קטגוריות: מאמרים מוצגים » אלקטרוניקה מעשית
מספר צפיות: 162,409
הערות לכתבה: 5
מעגלי משווה
איך משווה המתח
בתיאורים רבים, משווים את המשווה למאזני מנוף קונבנציונליים, כמו בבזאר: תקן מונח על קערה אחת - משקולות, והמוכר מתחיל לשים סחורות, כמו תפוחי אדמה, מצד שני. ברגע שמשקל המוצר הופך שווה למשקל המשקולות, ליתר דיוק קצת יותר, הגביע עם המשקולות ממהר להתרומם. השקלול נגמר.
אותו דבר קורה עם המשווה, רק במקרה זה תפקיד המשקולות ממלא על ידי מתח ההתייחסות, וסימן הכניסה משמש כתפוח אדמה. ברגע שמופיעה יחידה לוגית ביציאת המשווה, נחשב כי השוואת המתח התרחשה. זהו עצם ה"קצת יותר ", שבספריות נקרא" רגישות הסף של המשווה ".
בדיקת משווה מתח
חמאונים מתחילים - מהנדסי אלקטרוניקה שואלים לעתים קרובות כיצד לבדוק חלק מסוים. כדי לבדוק את המשווה, אינך צריך להרכיב מעגל מורכב כלשהו. די לחבר מד מתח לפלט המשווה, ולהפעיל מתחים מוסדרים על הכניסות, ולקבוע אם המשווה עובד או לא. וכמובן, זה יהיה טוב מאוד, אם עדיין תזכרו להפעיל כוח על המשווה!
עם זאת, אסור לשכוח שלמשווים רבים יש טרנזיסטור פלט, שבו ממצאי האספן והפולט פשוט "תלויים באוויר", שתוארו במאמר. "משווים אנלוגיים". לפיכך יש לקשור מסקנות אלה בהתאם. כיצד לעשות זאת מוצג באיור 1.
איור 1. תרשים חיבור של משווה
מתח ההתייחסות המתקבל מ- מחלק R2, R3 ממתח אספקה + 5 וולט. כתוצאה מכך מתקבל 2.5 וולט בכניסה הפוכה. נניח כי מחוון הנגד R1 המשתנה נמצא במצב הנמוך ביותר, כלומר המתח עליו הוא 0 וולט. אותו מתח נמצא בכניסה הישירה של המשווה.
אם כעת על ידי סיבוב המנוע של הנגד R1 המשתנה, יש להגדיל בהדרגה את המתח בכניסה הישירה של המשווה, ואז כשמגיעים ל 2.5 וולט, יופיע היגיון 1 ביציאת המשווה, שיפתח את טרנזיסטור הפלט, נורית ה- HL1 תידלק.
אם עכשיו המנוע R1 מסתובב בכיוון של הפחתת המתח, אז ברגע מסוים LED HL1 ללא ספק ייכבה. זה מצביע על פעולתו התקינה של המשווה.
הניסוי יכול להיות מסובך במקצת: מודדים את המתח בכניסה הישירה של המשווה באמצעות מד מתח, וקבעו באיזה מתח הנורית תידלק ואיזה ייצא. ההבדל במתחים אלה יהיה היסטריה של המשווה. אגב, למושווים מסוימים יש סיכה (סיכה) מיוחדת להתאמת ערך ההיסטריה.
כדי לערוך ניסוי כזה, תזדקק למתח מד דיגיטלי שמסוגל "לתפוס" מילי-וולט, נגן זמירה מרובה פניות וכמות רבה של סבלנות למבצע. אם לא די בסבלנות לניסוי כזה, תוכלו לבצע את הפעולות הבאות, וזה הרבה יותר פשוט: החלף את הכניסות הישירות וההפוכות, וסובב את הנגד המשתנה כדי לראות כיצד נורת הלד מתנהגת, כלומר פלט משווה.
איור 1 מציג רק דיאגרמת חסימות, כך שמספרי הפינים אינם מצוינים. בבדיקת משווה אמיתי תצטרך להתמודד עם ה- pinout (pinout) שלו. בשלב הבא, ישקול כמה מזימות מעשיות וניתן תיאור קצר של עבודותיהם.
לעתים קרובות במקרה אחד ישנם מספר משווים, שניים או ארבעה, המאפשרים לך ליצור מכשירים שונים מבלי להתקין שבבים נוספים על הלוח. המשווים יכולים להיות בלתי תלויים זה בזה, אך בחלק מהמקרים יש קשרים פנימיים. כשבב כזה, קחו למשל את המשווה הכפול MAX933.
משווה MAX933
שני משווים "גרים" בדיור אחד במעגל המיקרו. בנוסף למושווים עצמם, יש מקור התייחסות מתח 1.182V מובנה בתוך המעגל המיקרו. באיור זה מוצג בצורה של דיודה זנר, שכבר מחוברת בתוך המיקרו-מעגל: למושווה העליון לכניסה הפוכה, ולתחתית לקו ישר. זה מקל על יצירת משווה רב-דרגתי על פי העקרונות של "ליטל", "נורם", "רבים" (גלאי תת-מתח / מתח). משווים כאלה נקראים חלונות מכיוון שמיקום ה"נורמה "נמצא ב"חלון" בין "מעטים" ל"רבים ".
לימוד תכנית השוואה Multisim
איור 2 מציג את מדידת מתח ההתייחסות המיוצר באמצעות תוכנת ההדמיה Multisim. המדידה מתבצעת במולטימטר XMM2 שמציג 1.182V המתאים במלואו לערך שצוין בגליון הנתונים של המשווה. פין 5 HYST, - התאמת היסטריה, במקרה זה לא משתמשים.
איור 2
באמצעות מתג S1, באפשרותך לקבוע את רמת מתח הקלט, ובבת אחת, על שני המשווים: מתג סגור מספק רמה נמוכה לתשומות (פחות ממתח ההתייחסות) כמוצג באיור 3, מצב פתוח מתאים לרמה גבוהה, - איור 4. מצב תפוקות המשווים מוצג על ידי multimeters XMM1, XMM2.
הערות על הדמויות מיותרות לחלוטין - כדי להבין את ההיגיון של המשווים, מספיק לשקול בזהירות את קריאות המולטימטר ואת מיקום המתג S1. רק צריך להוסיף שאפשר להמליץ על סכמה כזו לבדיקת משווה "ברזל" אמיתי.
איור 3
איור 4
מעגל בדיקת מתח
המעגל של משווה כזה המוצג בגליון הנתונים מוצג באיור 5.
עבור אותות פלט של מתח נמוך (OUTA) ומתאם מתח (OUTB), רמת האות הפעילה נמוכה, מה שמצוין על ידי הדגשת האותות מלמעלה. לפעמים למטרות אלה משתמשים בשלט "-" או "/" מול שם האות. ניתן לכנות אותות אלה אזעקות.
פלט האות POWER GOOD אלמנט לוגיכאשר לשני האזעקות יש רמת יחידה לוגית. האות POWER GOOD הפעיל הוא גבוה.
אם לפחות אחת מהאזעקות נמוכות, האות POWER GOOD ייעלם - הוא גם ייפול. זה מאפשר שוב לוודא שהמעגל הלוגי ועבור רמות נמוכות הוא OR הגיוני.
איור 5. מעגל ההשוואה
מתח הכניסה הנשלט מסופק דרך המחלק R1 ... R3 שערכו של הנגדים מחושב תוך התחשבות בטווח המתחים המבוקרים. נוהל החישוב ניתן, אפילו עם דוגמה, בגליון הנתונים.
כדי להפחית את הפטפוט במהלך המעבר, ערך ההיסטריה מוגדר באמצעות המחלק R4, R5. נגדים אלה מחושבים בעזרת הנוסחאות המוצגות גם בגליון הנתונים. לערכים המצוירים בתרשים, ערך ההיסטריה הוא 50mV.
תוכנית ניהול גיבוי
תוכניות דומות משמשות, למשל, ב- מערכות אזעקה. אלגוריתם הפעולה של סכימות אלה הוא די פשוט. אם מתח החשמל נכשל, מערכת האבטחה עוברת להפעלת הסוללה, וכאשר הרשת משוחזרת, היא שוב פועלת מאספקת החשמל בזמן טעינת הסוללה. כדי ליישם אלגוריתם כזה, יש להעריך לפחות שני גורמים: נוכחות מתח חשמל ומצב הסוללה.
מעגל הבקרה הפונקציונלי מוצג באיור 6.
איור 6. תרשים ניהול כוח הגיבוי בשבב יחיד
המתח המתוקן + 9VDC מועבר דרך הדיודה לווסת המתח שממנו מופעל מכשיר האבטחה. במקרה זה, המחלק R1, R2 הוא חיישן מתח קו, אשר מנוטר על ידי המשווה התחתון עם יציאת OUTA. כאשר יש מתח חשמל ונמצא בתבונה, ביציאת המשווה התחתון, יחידת לוגיקה הפותחת את טרנזיסטור אפקט השדה Q1 דרכו נטענת הסוללה. אותו אות שולט במחוון פעולת הרשת.
במקרה של אובדן או ירידה במתח החשמל, מופיע אפס הגיוני ביציאת המשווה, טרנזיסטור אפקט השדה נסגר, הסוללה מפסיקה לטעון, מחוון פעולת הרשת נכבה או משתנה לצבע אחר. המראה של אות צליל אפשרי גם הוא.
סוללה טעונה דרך דיודה מיתוג מחוברת למייצב והמכשיר ממשיך לעבוד במצב לא מקוון. אך בכדי להגן על הסוללה מפני פריקה מלאה, משווה אחר עוקב אחר מצבה, הראשון לפי התוכנית.
בעוד שהסוללה טרם פרקה, המתח בכניסה הפוכה של המשווה B גבוה מההפניה, ולכן, רמת הפלט של המשווה נמוכה, שתואמת לטעינה הרגילה של המצברים. עם התרחשות הפריקה, מתח המתח במחלקה R3, R4 יורד, וכשהוא יורד מההפניה, נקבע רמה גבוהה ביציאת המשווה, מה שמעיד על סוללה חלשה. לרוב, מצב זה מצוין על ידי הציוץ המעצבן של המכשיר.
מעגל עיכוב זמן
מוצג באיור 7.
איור 7. תרשים של עיכוב זמן על המשווה
התוכנית עובדת כדלקמן. בלחיצה על כפתור ה- MOMENTARY SWITCH, הקבל C נטען למתח של מקור הכוח. זה מוביל לעובדה שהמתח בכניסה IN + הופך גבוה יותר ממתח ההתייחסות בכניסה IN-. לכן, הפלט OUT מוגדר לרמה גבוהה.
לאחר שחרור הכפתור, הקבל מתחיל לפרוק דרך הנגד R, וכאשר המתח עליו, ולכן, בכניסה IN + יורד מתחת למתח ההתייחסות בכניסה IN-, רמת הפלט של המשווה OUT תהיה נמוכה. כשאתה לוחץ על הכפתור, הכל חוזר שוב.
מתח ההתייחסות בכניסה IN- מוגדר באמצעות מחלק של שלושה נגדים ועם הערכים המצוינים בתרשים הוא 100mV. אותו מחלק קובע את ההיסטרזה של המשווה (HYST) בטווח של 50mV. לפיכך, הקבל C מוזרק למתח של 100 - 50 = 50 mV.
הצריכה הנוכחית של המכשיר עצמו קטנה, לא יותר מ- 35 מיקרו-אמפר, ואילו זרם הפלט יכול להגיע ל -40 mA.
עיכוב הזמן מחושב על ידי הנוסחה R * C * 4.6 שניות. דוגמה לכך היא החישוב עם הנתונים הבאים: 2M & # 937; * 10μF * 4.6 = 92 שניות. אם ההתנגדות מסומנת במגה-מגהם, הקיבול הוא במיקרו-פארדות, ואז התוצאה מתקבלת תוך שניות. אבל זו רק תוצאה מחושבת. הזמן בפועל יהיה תלוי במתח של מקור הכוח ובאיכות הקבל, בזרם הדליפה שלו.
כמה מעגלי משווה פשוטים
הבסיס למעגלים, אשר ישקול בהמשך, הוא ממסר מעבר צבע, מעגל המגיב לא לנוכחות של כל אות, אלא לקצב שינויו. אחד החיישנים האלה הוא ממסר תמונותשהתרשים שלה מוצג באיור 8.
איור 8. תרשים של ממסר התמונות על המשווה
אות הקלט מתקבל מהמחלק שנוצר על ידי הנגד R1 והפוטודיוד VD3. הנקודה המשותפת של המחלק הזה דרך הדיודות VD1 ו- VD2 קשורה לכניסה הישירה וההפוכה של המשווה DA1. כך מסתבר שלכניסות הישירות וההפוכות יש אותו מתח, כלומר אין הבדל בין המתחים בכניסות. כאשר מצב זה נמצא בכניסות, הרגישות של המשווה קרובה למקסימום.
כדי לשנות את מצב המשווה, נדרש הפרש המתח בכניסות ביחידות של מיליוולט. זה בערך איך לדחוף את האצבע הקטנה שלך אל התהום התלויה על שפת אבן. בינתיים קיים אפס הגיוני בפלט של המשווה.
אם התאורה משתנה לפתע, המתח על הפוטודיוד משתנה גם הוא, נניח שהוא גדל. נראה כי יחד עם זאת המתח בשתי כניסותיו של המשווה ישתנה, ומיד. לפיכך, הפרש המתח הרצוי בכניסות לא יעבוד, ולכן, מצב יציאת המשווה לא ישתנה.
כל זה יהיה כך, אם לא תשימו לב לקבלים C1 והנגד R3. הודות למעגל RC זה, המתח בכניסה הפוכה של המשווה יגדל באיחור מסוים ביחס לכניסה הישירה. לזמן העיכוב, המתח בכניסה הישירה יהיה גדול יותר מאשר בהיפוך. כתוצאה מכך תופיע יחידה לוגית ביציאת המשווה. יחידה זו לא תוחזק לאורך זמן, רק לזמן העיכוב בגלל שרשרת ה- RC.
ממסר תמונות דומה משמש במקרים בהם התאורה משתנה די מהר. לדוגמה, במכשירי אבטחה או חיישנים של מוצרים מוגמרים על מסועים, המכשיר יגיב להפרעה של שטף האור. אפשרות נוספת היא כתוספת למערכת מעקב הווידיאו. אם אתה מכוון את חיישן הצילום למסך המסך, הוא יגלה שינוי בהירות ויפעיל, למשל, אות שמע, שימשוך את תשומת ליבו של המפעיל.
זה מאוד פשוט להפוך את ממסר הצילום הנחשב לחיישן לשינוי טמפרטורה, למשל גילוי אש. לשם כך, פשוט החליפו את הפוטודיוד בתרמיסטור. במקרה זה, ערכו של הנגד R1 חייב להיות שווה לערך של התרמיסטור (המצוין בדרך כלל לטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס). תרשים של חיישן זה מוצג באיור 9.
איור 9. תרשים של חיישן מדידת טמפרטורה על משווה
העיקרון והמשמעות של היצירה זהים לחלוטין לזה של חיישן הצילום שתואר לעיל. אבל עיצוב זה מראה גם את מכשיר הפלט הפשוט ביותר - זהו התיריסטור VS1 והממסר K1. כאשר מופעל המשווה, נפתח התיריסטור VS1, שמפעיל את ממסר K1.
מכיוון שהתיריסטור במקרה זה עובד במעגל זרם ישיר, גם כאשר דופק הבקרה מהמצווה מסתיים, התיריסטור יישאר פתוח, והממסר K1 נדלק. כדי לכבות את המסר, תצטרך ללחוץ על כפתור SB1 או פשוט לכבות את המעגל כולו.
במקום תרמיסטור, אתה יכול להשתמש במגנטוריסטיסטור, למשל SM-1, המגיב לשדה מגנטי. ואז אתה מקבל ממסר שיפוע רגיש מגנטית. מנגנוני מגנט במאה ה- XX האחרונה שימשו במקלדות של מחשבים מסוימים.
אם אתה משתמש בחיישנים אחרים, אז על בסיס ממסר מעבר צבע אתה יכול בקלות ליצור מכשירים שונים לחלוטין המגיבים לשינויים בשדה החשמלי, לתנודות קול. באמצעות חיישנים פיזואלקטריים קל ליצור חיישני זעזוע ותנודות סייסמיות.
זה די פשוט בעזרת משווים להמיר את האות "האנלוגי" לאות "דיגיטלית". סכמה דומה מוצגת באיור 10.
איור 10. תרשים להמרת אות "אנלוגי" לאות "דיגיטלי" באמצעות משווה
איור 11 מציג את אותו מעגל, רק הקוטביות של פולסי הפלט היא הפוכה לקודמת. זה מושג פשוט על ידי הכללת תשומות אחרות.
איור 11.
שני המעגלים ממירים את המשרעת של אות הקלט לרוחב דופק הפלט. המרה כזו משמשת לרוב במעגלים אלקטרוניים שונים. קודם כל, במכשירי מדידה, ספקי כוח מיתוגיים, מגברים דיגיטליים.
טווח התדרים של המכשירים הוא בטווח של 5 ... 200KHz, משרעת האות הקלט בטווח של 2 ... 2.5V. בעת שימוש בדיודה גרמניום, המרת המשרעת לרוחב הדופק מתחילה מהרמה של 80 ... 90mV, ואילו עבור דיודה סיליקון ערך זה הוא 250 ... 270mV.
פס התדרים ההפעלה של המכשיר נקבע על ידי הדירוגים של קבלים C1, C2. התקן המורכב מחלקים הניתנים לשירות אינו מצריך התאמה וקביעת סף תגובה.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: