشر للمقارنة ، ثم عندما يتم الوصول إلى 2.5V ، سوف يظهر المنطق 1 في ناتج المقارنة ، والذي سيفتح الترانزستور الناتج ، سوف يضيء مصباح HL1.
إذا تم الآن تدوير المحرك R1 في اتجاه تقليل الجهد ، فإنه في لحظة معينة سيخرج بلا شك LED HL1. هذا يدل على التشغيل السليم للمقارنة.
يمكن أن تكون التجربة معقدة إلى حد ما: قم بقياس الجهد عند المدخلات المباشرة للمقارن باستخدام الفولتميتر ، وإصلاح الجهد الذي سيضيء مؤشر LED والذي يخرج عنده. الفرق في هذه الفولتية هو تباطؤ المقارنة. بالمناسبة ، بعض المقارنات لديهم دبوس خاص (دبوس) لضبط قيمة التباطؤ.
لإجراء مثل هذه التجربة ، ستحتاج إلى جهاز قياس الفولتميتر الرقمي قادر على "جذب" مللي فولت ، ومقاوم تقليم متعدد الأدوار وكمية كبيرة من الصبر لفنان الأداء. إذا كان الصبر لمثل هذه التجربة غير كافٍ ، يمكنك القيام بما يلي ، وهو أبسط بكثير: تبديل المدخلات المباشرة والعكسية ، وتدوير المقاوم المتغير لمراقبة كيف يتصرف LED ، أي الناتج المقارنة.
يوضح الشكل 1 رسم تخطيطي للكتل فقط ، وبالتالي لا تتم الإشارة إلى أرقام الدبوس. عند التحقق من المقارنة الحقيقية ، سيكون عليك التعامل مع pinout (pinout). بعد ذلك ، سيتم النظر في بعض الخطط العملية وسيتم تقديم وصف موجز لأعمالها.
غالبًا ما توجد في حالة واحدة عدة مقارنات ، اثنان أو أربعة ، مما يسمح لك بإنشاء أجهزة مختلفة دون تثبيت شرائح إضافية على اللوحة. يمكن أن تكون المقارنات مستقلة عن بعضها البعض ، ولكن في بعض الحالات يكون لها اتصالات داخلية. على هذا النحو رقاقة ، النظر في المقارنة المزدوج MAX933.
المقارنة MAX933
اثنين من المقارنة "يعيشون" في واحدة من السكن من الدائرة الصغيرة. بالإضافة إلى المقارنات نفسها ، هناك مصدر مرجعي للجهد مدمج 1.182V داخل الدائرة الصغيرة. في الشكل ، يظهر في شكل صمام ثنائي زينر ، وهو متصل بالفعل داخل الدائرة الدقيقة: بالمقارن العلوي للإدخال العكسي ، وللأسفل إلى الخط المستقيم. هذا يجعل من السهل إنشاء مقارنة متعددة المستويات وفقا لمبادئ "ليتل" ، "نورم" ، "كثير" (أجهزة الكشف عن الجهد المنخفض / الجهد الزائد). تسمى هذه المقارنات بالنافذة لأن النافذة "المعيارية" موجودة في "النافذة" بين "قليل" و "كثير".
دراسة برنامج المقارنة Multisim
يوضح الشكل 2 قياس الجهد المرجعي المنتج باستخدام برنامج محاكاة Multisim. يتم القياس باستخدام مقياس XMM2 المتعدد ، والذي يظهر 1.182V ، والذي يتوافق تمامًا مع القيمة المحددة في ورقة البيانات الخاصة بالمقارن. دبوس 5 HYST ، - لا يتم استخدام تعديل التباطؤ ، في هذه الحالة.
الشكل 2
باستخدام المفتاح S1 ، يمكنك ضبط مستوى جهد الدخل ، وفي نفس الوقت ، على كل من المقارنة: يوفر مفتاح مغلق مستوى منخفضًا للمدخلات (أقل من الجهد المرجعي) كما هو موضح في الشكل 3 ، والحالة المفتوحة تتوافق مع مستوى عالٍ ، - الشكل 4. حالة مخرجات المقارنة مبين بمقاييس متعددة XMM1 و XMM2.
التعليقات على الأشكال لا لزوم لها تماما - لفهم منطق المقارنة ، وهو ما يكفي للنظر بعناية في قراءات multimeters وموقف التبديل S1. يجب فقط إضافة أنه يمكن التوصية بمثل هذا المخطط للتحقق من مقارنة "حديدية" حقيقية.
الشكل 3
الشكل 4
دائرة اختبار الجهد
تظهر دائرة مثل المقارنة المبينة في ورقة البيانات في الشكل 5.
بالنسبة لإشارات خرج الجهد المنخفض (OUTA) والجهد الزائد (OUTB) ، يكون مستوى الإشارة النشطة منخفضًا ، كما هو موضح من خلال تسطير الإشارات الواردة أعلاه. في بعض الأحيان لهذه الأغراض ، يتم استخدام علامة "-" أو "/" أمام اسم الإشارة. هذه الإشارات يمكن أن يسمى أجهزة الإنذار.
قوة إشارة جيدة هو الإخراج العنصر المنطقي وعندما يكون لكل من الإنذارات مستوى وحدة منطقية. إشارة POWER GOOD النشطة عالية.
إذا كان أحد الإنذارات على الأقل منخفضًا ، فستختفي إشارة POWER GOOD - ستصبح منخفضة أيضًا. هذا مرة أخرى يجعل من الممكن التحقق من أن الدائرة المنطقية AND للمستويات المنخفضة هي OR منطقية.
الشكل 5. دائرة المقارنة
يتم توفير جهد الدخل المتحكم به من خلال الفاصل R1 ... R3 ، وتحسب قيمة المقاومات مع مراعاة نطاق الفولتية المتحكم فيها. يتم إعطاء إجراء الحساب ، حتى مع وجود مثال في ورقة البيانات.
لتقليل الثرثرة أثناء التبديل ، يتم تعيين قيمة التباطؤ باستخدام الفاصل R4 ، R5. يتم حساب هذه المقاومات باستخدام الصيغ الواردة أيضًا في ورقة البيانات. بالنسبة للقيم المشار إليها في الرسم البياني ، تكون قيمة التباطؤ 50mV.
نظام إدارة النسخ الاحتياطي
وتستخدم خطط مماثلة ، على سبيل المثال ، في أنظمة الإنذار. خوارزمية تشغيل هذه المخططات بسيطة للغاية. في حالة فشل جهد التيار الكهربائي ، يتحول نظام الأمان إلى تشغيل البطارية ، وعندما تتم استعادة الشبكة ، يعمل مرة أخرى من مزود الطاقة ، بينما يتم شحن البطارية. لتنفيذ مثل هذه الخوارزمية ، يجب تقييم عاملين على الأقل: وجود جهد التيار الكهربائي وحالة البطارية.
تظهر دائرة التحكم الوظيفية في الشكل 6.
الشكل 6. مخطط إدارة الطاقة الاحتياطية على شريحة واحدة
يتم توفير الجهد المعدل + 9VDC من خلال الصمام الثنائي إلى منظم الجهد ، الذي يتم تشغيل جهاز الأمان منه. في هذه الحالة ، يكون المقسم R1 ، R2 عبارة عن مستشعر جهد الشبكة ، والذي تتم مراقبته من خلال المقارنة المنخفضة مع خرج OUTA. عندما يكون هناك جهد كهربي رئيسي ، وفي حدود المعقول ، عند إخراج جهاز المقارنة السفلي ، وحدة منطقية تفتح الترانزستور ذي التأثير الميداني Q1 ، والذي يتم من خلاله شحن البطارية. تتحكم الإشارة نفسها في مؤشر تشغيل الشبكة.
في حالة اختفاء أو نقصان جهد التيار الكهربائي ، يظهر صفر منطقي عند إخراج المقارنة ، ويغلق الترانزستور ذي التأثير الميداني ، وتوقف البطارية عن الشحن ، وينطفئ مؤشر تشغيل الشبكة أو يتحول إلى لون مختلف. ظهور إشارة صوت ممكن أيضًا.
يتم توصيل البطارية المشحونة من خلال الصمام الثنائي التبديل إلى جهاز التثبيت ، ويستمر الجهاز في العمل دون اتصال. ولكن من أجل حماية البطارية من التفريغ الكامل ، يراقب المقارنة الآخر حالتها ، وهي الأعلى وفقًا للمخطط.
على الرغم من أن البطارية لم يتم تفريغها بعد ، فإن الجهد عند الإدخال العكسي للمقارن ب أعلى من المرجع ، وبالتالي ، فإن مستوى إخراج المقارنة منخفض ، وهو ما يتوافق مع الشحن العادي للبطاريات. عند حدوث التفريغ ، ينخفض الجهد عند المقسم R3 ، R4 ، وعندما يصبح أقل من المرجع ، سيتم إنشاء مستوى عالٍ عند إخراج المقارنة ، مما يشير إلى انخفاض مستوى البطارية. في معظم الأحيان ، يشار إلى هذا الشرط من صرير مزعج للجهاز.
دائرة تأخير الوقت
يظهر في الشكل 7.
الشكل 7. مخطط تأخير الوقت على المقارنة
المخطط يعمل على النحو التالي. عن طريق الضغط على زر التبديل MOMENTARY ، يتم شحن المكثف C إلى جهد مصدر الطاقة. هذا يؤدي إلى حقيقة أن الجهد عند الإدخال IN + يصبح أعلى من الجهد المرجعي عند الإدخال IN-. لذلك ، يتم تعيين الإخراج إلى مستوى عال.
بعد تحرير الزر ، يبدأ المكثف في التفريغ من خلال المقاوم R ، وعند انخفاض الجهد ، وبالتالي عند إدخال IN + أسفل الجهد المرجعي عند دخل IN- ، سوف يكون مستوى إخراج مقارن OUT منخفضًا. عندما تضغط على الزر مرة أخرى ، يتكرر كل شيء مرة أخرى.
يتم ضبط الجهد المرجعي عند دخل IN باستخدام مقسم من ثلاثة مقاومات ومع القيم المشار إليها في الرسم البياني 100mV. يعين المقسم نفسه تباطؤ المقارنة (HYST) ضمن 50mV. وبالتالي ، يتم تفريغ المكثف C إلى جهد 100 - 50 = 50 فولت.
الاستهلاك الحالي للجهاز نفسه صغير ، لا يزيد عن 35 ميكروبم ، في حين أن تيار الخرج يمكن أن يصل إلى 40 مللي أمبير.
يتم حساب التأخير الزمني بواسطة الصيغة R * C * 4.6 ثانية. مثال على ذلك هو الحساب باستخدام البيانات التالية: 2M & # 937؛ * 10 فهرنهايت * 4.6 = 92 ثانية. إذا تم الإشارة إلى المقاومة بالميجا أوم ، فإن السعة تكون في الميكروفاراد ، ثم يتم الحصول على النتيجة بالثواني. ولكن هذه ليست سوى نتيجة محسوبة. يعتمد الوقت الفعلي على الجهد الكهربي لمصدر الطاقة وعلى جودة المكثف وعلى تيار التسرب.
بعض الدوائر المقارنة بسيطة
أساس الدوائر التي سيتم النظر فيها لاحقًا هو مرحل متدرج ، دائرة لا تستجيب لوجود أي إشارة ، ولكن لمعدل تغيرها. واحد من هذه المجسات هو تتابع الصورةالرسم البياني الذي يظهر في الشكل 8.
الشكل 8. مخطط ترحيل الصورة على المقارنة
يتم الحصول على إشارة الدخل من الفاصل المكون من المقاوم R1 و الثنائي الضوئي VD3. يتم توصيل النقطة الشائعة لهذا المقسم خلال الثنائيات VD1 و VD2 بالإدخال المباشر والمقلوب للمقارن DA1. وبالتالي ، اتضح أن المدخلات المباشرة والعكسية لها نفس الجهد ، أي لا يوجد فرق بين الفولتية في المدخلات. مع هذه الحالة عند المدخلات ، فإن حساسية المقارنة قريبة من الحد الأقصى.
لتغيير حالة المقارنة ، ستكون هناك حاجة إلى فرق الجهد عند المدخلات بوحدات الملليمترات. يدور هذا حول كيفية دفع إصبعك الصغير إلى الهاوية المعلقة على حافة الحجر. في هذه الأثناء ، يوجد صفر منطقي في ناتج المقارنة.
إذا تغيرت الإضاءة فجأة ، فإن الجهد الكهربي على الصمام الثنائي يتغير أيضًا ، افترض أنه يزداد. يبدو أنه مع هذا الجهد في كل من المدخلات من المقارنة سوف تتغير ، وعلى الفور. لذلك ، لن يعمل فرق الجهد المطلوب عند المدخلات ، وبالتالي ، لن تتغير حالة مخرجات المقارنة.
كل هذا سيكون كذلك ، إذا كنت لا تولي اهتماما للمكثف C1 والمقاوم R3. بفضل هذه الدائرة RC ، فإن الجهد عند المدخلات المقلوبة من المقارنة سوف يزيد مع بعض التأخير نسبة إلى المدخلات المباشرة. بالنسبة لوقت التأخير ، ستكون الجهد عند الإدخال المباشر أكبر منه في الاتجاه المعاكس. نتيجة لذلك ، سوف تظهر وحدة منطقية في إخراج المقارنة. لن يتم الاحتفاظ بهذه الوحدة لفترة طويلة ، فقط لفترة التأخير بسبب سلسلة RC.
يتم استخدام مرحل صور مماثل في الحالات التي تتغير فيها الإضاءة بسرعة كافية. على سبيل المثال ، في أجهزة الأمن أو أجهزة استشعار المنتجات النهائية على الناقلات ، سوف يستجيب الجهاز إلى انقطاع تدفق الضوء. خيار آخر هو كإضافة إلى نظام المراقبة بالفيديو. إذا قمت بتوجيه جهاز استشعار الصور إلى شاشة الشاشة ، فسوف يكتشف تغييرًا في السطوع وتشغيله ، على سبيل المثال ، إشارة صوتية ، تجذب انتباه المشغل.
من السهل جدًا تحويل مرحل الصور المدروس إلى مستشعر لتغيير درجة الحرارة ، على سبيل المثال ، في إنذار الحريق. للقيام بذلك ، فقط استبدال الثنائي الضوئي مع الثرمستور. في هذه الحالة ، يجب أن تكون قيمة المقاوم R1 مساوية لقيمة الثرمستور (المشار إليها عادة لدرجة حرارة 25 درجة مئوية). يظهر الرسم التخطيطي لهذا المستشعر في الشكل 9.
الشكل 9. رسم تخطيطي لمستشعر قياس درجة الحرارة على المقارنة
مبدأ ومعنى العمل هو بالضبط نفس الشيء الموجود في جهاز استشعار الضوء الموصوف أعلاه. ولكن هذا التصميم يظهر أيضًا أبسط جهاز إخراج - وهذا هو الثايرستور VS1 وترحيل K1. عند تنشيط المقارنة ، يتم فتح الثايرستور VS1 ، والذي يعمل على التتابع K1.
نظرًا لأن الثايرستور في هذه الحالة يعمل في دارة تيار مباشر ، حتى عندما تنتهي نبضة التحكم من المقارنة ، سيبقى الثايرستور مفتوحًا ، ويتم تشغيل التتابع K1. لإيقاف تشغيل التتابع ، سيتعين عليك الضغط على زر SB1 أو ببساطة إيقاف تشغيل الدائرة بأكملها.
بدلاً من الثرمستور ، يمكنك استخدام المقاوم المغنطيسي ، على سبيل المثال SM-1 ، التي تتفاعل مع المجال المغناطيسي. ثم تحصل على مرحل تدرج حساس مغناطيسيًا. تم استخدام مقاومات المغناطيس في القرن العشرين الماضي في لوحات مفاتيح بعض أجهزة الكمبيوتر.
إذا كنت تستخدم أجهزة استشعار أخرى ، فاستناداً إلى مرحل التدرج اللوني ، يمكنك بسهولة إنشاء أجهزة مختلفة تمامًا تستجيب للتغيرات في المجال الكهربائي ، لذبذبات الصوت. باستخدام أجهزة استشعار كهرضغطية ، من السهل إنشاء أجهزة استشعار للصدمات والاهتزازات الزلزالية.
من السهل جدًا بمساعدة المقارنين تحويل الإشارة "التناظرية" إلى إشارة "رقمية". يظهر مخطط مماثل في الشكل 10.
الشكل 10. مخطط لتحويل إشارة "تمثيلية" إلى إشارة "رقمية" باستخدام المقارنة
ويبين الشكل 11 نفس الدائرة ، فقط قطبية نبضات الإخراج هي عكس السابقة. يتم تحقيق ذلك ببساطة عن طريق إدراج مدخلات أخرى.
الشكل 11.
تقوم كلتا الدائرتين بتحويل سعة إشارة الدخل إلى عرض نبضة الخرج. غالبًا ما يستخدم هذا التحويل في دوائر إلكترونية مختلفة. بادئ ذي بدء ، في أجهزة القياس ، تبديل إمدادات الطاقة ، مكبرات الصوت الرقمية.
نطاق تردد الأجهزة في حدود 5 ... 200 كيلو هرتز ، وسعة إشارة الدخل في نطاق 2 ... 2.5V. عند استخدام الصمام الثنائي الجرمانيوم ، يبدأ تحويل السعة إلى عرض النبضة من مستوى 80 ... 90mV ، بينما بالنسبة إلى الصمام الثنائي السيليكوني تكون هذه القيمة 250 ... 270mV.
يتم تحديد نطاق تردد التشغيل للجهاز حسب تصنيف المكثفات C1 ، C2. لا يتطلب الجهاز الذي تم تجميعه من أجزاء قابلة للضبط ضبطًا وتحديد عتبة الاستجابة.
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: