Компаратор принцип работы
Компаратор – это устройство, предназначенное для сравнения каких-либо величин (от лат. comparare – «сравнивать»). Является операционным усилителем с большим коэффициентом умножения. Имеет входы: прямой и инверсный. При необходимости опорный сигнал может быть подключен к любому из них.
- Как работает компаратор?
- Применение компаратора
- Принцип действия аналогового компаратора
- Особенности цифрового компаратора
- Компаратор-микросхема
- Компаратор на операционном усилителе
- Пример практического применения компаратора
- Компараторы массы: понятие
- Типы компараторов
Как работает компаратор?
На один из входов подается постоянный сигнал, который называется опорным. Он используется как образец для сравнения. Ко второму поступает испытуемый сигнал. На выходе стоит транзистор, меняющий свое состояние в зависимости от условий:
- Напряжение прямого входа выше инверсного – транзистор открыт.
- Напряжение инверсного входа выше прямого – закрыт.
Соответственно, выходное напряжение меняется скачком от минимума до максимума, или наоборот.
Применение компаратора
Используются в схемах измерения электрических сигналов и в аналогово-цифровых преобразователях. В логических цепях работают элементы «или» и «не», также являющиеся компараторами. Соответственно, использование этого компонента не ограничивается конкретными примерами, поскольку он применяется повсеместно.
Стоит отметить, что устройство сравнения можно сделать из любого операционного усилителя, но не наоборот. Коэффициент усиления компаратора достаточно высок. Соответственно, его входы очень чувствительны к разнице напряжений между ними. Расхождение в несколько милливольт значительно изменяет напряжение выхода.
Таким образом, компаратор позволяет наблюдать минимальные колебания уровней входных напряжений. Это делает его незаменимым элементом схем сравнения и измерительных приборов высокой точности:
- индикаторы уровня входящего сигнала;
- металлоискатели;
- микро- и милливольтметры;
- детекторы электромагнитных излучений;
- лабораторные датчики;
- компараторы массы;
- газоанализаторы.
Принцип действия аналогового компаратора
Аналоговый компаратор сравнивает непрерывные сигналы – входной измеряемый и входной опорный. При медленном изменении входного сигнала, происходит многократное переключение компаратора за малый отрезок времени. Такое явление называют «электронным дребезгом». Его наличие значительно снижает эффективность сравнения. Поскольку часто повторяющиеся смены состояния выхода, вводят оконечный транзистор в состояние насыщения.
Для уменьшения эффекта «электронного дребезга», в схему вводят ПОС – положительную обратную связь. Она обеспечивает гистерезис – небольшую разницу между уровнем напряжения включения и отключения. Некоторые компараторы имеют встроенную ПОС, что уменьшает количество дополнительных элементов построения конструкции.
Особенности цифрового компаратора
Цифровой компаратор – это однобитный аналогово-цифровой преобразователь. Напряжение выхода представляет либо логический «0», либо «1». На вход может быть подан как аналоговый, так и цифровой сигнал. Устройство используется в качестве формирователя импульсов для сопряжения схем датчиков и устройств отображения. Может применяться для анализа спектра звукового или светового сигнала. Компаратор – это также логические элементы «или» и «не», используемые в вычислительной технике.
Теоретически при незначительно малых колебаниях уровня входного сигнала, может возникать состояние неопределенности выхода. На практике равенство измеряемого и опорного напряжений не наступает. Поскольку компаратор имеет ограниченный коэффициент усиления или положительную обратную связь.
Компаратор-микросхема
Промышленность выпускает компараторы в виде интегральных схем. Их использование позволяет создавать компактные приборы, с минимумом навесных элементов. Также преимущество малогабаритных деталей в незначительной длине соединительных проводников. В условиях повышенного электромагнитного излучения они являются приемными антеннами для всевозможных электрических помех.
Компаратор на операционном усилителе
У компараторов есть немалое сходство с операционными усилителями:
- коэффициент усиления;
- входное сопротивление;
- значение входных токов;
- состояние насыщения.
Пример практического применения компаратора
На принципиальной схеме представлен датчик освещенности.
Опорное напряжение задается резисторами RV1 и R2. При этом, RV1 служит регулятором чувствительности конструкции. Индикация реализована на светодиоде D1. Датчиком является элемент LDR1, который меняет омическое сопротивление в зависимости от освещенности. Собственно компаратор представлен операционным усилителем LM324. Это простое устройство демонстрирует то, как работает компаратор на практике.
Компараторы массы: понятие
Компаратор массы это устройство, предназначенное для уточнения разности значений массы гирь при контроле стандартов массы и веса, а также, для прецизионного взвешивания. Наиболее точные компараторы массы способны взвесить любой образец и сравнить его с иным, подобным ему. Происходит это на уровне атомов. Необходимость в таких устройствах возникает по причине несовершенства эталонных образцов мер веса и объема жидкости.
Типы компараторов
– компаратор для сравнения разнополярных сигналов;
– компаратор для сравнения однополярных сигналов.
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:Проголосовавших: 20 чел.
Средний рейтинг: 4.1 из 5.
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
Что такое компаратор | Типы компараторов
Важный момент
1Что такое компаратор?
Компаратор — это точный инструмент, который используется для сравнения размеров данного компонента заготовки с фактическим эталоном. Доступны различные типы сравнений.
Типы компараторовТакже прочтите: Что формируется | Виды формовки | Процесс формовки в производстве | Процессы обработки металлов давлением | Формовочные операции
В зависимости от метода увеличения компараторы классифицируются следующим образом:
- Механический компаратор
- Механико-оптический компаратор
- Герконовый компаратор
- Электрическо-электронный компаратор
- Пневматический компаратор
#1. Механический компараторТакже прочитайте: Что такое система зажигания от магнето | Как работает система зажигания | Как работает магнето | Что делает магнето | Система зажигания магнето
- Механический компаратор использует механические средства для получения увеличения, например, рычаги, зубчатые передачи и т. д.
- Его конструкция требует высокого мастерства и точности.
- Увеличение механического компаратора варьируется от 250 до 1000.
#2. Механическо-оптический компараторТакже прочтите: Что такое Болилер? | Типы котлов | Паровой котел | Как работает котел | Работа котла | Схема котлов | Как работает паровой котел
- В механических, оптических компараторах малые перемещения измерительного плунжера сначала усиливаются механической системой, состоящей из перфорированных рычагов.
- Усиленный механический механизм дополняется простой оптической системой, включающей проецирование изображения.
- Общая используемая схема такова, что механическая система заставляет рефлектор самолета наклоняться вокруг оси, а изображение индекса проецируется на шкалу на внутреннем экране из матового стекла.
- Оптическое увеличение обеспечивает высокий уровень точности измерения за счет отсутствия подвижных элементов и лучшей износостойкости.
#3. Герконовый компараторТакже прочтите: Разница между ортогональной и наклонной резкой | Ортогональная обработка
- Устройство, используемое для измерения линейного перемещения шпинделя с помощью язычкового механизма, известно как герконовый механический компаратор.
- Это устройство для увеличения низкой скорости шпинделя.
Детали конструкции:Читайте также: Что такое вагранка? | Конструкция вагранки । Строительство купола | Назначение купола | Принцип работы вагранки: | Преимущества вагранки | Недостатки вагранки | Применение вагранки
- Пластинчатый механизм представляет собой устройство без трения для увеличения низкой скорости вращения шпинделя.
- Состоит из неподвижного блока «А», жестко закрепленного на корпусе головки датчика.
- Плавающий блок «B» несет измерительную ось.
- Плавающий блок также горизонтально присоединен к блоку, определенному `C` .
- К каждому блоку прикреплен вертикальный язычок, в котором верхние концы соединены вместе.
- Эти вертикальные считывания обозначены буквой «D» на рис.
- К этому соединению прикреплен указатель.
Также прочтите: Что такое сигма-компаратор | Конструкция сигма-компаратора | Применение сигма-компаратора | Преимущества сигма-компаратора | Недостатки сигма-компаратора
- Работа этих компараторов зависит от схемы моста Уитстона. В округе Колумбия
- Происходит изменение баланса электрических сопротивлений в каждом плече цепи, мост — смещение якоря относительно плеча под действием измерительного райдера.
- После того, как мост нарушил равновесие, его измеряют гальванометром. Всадник читается в единицах линейного перемещения.
Эта схема питается от батареи.
- Мост Для равновесия соотношение резисторов в двух плечах должно быть одинаковым.
- Если на мост подается переменный ток, наряду с сопротивлением необходимо также учитывать индуктивность и емкость Оружия.
- В реальных измерительных приборах одна индукционная головка состоит из пары катушек в измерительной головке прибора.
- Якорь создает различия в этом типе. Индукция пары катушек, образующих переменный ток одноручного моста.
- Рычаг удерживает якорь и показатель зависит от положения относительного смещения катушки якоря Для катушки. Другие уточнения в качестве электрического устройства AL метод регулировки нуля и A.
- Переключатель для изменения увеличения.
- Величина дисбаланса из-за коревого движения — показано и показано на линейной шкале.
- В этой системе возможно увеличение порядка 30 000 раз. Обычно используемое оборудование избирается электричеством.
Также прочтите: Механизм определения регулятора | Определение Изохронный | Уравнение скорости | Портер Губернатор Работает | Портер Губернатор Строительство
#5.

- Компаратор — это устройство, используемое для измерения амплитуды данного компонента путем сравнения его с фактическим рабочим эталоном.
- Пневматика означает, что воздух используется для увеличения измеряемых величин по сравнению с воздухом и пневматикой.
- Пневматические компараторы работают по тому принципу, что при нахождении струи воздуха в непосредственной близости от поверхности поток воздуха из струи ограничивается, что изменяет давление воздуха в системе подачи струи.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Электрический компаратор
В электронике компаратор — это устройство, которое сравнивает два напряжения или тока и выдает цифровой сигнал, указывающий, какое из них больше. Он имеет две аналоговые входные клеммы и один двоичный цифровой выход.
Компараторы в метрологии
Компараторы подразделяются на различные виды, такие как электронные, электрические, механические, оптические, сигма, цифровые и пневматические компараторы, которые используются в различных приложениях. … Компаратор в основном разработан без обратной связи для конфигурации без обратной связи.
Измерительные компараторы
Оптический компаратор представляет собой измерительный инструмент, используемый для проверки и измерения размеров небольших промышленных деталей. Изображения детали увеличиваются с помощью источников освещения, линз и зеркал для выполнения двумерных измерений.
Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!
Рекомендуем прочитать –
- Как работают тормоза самолета | Как работают тормоза самолета | Тормозная конструкция | Тормоза самолета
- Ланкаширский котел | Схема Ланкаширского котла | Принцип работы парового котла | Детали и функции парового котла
- Что формируется | Виды формовки | Процесс формовки в производстве | Процессы обработки металлов давлением | Формовочные операции
- Что такое котел? | Типы котлов | Паровой котел | Как работает котел | Работа котла | Схема котлов | Как работает паровой котел
- Что такое сигма-компаратор | Конструкция сигма-компаратора | Применение сигма-компаратора | Преимущества сигма-компаратора | Недостатки сигма-компаратора
: Введение в компараторы
Электроника сегодня является одной из самых разнообразных тем. Есть чему поучиться, будь то хобби или карьера. Почти все сегодня электронное; сюда входят как простые бытовые приборы, так и промышленное оборудование.
Если вы использовали схему детектора или схему делителя, скорее всего, вы столкнулись с компаратором. Поэтому, чтобы дать вам лучшее понимание предмета, давайте копнем глубже. Вот простое введение в компараторы.
Что такое компаратор?
Микросхемы компараторов
Источник: Wikimedia Commons
Компаратор — это простое устройство, которое сравнивает различные напряжения и токи. Следовательно, он имеет две клеммы ввода аналоговых сигналов. Как правило, они включают в себя V+ и V- и одно напряжение двоичного цифрового выходного сигнала, зарегистрированное как V0. Таким образом, компараторы идеально подходят для обнаружения сравнительных измерений напряжений и токов. Таким образом, компараторы идеально подходят для обнаружения сравнительных измерений напряжений и токов.
Впоследствии, в каждом компараторе есть схема дифференциального усилителя с высоким коэффициентом усиления. По этой причине схема усилителя есть в большинстве устройств. Он измеряет и оцифровывает аналоговые входные напряжения. Например, генераторы релаксации, а также аналого-цифровые преобразователи (АЦП).
При расчете выходного сигнала компаратора вы будете использовать это уравнение.
Также компаратор имеет пять основных параметров. Это:
- Напряжение гистерезиса
- Ток смещения
- Супермощные качели
- Напряжение сток-исток
- Время задержки выхода
Принцип работы
Принцип работы компаратора
Источник: Wikipedia В результате напряжения или токи являются входными сигналами компаратора. Как только все входы совпадают, электронная схема компаратора сравнивает их и выводит.
Следовательно, на выходе либо 1, либо 0. Прежде всего, 1 указывает на напряжение в цепи положительной обратной связи (высокий уровень). 0, с другой стороны, показывает отрицательную обратную связь (низкий уровень). Вы можете выбрать схему операционного усилителя, чтобы заменить компаратор. Однако операционный усилитель не имеет отрицательной обратной связи.
Учитывая это, коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи выше, чем у компаратора. Следовательно, он может обрабатывать входы только с минимальным дифференциальным входным напряжением.
Таким образом, принцип работы компаратора заключается в преобразовании электрических сигналов.
ИС компаратора
Здесь представлен обзор широкого спектра ИС компаратора, доступных сегодня на рынке. Эти микросхемы включают:
- LM324
- ЛМ358
- UA741
- TL081\2\3\4
- OP07
- ОП27
Кроме того, эти микросхемы относятся к разным категориям. Например, сигма, оптические, электронные, пневматические, цифровые, механические и электрические. В результате различные типы ИС компараторов представляют собой различные области применения.
Как построить схему компаратора напряжения с помощью IC 741
Операционный усилитель
Источник: Wikipedia.
Обычно компаратор напряжения представляет собой схему, сравнивающую входные сигналы опорного напряжения. Кроме того, его базовый блок образует схему генерации несинусоидальной волны.
По большей части компараторы представляют собой простые интерфейсы между аналоговыми и цифровыми схемами. Они также используются в схемах преобразования и генерации сигналов. Кроме того, компараторы напряжения бывают разных форм.
- Однопредельные компараторы
- Компараторы диапазонов напряжения с гистерезисом
- Двухпороговые компараторы
- Компараторы напряжения с тремя состояниями
Требования
Фоторезистор
Источник: Wikimedia Commons
- Резистор 33 кОм
- Резистор 330 Ом
- Потенциометр 10 кОм
- LM741 Операционный усилитель
- Светоизлучающий диод
- Батарейки постоянного тока типа ААА
Распиновка LM741
Распиновка LM741
Процесс подключения LM741 к схеме компаратора
Схема операционного усилителя
Прежде чем начать, необходимо подключить LM741 к схеме. Для начала поместите +15 В постоянного тока на контакт 7, а -15 В постоянного тока на контакт 4. Обязательно сделайте это, чтобы операционный усилитель имел мощность смещения для усиления.
Уравнения схемы
После подключения микросхемы к схеме выходное напряжение равно:
с ростом усилителя вам нужно использовать только более значительное значение резистора Rf. Однако, если вы собираетесь уменьшить платеж, вы должны использовать более низкое значение сопротивления для Rf. Калькуляторы операционных усилителей имеют большое значение для получения точных значений.
Схема
Вот принципиальная схема ночника.
Полная схема усилителя ночного освещения
На приведенной выше схеме операционный усилитель питается от напряжения 5 вольт; это терминал V+. Наконец, входная клемма V подключается к земле. Следовательно, эти два входа являются инвертирующими и неинвертирующими. И, наконец, делитель напряжения подключается к неинвертирующему входу.
По этой причине входное напряжение может меняться в зависимости от уровня окружающего освещения. Все это происходит при настройке потенциометра. Впоследствии изменение продемонстрирует изменение напряжения.
После завершения калибровки схемы эксперимент готов к работе.
Разбивка эксперимента
На свету сопротивление фоторезистора меньше установленного значения 33 кОм. В результате положительное выходное напряжение поступает на 33 кОм вместо фоторезистора. Во время этой фазы напряжение на неинвертирующей клемме меньше, чем на инвертирующей клемме. Следовательно, светоизлучающий диод не включается.
Однако в условиях отсутствия или слабого освещения происходит обратное. Потенциометр имеет большее сопротивление напряжению по сравнению с исходными 33 кОм.
Следовательно, большее напряжение и переменный ток будут протекать через него, а не через резистор 33 кОм. Для этого напряжение на неинвертирующей клемме больше, чем на инвертирующей клемме.