Реле времени на компараторе LM393

Компаратор это усилитель с инвертирующим и неинвертирующим входами и цифровым выходом. Компаратор (от английского compare — сравнивать) делает сравнение напряжений на входах. На неинвертирующий(+) вход подается опорное напряжение, формируемое делителем напряжения, а на инвертирующий(-) вход поступает изменяющееся напряжение. Если напряжение на инвертирующем(-) входе станет равным или превысит опорное, на выходе компаратора появиться сигнал логической единицы.

Микросхема lm393 содержит 2 компаратора, а lm339 4 компаратора в одном корпусе.

Распиновка микросхемы lm393

Питание компаратора lm393 однополярное от 2 до 36В, либо двуполярное от +-1 до +-18В. Выходной какскад с открытым коллектором, максимальный выходной ток до 20мА.

Схема реле времени на компараторе:

Подаем на схему питание. Резисторы R2, R3 формируют опорное напряжение равное 40% от напряжения питания. Оно будет чуть меньше, так как выходной транзистор компаратора открыт и резистор обратной связи R4 оказывается подключен параллельно резистору R3. На инвертирующем входе будет напряжение близкое к напряжению питания и по мере заряда конденсатора C1, оно будет уменьшаться. Когда оно станет меньше напряжения на неинвертирующем входе(примерно 4,5В) выходной транзистор компаратора закроется, резистор R4 теперь не соединен параллельно с R3, поэтому опорное напряжение увеличится на 0,27В тем самым обеспечивая гистерезис. То есть если теперь напряжение на конденсаторе начнет падать, то ему нужно будет упасть на те самые 0,27В чтобы опять переключить компаратор.

Для нахождения гистерезиса нужно пересчитать напряжение делителя для случая когда R3 и R4 соединены параллельно. Сопротивление двух резисторов соединенных параллельно находится по формуле:

R = 1 / (1/R3 + 1/R4 ) = 1 / (1/100кОм + 1/1000кОм) = 90,9кОм

Теперь пересчитываем напряжение делителя R2R3, взяв вместо R3 90,9кОм:

U1 = Uпит. * [ R3 / (R2 + R3) ] = 12 * [ 90,9 / (150 + 90,9) ] = 12 * 0,377 = 4,53В

Напряжение делителя R2R3 без резистора R4:

U2 = Uпит. * [ R3 / (R2 + R3) ] = 12 * [ 100 / (150 + 100) ] = 12 * 0,4 = 4,8В

Гистерезис будет равен разнице полученных напряжений:

H = U2 — U1 = 4,8 — 4,53 = 0,27В

Если нужно чтобы светодиод наоборот зажигался через определенное время, то нужно поменять местами C1 и R1, а также резисторы R2 и R3:

При кратковременном отключении питания отсчет времени начинается не с начала, так как конденсатор разряжается долго. Ускорить разряд конденсатора можно добавив диод:

Теперь при отключении питания конденсатор разряжается питая схему. В основном ток проходит через светодиод. Добавим еще один диод, чтобы конденсатор не питал компаратор:

Теперь светодиод при отключении питания не горит, но разряд конденсатора идет значительно медленнее через резисторы R2, R3.

Реле времени на триггере Шмитта
Реле времени на КМОП-инверторах
Программируемый таймер CD4541
Реле времени и фотореле на таймере NE555

Ignat Romanov @ romanovignatiy259@gmail.com

Зачем нужен цифровой и аналоговый компаратор

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.

Читайте так же:

Средство от ржавчины на металле авто

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.

Читайте так же:

Точило для заточки цепей бензопил

Купить готовый компаратор можно в любом магазине радиотехнических приборов и электротехники. Цена прибора варьируется в зависимости от его назначения и количества каналов.

Компараторы, как они работают.

Компаратор — это операционный усилитель без обратной связи с большим коэффициентом усиления.
Поэтому, если подать на один его вход (например инверсный) какой то постоянный уровень опорного напряжения, а на другой вход (прямой) изменяющийся сигнал — выходное напряжение у него изменится скачком, от минимального до максимального в тот момент, когда уровень входного сигнала превысит уровень сигнала опорного напряжения, установленного на другом входе, и наоборот.

Компараторы имеют два входа, прямой и инверсный, и в зависимости от желаемого результата, опорное и сравниваемое напряжения, могут подключаться к любому входу.
Если входное напряжение на прямом входе, превысит напряжение инверсного входа, выходной транзистор компаратора открывается, если станет ниже — закрывается. То есть компаратор сравнивает напряжения.
Вот мы и подошли к сути основного назначения компаратора — сравнивать между собой два напряжения (сигнала), и выдавать на выходе напряжение (сигнал) в том случае, когда сигнал на одном входе, стал больше или меньше уровня, установленного опорным напряжением другого входа.
На компараторах можно собирать различные устройства, такие как терморегуляторы, стабилизаторы, различные устройства автоматики — используя для изменения входного сигнала различные датчики, такие как, терморезисторы, фоторезисторы, индикаторы влажности и т.д. и т.п.
Выходные каскады компараторов рассчитаны таким образом, чтобы их выходное напряжение соответствовало бы входному логическому уровню многих цифровых микросхем, поэтому их ещё могу называть формирователями.
В принципе на любом операционном усилителе можно построить компаратор (но не наоборот).
Рассмотрим самый распространённый компаратор К554СА3, (зарубежные аналоги LM-111, LM-211, LM-311).
На выходе этого компаратора включен транзистор с открытыми коллектором и эмиттером, и в зависимости от необходимого результата на выходе, его можно подключать по схеме с общим эмиттером или эмиттерным повторителем.
Схема включения компаратора для одно-полярного питания изображена на рисунке 1, для двух-полярного питания на рисунке 2.

Рисунок 1.
Схема включения компаратора в одно-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.
Напряжение питания +5 вольт указано для уровня логики ТТЛ микросхем.

Для согласования выхода с логическими уровнями КМОП микросхем, напряжение питания соответственно может быть 9-15 вольт.

Рисунок 2.
Схема включения компаратора в двух-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.

В качестве нагрузки компаратора можно использовать любую нагрузку с током потребления не более 50 мА. Это могут быть непосредственно обмотки реле, резисторы, светодиоды индикации и оптронов исполнительных устройств, с ограничивающими ток резисторами. Индуктивные нагрузки желательно шунтировать диодами от обратного выброса напряжения.
Напряжение питания компаратора может быть 5 — 36 вольт одно-полярного (или сумма двух-полярного) напряжения.

Процессы переключения компараторов.

Если входной сигнал будет изменяться очень медленно, то при достижении уровня входного сигнала опорному, выход компаратора может многократно с большой частотой менять свое состояние под действием незначительных помех (так называемый "дребезг").
Для устранения этого явления в схему компаратора вводят положительную обратную связь (ПОС), которая обеспечивает характеристике компаратора небольшой гистерезис, то есть небольшую разницу между входными напряжениями включения и отключения компаратора. Некоторые типы компараторов уже имеют встроенную, упомянутую выше ПОС.
Её можно так же ввести в схему компаратора при необходимости, например, как изображено на рисунке ниже.

Рисунок 3.
Схема включения в компаратор ПОС (гистерезиса).

На рисунке 3 приведена схема включения компаратора с открытым коллектором на выходе, переходная характеристика которой имеет гистерезис (рис. 3б).
Пороговые напряжения для этой схемы определяются по формулам;

Хотя гистерезис вносит небольшую задержку в переключении компаратора, но благодаря ему, существенно уменьшается или даже устраняется полностью "дребезг" выходного напряжения.

Для того, кто желает более полного и подробного знакомства с компараторами, рекомендую прочитать статью Б. Успенского в ВРЛ № 97 стр.49.

Помогите отремонтировать К-лайн адаптер.

Нужна помощь. Короче говоря У меня есть Китайский К лайн адаптер. VAG COM409 в синем корпусе. Сначала у него выгорело две детали обведено на фото и означено — №1. Я впаял новые и все заработало. А потом через некоторое время он перестал работать. Те детали что я паял на месте (не сгоревшие) но сильно начала греться микросхема, на рисунку — означено №2. Нагревается за секунды, можно сигарету прикуривать. Что может быть?

Читайте так же:

Плотность стали aisi 430

Comments 58

Как-то спалил 3 почти таких же адаптера.
Причина простая: в переходнике OBD — Audi были перепутаны плюс и минус…
Полетела микросхема LM339, заменил, все вроде работает нормально…

Я его раз перепаял, он снова сгорел, выбросил и купил более качественный прибор.

Микросхема прямо сгорела? Это было видно? А то такой же адаптер перестал реагировать. Приемник работает, а передачик по ходу нет.

если микросхема сильно нагревается, то вероятнее всего, питание для нее идет завышенное. надо сделать замер напряжения питания, которое на ножках миксросхемы. если оно больше 5 вольт — искать проблему в стабилизаторе.

Спасибо за совет.

да было бы за что )

зы. как оказалось, такой совет уже звучал. надо было коменты сначала прочитать, а потом советы раздавать ), дабы не повторяться

спасибо что отозвались 🙂

нет там стабилизатора. FT232 питается напрямую от USB. 12V с автомобиля до неё не доходят ни в каком виде — ни через стабилизатор, никак.

т.е, она по входу померла, получается.
ну тогда замена ей светит

Не спеши менять, проверить надо элементы Q1…Q7 (если в них "пробой" (читай замыкание), иначе весьма возможен повторный выход из строя этой микросхемки. И даже самая мелкая перемычка (сопля) из припоя может выжечь микросхему.

так то не мне. это автору )

У меня такой адаптер сдох при обновлении ПО

Там возле микрухи отсутствующий элемент D1 по виду площадок он там был, может ошибаюсь или это концы перемычки.

похоже, что там диод с противоположной стороны установлен

а так я бы туда с завода впаял бы 1N4148, без ножек…

это фото не моего адаптера, я завтра скину фото своего.

Проверьте питание на микросхеме, если греется большое или …

А какие именно детали понижают питание. На этой схеме. Ткните пожалуйста.

ищите датыш по ней

LM239 vs LM339

I am working on designing a circuit using an lm339 and an analog temperature sensor to activate a fan on either high or low speed, I have pretty much all of the details worked out to my satisfaction based on circuits I have found on here and other places on the internet, but when I started putting together my parts list to make an order I noticed that the LM339 is only rated from 0-70*C. Since this device will be installed in a car it will frequently be exposed to temperatures below this, and maybe above this as well (although it will be located in the cabin so it won’t get as hot). Searching around I see the datasheet for the 139/239/339 indicates the LM239 will meet the temperature range requirements I have but I can’t find any difference in the specifications between the LM239 and LM339 except the temperature range. Is there any other difference between the 2 parts except for this?

Thanks in advance for any help!

bountyhunter

Читайте так же:

Перила для лестницы в частном доме фото

Thanks in advance for any help!

The die and processing are identical, it’s the testing that separates them.

The IC makers do what is called correlation testing so they can predict performance at temp extremes. The higher temp versions hold their specs tighter at room temp so they know they will meet the data sheet specs at the wider temp limits. They test the parts in sequence: run the tester with the tight limits and bin those out for marking as the higher grade parts, then retest what failed to see if they make the looser limits.

NOTE: the demand for the higher grade (EXPENSIVE) parts is always low so they may not need them sometimes. In those cases they just screen to the wide limits and label everything 339 so that in a lot of 339 parts, there may be a bunch of 239 parts. It’s complicated.

bountyhunter

Note those are typically ambient temp specs. I doubt you could go higher, but maybe a shade lower.

I would be very surprised if the performance changed much in the small drop below 0C.

zero10

Thanks so much for the insight, I was worried there was some subtle difference I didn’t catch in the data sheets between the two and it would affect my application. Since winters here can get to -40*C on occasion I think it is imperative that I move to the LM239A instead of the LM339A. The reason for this being that if the LM339A misbehaved in a way that triggered the fans to run they may experience a mechanical failure at -40*C or draw too much current and blow fuses, or who knows. Better safe than sorry

Interesting thought that there might be some LM239 mixed in with the LM339. The scientist inside of me wants to buy some LM339 and subject them to very cold weather testing right beside some LM239. but then I think my wife would get upset if she found out I was going to do these things inside our freezer, so maybe I should not do that

MrChips

If your specifications is to operate to -40C there is no alternative but to test down to at least -45C or -55C.

btw, you may want to consider getting LM139, not LM239.

ramancini8

I don’t know what specs you are worried about at low temp, so my answer is limited. I would build a small test fixture that would easily and quickly let me evaluate the parameters of interest, put the fixture (with an IC) in a freezer, let it soak for a while, pull it out and test it. If it tests good you have one IC you need; repeat for more ICs.

Look carefully at the cost of LM1XX ICs because they were meant for military use, and although the temp specs are better, they require a lot of mil documentation you may not want to pay for.

zero10

Unfortunately I don’t have any way to test at temperatures that low. I can get to about -35*C easily, but much past that is difficult. I also noticed the LM139 is significantly (6-7x) more expensive than the LM239. I am mostly worried about the comparator making mistakes and turning the fans on all the time or something like that. If the set points simply drift a little bit that probably isn’t a big deal since there is a significant safety margin built into the set points and the other components.

I’ll pick up a couple LM239s and test them in my freezer at -38*C and see how it performs, that is already 13*C outside of the specified range so it should give a valid indication of any troubles I might find.

Thanks again for all the advice

MrChips

LM339N 0 — 70C $0.53
LM239N -40 — 105C $0.49
LM139N -55 — 125C $2.31

Which would you choose if your low temperature range is -40C ?

Читайте так же:

Насос постоянного давления воды

ErnieM

I wouldn’t be adverse to choosing a component rated for -40 if -40 is my low point. self heating would help keep me on the safe side.

Thus I would choose a LM2901N which I can get for .52 in single quantities. It’s a pin-for-pin replacement for the ‘339, rated -40 to +125.

bountyhunter

Georacer

Since you mentioned that the device will be installed in a car, I am compelled to ask you what will be the purpose of the said device.

Please describe the device you want to build in a few words.

ErnieM

Since you mentioned that the device will be installed in a car, I am compelled to ask you what will be the purpose of the said device.

Please describe the device you want to build in a few words.

Wasn’t that explained in his first post?

zero10

I sort of glossed over the purpose of the device because my question was mainly about parts suitability and not so much a "how do I build this" type question. Since you are curious I’d be happy to share but I want to mention in advance I don’t have time to start on the project for another month or so yet, I was just trying to combine shipping with a project I am working on right now so that I can have some parts in hand and do some experimenting

I am building a radiator fan controller for my 2nd gen RX-7. It has a mechanical fan which does a great job in daily driving but when at the auto-x course and there are extended idling periods in the pits then very high rev/high load/low ground speed situations on course it cannot keep up. I am getting the temperature climbing well above where I would like it (and so are many other people) as the mechanical fan disconnects at about 2000RPM, so you have high revs, high load and very little airflow over the radiator. This means I have to keep an eye on the temperature gauge which distracts me from driving, and occasionally be less aggressive than I would like to be which hurts my times. The problem is even worse when I allow co-drivers in my car and we are running twice as often.

A common solution to this is to swap in the radiator fan from a 3.8L Ford Taurus, as it is a 2-speed fan which moves a lot of air, and the shroud from it is almost a direct fit on the RX-7 radiator. The problem here is the fan is controlled by the ECU on the Taurus so you can’t just bring that over. Most people install a simple temperature switch to control a relay which runs the fan, but that restricts you to a single temperature for switching and a single speed. 2-speed fan controllers are somewhat expensive, and as an avid DIYer I felt this was a good opportunity to build my own solution.

I am going to install a GM temperature sensor in the outlet for the upper radiator hose (there is an undrilled and untapped spot there perfect for this) and use this for temperature sensing. I have found a few circuit diagrams using LM339 to switch a fan on or off at a set temperature so I am basically going to build 2 of these circuits side-by-side with different set points to control both speeds of the fan. Of course there needs to be a few extra components to prevent the low speed from being powered while the fan is on high speed, to bring the low speed fan on if the A/C is turned on regardless of engine temp, and to upgrade the power handling ability so that this box can switch the power relays for the fans. My goal was to build a circuit that does not require any programming or additional software configuration (even though really I prefer using microcontrollers) so that I could share it with other members on an RX7 forum so that they could build their own if they liked. Using potentiometers or a line of resistors and jumpers the temperature set points and hysterisis amounts count be adjusted easily by somebody with no electronics experience.

голоса

Рейтинг статьи