بشكل عام ، في الإلكترونيات ، يستخدم المقارنة لمقارنة جهدين أو التيارات التي يتم تقديمها عند مدخلات المقارنة. هذا يعني أنه يأخذ جهدين للإدخال ، ثم يقارنه ويعطي جهد خرج تفاضلي إما إشارة عالية أو منخفضة المستوى. يستخدم المقارن للإحساس عندما تصل إشارة الإدخال المتغيرة التعسفية إلى المستوى المرجعي أو مستوى العتبة المحدد. يمكن تصميم المقارنة باستخدام مكونات مختلفة مثل الثنائيات ، الترانزستورات ، أمبير . تجد المقارنات في العديد من التطبيقات الإلكترونية التي يمكن استخدامها لقيادة الدوائر المنطقية.
رمز المقارنة
Op-Amp كمقارن
عندما ننظر عن كثب إلى رمز المقارنة ، سنتعرف عليه باعتباره Op-Amp (مكبر التشغيل) رمز ، لذا فإن ما يجعل هذا المقارنة يختلف عن op-amp تم تصميم Op-Amp لقبول الإشارات التناظرية وإخراج الإشارة التناظرية ، في حين أن المقارنة ستعطي الإخراج فقط كإشارة رقمية على الرغم من أنه يمكن استخدام Op-Amp العادي باعتباره المقارنات (مكبرات الصوت التشغيلية مثل LM324 و LM358 و LM741 لا يمكن استخدامها مباشرة في دوائر مقارنة الجهد.
غالبًا ما يمكن استخدام Op-Amps كمقارنات للجهد إذا تمت إضافة الصمام الثنائي أو الترانزستور إلى خرج مكبر الصوت) ولكن تم تصميم المقارنة الحقيقية للحصول على وقت تبديل أسرع مقارنةً بمضخمات التشغيل متعددة الأغراض. لذلك ، يمكننا القول أن المقارنة هي النسخة المعدلة من Op-Amps والتي تم تصميمها خصيصًا لإعطاء الإخراج الرقمي.
مقارنة بين Op-amp ودائرة إخراج المقارنة
دارة المقارنة الأساسية تعمل
تعمل دائرة المقارنة ببساطة عن طريق أخذ إشارتين تناظريتين ومقارنتهما ثم إنتاج الناتج المنطقي عالي '1' أو '0' منخفض.
دائرة مقارنة غير مقلوبة
من خلال تطبيق الإشارة التناظرية على المُقارن + الإدخال المسمى 'غير المقلوب' و - الإدخال المسمى 'المقلوب' ، ستقارن دائرة المقارنة هاتين الإشارتين التناظريتين ، إذا كان الإدخال التناظري على الإدخال غير المقلوب أكبر من الإدخال التناظري عكس ، ثم سيتأرجح الإخراج إلى الارتفاع المنطقي وهذا سيجعل ترانزستور جامع مفتوح Q8 على الدائرة المكافئة LM339 أعلاه للتشغيل. عندما يكون الإدخال التناظري على عدم الانعكاس أقل من الإدخال التناظري عند عكس الإدخال ، فإن إخراج المقارنة سوف يتأرجح إلى أدنى مستوى منطقي.
سيؤدي ذلك إلى إيقاف تشغيل ترانزستور Q8. كما رأينا من صورة الدائرة المكافئة LM339 أعلاه ، يستخدم LM339 ترانزستور جامع مفتوح Q8 في خرجه ، لذلك يتعين علينا استخدام 'المقاوم سحب ما يصل وهو متصل بمجمع Q8 مع Vcc لجعل هذا الترانزستور Q8 يعمل. وفقًا لورقة بيانات LM339 ، يبلغ الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتدفق على ترانزستور Q8 (تيار حوض الخرج) حوالي 18 مللي أمبير. يمكن حساب V- على النحو التالي.
V- = R2.Vcc / (R1 + R2)
يتم توصيل المدخلات غير العاكسة للمقارنة بمقياس الجهد 10 K ، والذي يقوم أيضًا بتشكيل دائرة مقسم الجهد حيث يمكننا ضبط بدء الجهد V + من Vcc إلى 0 فولت. أولاً ، عندما تكون V + مساوية لـ Vcc ، سيتأرجح ناتج المقارنة إلى الارتفاع المنطقي (Vout = Vcc) لأن V + أكبر من V-.
سيؤدي هذا إلى إيقاف تشغيل الترانزستور Q8 و بقيادة سوف ينطفئ. عندما يكون الجهد V + drop bellow V- volts ، سيتأرجح ناتج المقارنة إلى المنخفض المنطقي (Vout = GND) وسيؤدي ذلك إلى تشغيل ترانزستور Q8 وسيبدأ تشغيل LED.
من خلال تبديل المدخلات التناظرية ، يكون مقسم الجهد R1 و R2 متصلًا بالمدخل غير المقلوب (V +) و مقياس الجهد متصل بإدخال معكوس (V-) سنحصل على نتيجة الإخراج المعاكسة.
عكس دائرة المقارنة
مرة أخرى ، باستخدام مبدأ مقسم الجهد ، يكون الجهد على المدخلات غير المقلوبة (V +) حوالي V- فولت ، لذلك إذا بدأنا جهد الدخل العكسي (V-) عند Vcc فولت ، فإن V + أقل من V- ، وهذا سيجعل الترانزستور Q8 ON سيتأرجح خرج المقارنة إلى المستوى المنخفض المنطقي. عندما نقوم بضبط V- لأسفل ، فإن V +. ثم الترانزستور Q8 OFF ، سيتأرجح خرج المقارنة إلى الارتفاع المنطقي لأن V + الآن أكبر من V- وسيتم إيقاف تشغيل LED.
تطبيق المقارنة في دوائر الإلكترونيات العملية
نظام مراقبة رطوبة التربة يعتمد على شبكات الاستشعار اللاسلكية باستخدام Arduino
ال نظام مراقبة الرطوبة تم تصميم التربة على أساس شبكات الاستشعار اللاسلكية باستخدام مشروع Arduino لتطوير نظام ري أوتوماتيكي يمكنه التحكم في عملية التبديل (تشغيل / إيقاف) محرك المضخة اعتمادًا على محتوى الرطوبة في التربة.
نظام مراقبة الرطوبة
يستشعر مستشعر الرطوبة رطوبة التربة ويتم إرسال إشارة مناسبة إلى لوحة Arduino. سيقارن المقارنة إشارات مستوى الرطوبة بالإشارة المرجعية المحددة مسبقًا. ثم يرسل إشارة إلى الميكروكونترولر. بناءً على الإشارة الواردة من ترتيب الاستشعار وإشارة المقارنة ، سيتم تشغيل مضخة المياه. تُستخدم شاشة LCD لعرض حالة محتوى رطوبة التربة ومضخة المياه.
دائرة استشعار نبضات القلب
تنفيذ نظام شريحة مراقب معدل ضربات القلب
جهاز استشعار ضربات القلب HRM-2511E لديها 4 أمبير المرجع. يستخدم الرابع Opamp كمقارن للجهد. يتم تغذية إشارة PPG التناظرية إلى المدخلات الإيجابية ويرتبط الدخل السالب بجهد مرجعي (VR). يمكن ضبط حجم VR في أي مكان بين 0 و Vcc من خلال مقياس الجهد P2 (كما هو موضح أعلاه). في كل مرة تتجاوز فيها موجة النبض PPG عتبة الجهد VR ، يرتفع ناتج المقارنة. وبالتالي ، يوفر هذا الترتيب نبضًا رقميًا ناتجًا متزامنًا مع نبضات القلب. يتم تحديد عرض النبضة أيضًا بواسطة عتبة الجهد VR.
دارة إنذار الدخان
دارة إنذار الدخان
ال الثنائيات الضوئية ينبعث الضوء الذي يتم الكشف عنه بواسطة الترانزستورات الضوئية Q1 و Q2. المنطقة العلوية محكمة الغلق وبالتالي لا تتغير نقطة تشغيل الترانزستور Q1. يتم استخدام نقطة التشغيل هذه كمرجع للمقارن. عندما يدخل الدخان المنطقة السفلية ، تتغير نقطة تشغيل الترانزستور الضوئي Q2 ، مما ينتج عنه تغيير في الجهد Vin من القاعدة (بدون دخان) بقيمة Vin (no_smoke). مثل شدة الضوء في قاعدة الصورة - ينخفض الترانزستور بسبب دخول الدخان إلى المنطقة ، وينخفض التيار الأساسي ويزداد الجهد Vin من القيمة الأساسية (بدون دخان) Vin (no_smoke). عندما يعبر الجهد Vin Vref ، يتحول خرج المقارنة من VL إلى VH مما يؤدي إلى تشغيل الإنذار.
آمل من خلال قراءة هذا المقال أن تكون قد اكتسبت بعض الأساسيات والعمل على المقارنة. إذا كان لديك أي استفسارات حول هذه المقالة أو حول مشاريع الإلكترونيات والكهرباء السنة النهائية ، لا تتردد في التعليق في القسم أدناه. إليك سؤال لك ، هل تعرف أي تطبيقات أنظمة مضمنة يتم فيها استخدام op-amp كدائرة مقارنة؟
