Lm393p описание на русском принцип работы

LM393. Описание, datasheet, схема включения, аналог

Микросхема LM393 имеет в своем корпусе два независимых компаратора напряжения. Компаратор LM393 может работать, как от однополярного источника питания в широком диапазоне напряжений, так и от двухполярного источника. При использовании двухполярного — разница между потенциалами должна составлять от 2 В до 36 В.

Ток потребления компаратора не зависит от напряжения питания. Необходимо обратить внимание, что данный компаратор имеет выход с открытым коллектором.

Ключевая особенность LM393

• Широкий диапазон напряжения питания: 2…36 В или ±1…±18 В
• Очень низкий ток потребления (0,45 мА)
• Низкий входной ток смещения: 20 нА
• Низкий входной ток смещения: ± 3 нА
• Низкое входное напряжение смещения: ± 1 мВ тип
• Низкое выходное напряжение насыщения: 80 мВ
• TTL, DTL, ECL, MOS, CMOS совместимые выходы
• Компаратор LM393 доступен в корпусе: DFN8 2х2, MiniSO8, TSSOP8 и SO8

Технические характеристики LM393

Ниже приведены основные электрические характеристики и абсолютные максимальные значения эксплуатации LM393:

Принципиальная схема LM393

Назначение выводов (распиновка)

Аналог LM393

Для замены можно использовать следующие зарубежные и отечественные аналоги LM393:

зарубежный аналог

• AN1393
• AN6916
• AN6914
• GL393
• IR9393
• NJM2903D
• TA75393AP
• UPC393C
• UA393

отечественный аналог

• 1040СА1
• КР1040СА1
• 1401CA3

Принцип работы LM393

Чтобы понять как же работает данный компаратор, рассмотрим простую схему сумеречного автомата.

Глядя на схему мы видим, что оба входа компаратора подключены к делителям напряжения. Первый делитель напряжения, подключенный к инвертирующему входу (2), состоит из постоянного резистора и фоторезистора.

Как известно сопротивление неосвещенного фоторезистора имеет очень большое сопротивление (более 1МОм), и малое при освещении. Поэтому в ночное время суток, согласно логике работы делителя напряжения, напряжение на входе (2) компаратора будет выше, чем в дневное время суток.

Чтобы включать и выключать свет (в нашем случае светодиод), в зависимости от степени освещенности фоторезистора, нам необходимо установить порог переключения. Для этого служит неинвертирующий вход (3) на который необходимо подать опорное (неизменяемое) напряжение. Это опорное напряжение мы возьмем с переменного резистора R3, который выполняет роль делителя напряжения.

Теперь компаратор будет сравнивать два уровня напряжения (на выводах 2 и 3). Если напряжение на входе 2 будет больше чем на входе 3, то светодиод загорится. Как только напряжение на входе 2 опустится (при освещении фоторезистора) ниже уровня напряжения на входе 3, светодиод погаснет.

Скачать datasheet LM393 в формате pdf (595,7 Kb, скачано: 6 296)

Lm393p описание на русском принцип работы

продаётся раскрученный сайт недорого обращаться в личку

Я всегда жаловался на зарядные устройства, когда мне перед уходом нужно было что-то быстро зарядить. Этот проект упростил задачу, так как само устройство питается от USB-порта ноутбука, и способно зарядить пару вышеупомянутых батареек.
Любой USB-порт может отдать 500мА при 5В. Но USB-устройства стандартно потребляют не более 100мА, поскольку порт имеет запас, это делает его идеальным источником энергии.
Есть и коммерческие зарядные устройства такого типа, но каждое из них имеет свои недостатки:
1) USB Cell это NiMH AA батарейка, ёмкостью 1300mAh со съемным верхом, что позволяет ей быть подключенной непосредственно к порту USB. Отдельное зарядное не требуется. К сожалению, емкость является очень маленькой (большинство NiMH AA батареек имеют ёмкость 2500mAh), и каждая требует свой собственный порт.
2) Существует два ЗУ на USB батарейках АА типа, продаются под разными названиями, но они заряжают на очень низких скоростях в 100 мА. Дистрибьютор называет их «овернайт зарядное», при такой скорости заряда батарейка ёмкостью 2500мА будет заряжаться около 40 часов.
Зарядное устройство в этом проекте предназначено для зарядки двух АА NiMH или NiCd батареек любой ёмкости при токе около 470mA. Оно будет заряжать 700mAh NiCd батарейку около 1,5 часов, 1500mAh NiMH около 3,5 часов, и 2500mAh NiMH около 5,5 часов. Зарядное устройство включает средство автоматической зарядки, отключение схемы в зависимости от температуры, сами батарейки можно оставить в зарядном устройстве на неопределенный срок после отключения.

Технические условия
Это зарядное устройство имеет следующие технические характеристики:

Размер: 3.8 «Д х 1.2» Ш х 0,7 «В (9.7cm х 3.0cm х 1,5 см).
Аккумуляторы: Два, А.А. размера, NiMH или NiCd типа.
Зарядный ток: 470mA
Зарядка методом терминации: Температура батареи (33 ° С)
Tок подзарядки: 10 мА
Источник питания: настольный компьютер, ноутбук или USB-концентратор.
Условия эксплуатации: -15 ° С до 25 ° С (59 ° F до 77 ° F)

Схема
Сердце этого зарядного устройства Z1A, одна половина LM393-двойного компаратора напряжения. Выход (контакт 1) может быть в одном из двух состояний, высоком или низком. Во время зарядки, выход нагружен на транзистор Q1 и подает на него через резистор R5 около 5.2мА. Q1 имеет бета-около 90, так что к аккумуляторам будет доходить около 470mA зарядного тока.
Во время зарядки, R1, R2 и R4 образуют трехсторонний делитель напряжения, который дает 1,26В на не инвертирующий вход Z1A (контакт 3, Vref).

TR1 представляет собой термистор, что находится в прямом контакте с аккумулятором. Он имеет сопротивление 10 кОм при 25 ° C (77 ° F), которое обратно пропорционально температуре примерно на 3,7% за каждые 1С ° (1.8F °). R3 и TR1 образуют делитель напряжения, значение которого подается на инвертирующий вход (контакт 2, Vtmp). При температуре 20 ° C (68 ° F), TR1 имеет сопротивление 12kΩ, на входе Vtmp при этом 1.76V. По мере повышения температуры батареек, устойчивость TR1 падает. При 33 ° С (91 ° F), сопротивление будет около 7.4kΩ, на Vtmp при этом 1,26В, что соответствует напряжению Vref.

Когда температура поднимается выше 33 ° С, Vtmp станет меньше Vref , а выход Z1А будет высоким и откроет коллектор. Таким образом, ток, протекающий через R5 значительно снизится, так как он теперь ограничен R1, R2 и R4. В результате ток, протекающий через Q1 и батареи уменьшается до 10 мА.

Кроме того, поскольку R4 теперь подключен к +5 В через R5 и Q1, вместо того, чтобы давать 0.26V на Z1A, напряжения Vref изменится примерно до 2.37V. Это гарантирует, что, когда температура элемента падает, зарядное устройство не включится. Для того чтобы достичь Vtmp 2.37V, сопротивление TR1 должно было бы составить около 20 кОм, что соответствует температуре около 6 ° C (43 ° F), которая недопустима в комнате.

Z1B является другим компаратором LM393, и если внимательно посмотреть на схему, то он выполняет то же сравнение, что и Z1A. Это приводит в действие индикатор, обозначающий, что зарядка продолжается. R6 ограничивает ток светодиода до 10 мА. Запустив LED от собственного компаратора (который находится в чипе, используете эго или нет), текущий индикатор не оказывает никакого влияния на Vref.

Наконец, C1 используется, чтобы гарантировать, что зарядка начинается, когда пара батареек вставлена. При отсутствии батареек устройство отключено. Как только вторая из двух вставляется, положительная сторона С1 подключена к напряжению батарей (около 2,4). Через несколько секунд потенциалы на конденсаторе выравниваются, и он больше не влияет на схему.

Конструкция
Схемy лучше собрать на печатной плате.
Начните с установки всех резисторов и конденсатора. Резисторы должны быть установлены в горизонтальном положении. Установите LED1, чтобы отрицательный вывод был подключён к контакту 7 Z1B.
Установите Z1 рядом, гарантируя, что контакт 1 (обозначается маленькой точкой на одном углу IC) ориентирован, как показано на схеме размещения. Если хотите, используйте разъем для Z1.

Транзистор Q1 установите на небольшом радиаторе. Согните контакты на 90 ° только там, где они начинают сужаться. Не сгибайте их слишком резко, они могут сломаться.
Далее установите держатель батареек и приклейте его к плате. Затем закрепите термистор.
Последний шаг-подсоединение USB-кабеля, его можно либо купить, либо отрезать от старой мышки. Не попутайте распиновку проводов.

Тестирование
Перед подключением зарядного устройства к источнику питания, проверьте тщательно вашу работу. Убедитесь, что все компоненты правильно ориентированы (в частности, Q1, LED1, Z1, и держатель батареи).
Для начальных испытаний, я предлагаю вам использовать активный USB-концентратор. Используя концентратор, вы убедитесь, что зарядное устройство не получает питание от компьютера, так как дефект в зарядном устройстве может привести к повреждению источника питания. Кроме того, можно использовать регулируемый источник питания 5В, временно подключенный к +5 В и GND на печатной плате.

При подаче напряжения, проверьте, что индикатор не горит. Если он включен, использовать 330Ω резистор чтобы закоротить TR1 на мгновение. Если светодиод не гаснет, что-то не так.

С выключенным светодиодом, измерите напряжение между GND и Vref (контакт 3 Z1). Оно должно быть примерно 2.37V. Оно может быть немного больше или меньше в зависимости от конкретного напряжения и значения резистора. Также проверьте напряжение на Vtmp (контакт 2). При комнатной температуре, оно должно быть в диапазоне от 1.60V до 1,85, в зависимости от температуры.

Теперь вставьте пару одинаковых А.А. NiMH батареек, предпочтительно те, которые частично или полностью не разрядились. Как только вы вставите вторую батарейку, светодиод должен загореться. Измерьте напряжение Vref снова, оно сейчас должно быть около 1,26. Vtmp также может быть изменено немного, из-за падения напряжения питания, вызванного нагрузочной способностью блока питания.

Зарядное устройство в настоящее время заряжает и напряжение на клеммах аккумуляторов увеличится через некоторое время. Когда ёмкость достигает около 75 %, скорость заряда увеличивается снова. Наконец, когда батареи достигают 100 % заряда, напряжение начнет снижаться. От 15 до 20 минут спустя, зарядное устройство следует отключить.

Стоит также измерить ток заряда.
Если измеренный ток, I, слишком высокий или слишком низкий, замените R5 другим значением согласно следующей формуле:

R5 = 1,6хI
Используйте ближайшее стандартное значение. Например, если ток 510mA, замените R5 на 820Ω. Если измеренный ток был 420мА, используйте 680Ω резистор.

Корпус
Пока ЗУ используется без него, но в будущем хочу сделать для него пластиковый корпус.
Использование зарядного устройства
Использовать зарядное устройство легко. Просто подключите его к порту USB и вставьте две батарейки, которые нужно заряжать. Когда индикатор гаснет, зарядка завершена.
Так же батарейки должны бить одного типа и ёмкости, иначе одна зарядится больше, а другая меньше из-за отключения ЗУ при 33 °C.
В общем, если две клетки используются вместе в одном устройстве (цифровая камера, GPS и т.д.), то они будут оставаться в синхронизации, и могут быть заряжены вместе.

По завершении зарядки, зарядное устройство переключится на непрерывную подзарядку током 10мА. Этого значения достаточно, чтобы преодолеть естественный уровень саморазряда батарей, но оно достаточно низкое, что бы их можно было оставлять в зарядном устройстве на неопределенный срок. Тем не менее, не оставляйте их в зарядном устройстве, если оно не подключено к питанию USB порта.

Зарядка AAA батареек.
Если пружины в держателе батареи имеют достаточную длину, зарядное устройство может быть также использовано для зарядки пары батареек типа AAA. Тем не менее, в этом случае необходимо вставить прокладки между клетками и по бокам отсека, чтобы батарейки оставались в контакте с термистором. Только заряжать можно современные батарейки ААА, имеющие емкость 700mAh или больше.

Список деталей
Part Description
R1 56kΩ ¼W, 5% resistor
R2 27kΩ ¼W, 5% resistor
R3 22kΩ ¼W, 5% resistor
R4 47kΩ ¼W, 5% resistor
R5 750Ω ¼W, 5% resistor
R6 220Ω ¼W, resistor
TR1 10kΩ @ 25°C thermistor, approx. 3.7%/C° NTC
Radio Shack #271-110 (discontinued†)
C1 0.1µF 10V capacitor
Q1 TIP32C PNP transistor, TO-220 case
Z1 LM393 dual voltage comparator IC, DIP
LED1 Red, green, or yellow LED, 10mA
Other 2-cell AA battery holder
USB cable
Small heatsink

Инфракрасный датчик препятствия на компараторе LM393

В данном обзоре мы рассмотрим и протестируем модуль инфракрасного датчика препятствия с обозначением MH-B. Модуль построен на сдвоенном компараторе LM393.

В Грузию товар был доставлен бесплатно компанией «4PX Singapore Post OM Pro» в стандартном пакете:

Плата модуля была герметично запечатана в антистатический пакет и обвернута полиэтиленом с пупырышками:

С одной стороны платы имеются штырьки для подачи питания и снятия сигнала, а с противоположной стороны параллельно друг другу установлены инфракрасный светодиод и фотодиод, которые нужно направлять в сторону препятствия для определения его наличия:

Все контакты подписаны и будет очень легко подключиться к модулю:

• На VCC подаётся напряжение питания;
• Вывод GND — общий;
• С вывода OUT снимается сигнал.

С другой стороны платы написано +OUT, но это не совсем так, и об этом мы поговорим позже:

Кроме микросхемы и светодиода с фотодиодом из радиоэлементов на модуле имеются:

• светодиод индикации питания;
• светодиод индикации сигнала;
• два гасящих резистора для светодиодов на 1 кОм;
• гасящий резистор инфракрасного светодиода на 100 Ом
• два резистора смещения по 10 кОм;
• подстроечный резистор на 10 кОм
• два шунтирующих конденсатора по 0,1 мкФ;

Как уже говорилось модуль основан на сдвоенном компараторе LM393. Коротко рассмотрим документацию на эту микросхему:

Серия LM393 представляет собой двойные независимые прецизионные компараторы напряжения, способные работать с одиночным или раздельным питанием. Эти устройства спроектированы таким образом, чтобы обеспечить общий режим от одного до другого с одним режимом питания. Спецификации смещения входного напряжения до 2,0 мВ делают это устройство отличным выбором для многих применений в потребительской, автомобильной и промышленной электронике. Особенности компаратора LM393:

• Широкий диапазон питания постоянного тока с одним источником(от 2,0 В до 36 В);
• Диапазон двуполярного питания от 1,0 В до 18 В постоянного тока;
• Очень низкий ток покоя, независящий от напряжения питания(0,4 мА);
• Низкий синфазный входной ток смещения(25 нА);
• Низкий дифференциальный входной ток смещения(5 нА);
• Низкое входное напряжение смещения(5,0 мВ макс.);
• Дифференциальное входное напряжение, равное напряжению питания;
• Выходное напряжение, совместимое с логическими уровнями DTL, ECL, TTL, MOS и CMOS;
• Температура окружающей среды от 0 ° C до 70 ° C.

У микросхемы восемь выводов, два из которых общий(4) и плюс питания(8), два других выходы: 1 — выход компаратора A, 7 — выход компаратора B. Выводы 2 и 3 соответственно инверсный и прямой вход компаратора A, а выводы 5 и 6 соответственно прямой и инверсный входы компаратора B. Представляю так же внутреннюю схему одного из компараторов:

Как видно из схемы выход компаратора представляет из себя каскад на транзисторе с открытым коллектором.

Весь модуль в собранном виде не больше длины спичинки и легко может уместится в небольшом пространстве:

Перейдем к проверке и для этого нам понадобится:

1. блок питания небольшой мощности на 5 Вольт;
2. разъём для подключения к штырькам модуля;
3. светодиод для индикации сигнала на выходе;
4. токоограничительный резистор для светодиода на сопротивление 220 Ом;
5. ну и собственно сам модуль разумеется

Проверять мы будем самым простым способом, без всяких контроллеров, и все это мы соединим по следующей схеме:

В описании к модулю говорится что он будет работать при напряжении от 3 В до 5 В и мы будем проверять с напряжением питания 5 В. Хочу отметить одну особенность — в начале я говорил, что на штырьке выхода подписано +OUT и что это не совсем так. Из внутренней схемы компаратора, на котором собран модуль, видно что коллектор выходного транзистора никуда не подключён и на нём никак не может быть «+», хотя на плате модуля установлен резистор смещения между выходом и плюсом питания на 10 кОм, но в некоторых случаях этого может быть недостаточным, и при этом получается что выход работает инверсно: при срабатывании датчика на выходе будет логический «0». Это нужно учесть при конструировании некоторых поделок. Сначала я все же поверил надписи на плате и подключил светодиод между выходом и общим проводом, но светодиод начинал светится сразу при подаче питания без препятствия перед модулем, а во время срабатывания при поднесении препятствия на 3 см. он наоборот гаснет:

Пришлось подключить светодиод между выходом и плюсом питания. Собираем правильную схему и подаём напряжение питания:

Видим что без препятствия светодиод не светится.

Замеряем ток и видим что без препятствия в режиме покоя ток потребления 36 мА:

После срабатывания светится светодиод индикации наличия сигнала и потребляемый ток увеличивается до 47 мА:

Изменяя сопротивление подстроечного резистора я замерил стабильное минимально И максимально возможное расстояние срабатывания датчика. При вращении оси подстроечного резистора против часовой стрелки расстояние срабатывания уменьшается и минимально возможное расстояние составило 1 см.:

При вращении же оси подстроечного резистора по часовой стрелке расстояние срабатывания датчика увеличивается и максимальное надёжное расстояние срабатывания датчика составило около 12 см.:

В темноте хорошо заметно, что срабатывание датчика происходит не резко скачком, а плавно. При приближении препятствия к датчику выходное напряжение возрастает постепенно, и так же постепенно уменьшается при удалении препятствия от датчика. Это говорит о невысоком качестве датчика, но оно оправдано весьма низкой его стоимостью:

Я специально произвел проверку модуля без контроллера подручными и доступными средствами, чтобы все было просто и наглядно. Не малую роль так же играет повторяемость.

Хочу добавить, что я собираюсь использовать этот модуль в автономной конструкции и меня не устраивает такой большой ток потребления. Это был просто обзор и проверка работоспособности, а что можно сделать для уменьшения потребляемого тока я расскажу в другой статье.

Обзор модуля освещенности, LM393

Автор: Сергей · Опубликовано 27.01.2017 · Обновлено 27.09.2019

Модуль освещенности на LM393, используется для измерения интенсивности света в различных устройствах, таких как, автоматизация света (включении света ночью), роботах (определения дня или ночи) и приборов контролирующих уровень освещенности. Измерения осуществляется с помощью светочувствительного элемента (фоторезистора), который меняет сопротивление в зависимости от освещенности.

Технические параметры

► Напряжение питания: 3.3 В

5.5 В
► Потребляемый ток: 10 мА
► Цифрового выход: TTL (лог 1 или лог 0)
► Аналогового выход: 0 В … Vcc
► Диаметр монтажного отверстия: 2.5 мм
► Выходной ток: 15 мА
► Габариты: 42мм х 15мм х 8мм

Общие сведения

Существует два модуля, визуально отличие только в количестве выводов (3 pin и 4 pin), дополнительный вывод добавлен, для снятие прямых показаний с фоторезистора (аналоговый выход), в статье пойдет речь о четырех контактом варианте модуля. В этих двух модулей, измерение осуществляется с помощью фоторезистора, который изменяет напряжение в цепи в зависимости от количества света, попадающего на него. Чтобы представить, как свет будет влиять на фоторезистор, приведу краткую таблицу.

Модуль освещенности с четырьмя выводами содержит два выходных контакты, аналоговый и цифровой и два контакта для подключения питания. Для считывания аналогово сигнала предусмотрен отдельный вывод «AO», с которого можно считать показания напряжения с 0 В … 3.3 В или 5 В в зависимости от используемого источника питания. Цифровой вывод DO, устанавливается в лог «0» или лог «1», в зависимости от яркости, чувствительность выхода, можно регулировать с помощью поворотного потенциометра. Выходной ток цифрового выхода, способен выдать более 15 мА, что очень упрощает использования модуля и дает возможность использовать его минуя контроллер Arduino и подключая его напрямую ко входу однокональному реле или одному из входов двухконального реле. Принципиальную схему модуля освещенности на LM393 с 3 pin и 4 pin, показана ниже.

Принципиальная схема модуля освещенности на LM393 с 4 pin

Принципиальная схема модуля освещенности на LM393 с 3 pin

Теперь, как же работает схема, фоторезистор показан Foto (IN). Основная микросхема модулей, это компаратор LM393 (U1), который производит сравнение уровней напряжений на входах INA- и INA+. Чувствительность порога срабатывания задается с помощью потенциометром R2 и в результате сравнений на выходе D0 микросхемы U1, формируется лог «0» или лог «2», который поступает на контакт D0 разъема J1.

Назначение J1 (в исполнении 4 pin)
► VCC: «+» питание модуля
► GND: «-» питание модуля
► D0: цифровой выход
► A0: аналоговый выход

Назначение J1 (в исполнении 3 pin)
► VCC: «+» питание модуля
► GND: «-» питание модуля
► D0: цифровой выход

Подключение модуля освещенности к Arduino

Необходимые детали:
► Arduino UNO R3 x 1 шт.
► Модуль освещенности, LM393, 4 pin x 1 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
► Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.

Подключение:
В данном примере буду использовать модуль освещенности, LM393, 4 pin и Arduino UNO R3, все данные будут передаваться в «Мониторинг порта». Схема не сложная, необходимо всего четыре провода, сначала подключаем шину A0 в порт A0 (Arduino UNO) и D0 в порт А1 (Arduino UNO), осталось подключить питание GND к GND и VCC к 5V (можно записать и от 3.3В), схема собрана, теперь надо подготовить программную часть.

Запускаем среду разработки и загружаем данный скетч, затем открываем мониторинг порта.

Random stuff

Square waves

Компаратор LM393

Прошло почти два года с тех пор, как я пытался приручить операционный усилитель УД708 для сравнения двух сигналов. Знаний тогда было мало, поэтому времени уходило много, а главное — еще и безрезультатно. Но в итоге для своей задачи я смог «договориться» с компаратором LM393N. А на днях перебирал поделку, в которой впервые использовал эту микросхему, и решил вспомнить, как работает компаратор. Заодно и другим рассказать.
Компаратор — это устройство, сравнивающее два аналоговых сигнала. В самом простом случае — операционный усилитель без обратных связей. На входы ему подаются два напряжения — эталонное, оно же опорное (известно заранее) и измеряемое. На выходе возможны два состояния:

«1» — когда напряжение на прямом входе больше, чем на инвертирующем;
«0» — когда напряжение на прямом входе меньше, чем на инвертирующем.

Некоторые компараторы самостоятельно формируют уровни логических нуля и единицы (например, «ноль» — это ноль, «единица» — плюс пять вольт), но LM393 — с открытым коллектором. Ей для создания выходного напряжения нужен внешний резистор, подключающийся либо к «плюсу» питания, либо к другому «плюсу» (в разумных пределах, конечно).

Первые две схемы — каноничное включение нагрузки под открытый коллектор. Я подключал внешний резистор к питающему «плюсу».

Включение 1

В корпусе микросхемы содержатся два компаратора.
IN (-) — инвертирующий вход, IN (+) — прямой. Сейчас делитель подключен на инвертирующий вход, измеряемое напряжение — на прямой.
R1 и R2 — резистивный делитель, с которого идет опорное напряжение.
R3 — внешний резистор. Я для экспериментов взял 1 кОм.
R4 — токоограничивающий резистор для светодиода. Для другой нагрузки (например, обмотки реле) он может оказаться ненужным.

Питание — 9 вольт. С делителя (желтый провод) идут 6 вольт. Синий провод (измеряемое напряжение) идет к потенциометру ручной регулировки.
(Схемы на фотографиях могут несколько отличаться друг от друга — было две серии экспериментов).

Напряжение на прямом входе (0 В) меньше, чем напряжение на инвертирующем (6 В). Компаратор выдает «ноль».

Напряжение на прямом входе (6,14 В) стало больше, чем на инвертирующем. Компаратор «перещелкнулся» на «единицу», светодиод включился.

Где можно применить: индикатор закипания охлаждающей жидкости.

Опорное напряжение задается равным напряжению, которое выдает датчик температуры при ста градусах.

Включение 2

Измеряемое напряжение подается на инвертирующий вход, опорное — на прямой.

Пока напряжение на инвертирующем входе меньше, чем на прямом, компаратор выдает «единицу», и светодиод горит. В противном случае — «ноль».

Где можно применить: индикатор низкого давления масла.

Опорное напряжение задается равным напряжению, которое выдает датчик давления при критически низком давлении в системе.

Индикатор «топливо на исходе».

Опорное напряжение задается равным напряжению, которое выдает датчик уровня при малом остатке топлива в баке.

Индикатор разряда батареи. Здесь опорное напряжение лучше создать стабилитроном, а измеряемое подавать через делитель. Очень хорошо об этом написано здесь. Такую железяку я собирал — работает.

И еще две схемы — неканоничное включение нагрузки: светодиод через резистор подключается непосредственно к выходу компаратора. В этом случае логика его работы обратна.

«0» — когда напряжение на прямом входе больше, чем на инвертирующем;
«1» — когда напряжение на прямом входе меньше, чем на инвертирующем.

Включение 3

Опорное напряжение — на инвертирующем входе, измеряемое — на прямом.

Напряжение на прямом входе меньше, чем на инвертирующем — светодиод горит. В противном случае — нет.

Включение 4

Измеряемое напряжение подается на инвертирующий вход, опорное — на прямой.

Пока напряжение на инвертирующем входе меньше, чем на прямом, компаратор выдает «ноль», и светодиод не горит. Иначе — «единица».

Вообще, лучше, конечно, пользоваться первыми двумя общепринятыми схемами, чтобы не было путаницы.

Еще один важный момент — подключение нагрузки (светодиода) к другому напряжению (как мог, изобразил 24 вольта). Справедливо для любого из ранее изображенных включений.

О нагрузке. В даташите о максимальном токе коллектора сказано, что больше 6-20 мА микросхема не выдаст. То есть включить один светодиод — не проблема, а вот что побольше…

Кусок светодиодной ленты, подключенный прямо к выходу компаратора (по третьей или четвертой схеме, без резистора R3) светил слабо (1 мА). Пришлось поддать напряжения до 12 вольт, и тогда ток коллектора вырос до 14 мА. При подключении ленты напрямую к блоку питания — 32 мА. Таким образом, как ни крути, а максимум, что можно получить конкретно от этой LM-ки — 14 мА.

Вывод — что-то прожорливое есть смысл пускать через транзистор, загнанный в ключевой режим. При этом каскаду с общим эмиттером, инвертирующему сигнал, как нельзя лучше подойдет третья или четвертая схемы включения. Ведь если сигнал инвертировать дважды — получится опять исходный сигнал.
Например, на прямом входе компаратора «единица» (по привычной логике — на прямом входе напряжение больше, чем на инвертирующем). Третья схема сделает из нее «ноль» на выходе. А каскад с общим эмиттером, «перевернув» этот «ноль», опять даст «единицу».

Стрелка цепляется к выходу компаратора (R1 — это R3 из предыдущей схемы). R2, возможно, придется подобрать: если он будет слишком маленьким, то транзистор может сгореть, а если слишком большим — не откроется (можно попробовать 4,7 кОм). При подаче «единицы» в базе транзистора должно быть примерно 0,7 В (для кремния). К R3 тоже есть вопросы, но слишком малым и он не должен быть.

Моделирование. Когда на входе «ноль» (а «ноль» третьей и четвертой схемы — это в нормальном включении «единица»), то на выходе — «единица», светодиод работает. С чего начали, к тому и пришли — «единица» опять стала сама собой.

Теперь, когда на входе «единица», то на выходе «ноль». Вот она, знаменитая инверсия каскада с общим эмиттером!

А если включать нагрузку в коллектор транзистора, то «единицы» и «нули» по входу и выходу будут совпадать.
В общем, простор для творчества — колоссальный.

Регулятор температуры для управления нагревателем и охладителем (LM393)

Принципиальная схема автоматического устройства для контроля за температурой, которое управляет нагревателем и охладителем. Обычно, термостат поддерживает температуру, управляя нагревателем. Приснижении температуры его включает, при повышении — выключает.

А стабилизация температуры происходит за счет искусственного нагревания и естественного охлаждения (остывания). Но в некоторых случаях, охлаждение естественным образом не происходит, например, из-за жаркой погоды или по другим причинам.

В этом случае для поддержания температуры термостат должен управлять не только нагревателем, но и каким-то охладителем, в качестве которого может работать, например, вентилятор. Здесь приводится описание термостата, который поддерживает температуру не только за счет управления нагревателем, но и за счет управления вентилятором, осуществляющего принудительное охлаждение.

Принципиальная схема

Рис. 1. Принципиальная схема терморегулятора для управления нагревательным и охладительным элементами.

Как уже сказано, температура здесь поддерживается не только обогревателем, но и управлением охладителя, в качестве которого используется вентилятор (это может иметь значение в летнее время, когда температура естественным образом повышается выше допустимого предела). Поэтому в схеме есть два компаратора А1.1 и А1.2. Компаратор А1.1 управляет нагревателем, а компаратор А1.2 — вентилятором.

Напряжение от терморезистора R9 поступает на один вход компаратора, а напряжение опорное, — на другие входы. При этом опорное напряжение формируется делителем на резисторах R2, R5, R7 таким образом, что напряжение на прямом входе А1.1 немного больше напряжения на инверсном входе А1.2. Разница этих напряжений небольшая, и зависит от сопротивления R5.

Когда температура соответствует установленной регулировкой Р1 величине, напряжение на терморезисторе R9 оказывается выше напряжения на инверсном входе А1.2, но ниже напряжения на прямом входе А1.1. При этом выходы обоих компараторов оказываются под высокими логическими уровнями, и ток через светодиоды оптронных реле К1 и К2 не проходит. Реле закрыты и как нагреватель, так и вентилятор выключены.

Когда температура ниже заданной, сопротивление терморезистора R9 больше, напряжение на нем так же больше. Поэтому напряжение на инверсном входе А1.1 больше напряжения на его прямом входе. Значит на выходе А1.1 устанавливается низкий логический уровень. Появляется ток через светодиод оптореле К1.

Реле К1 открывается и подает питание на нагреватель. Если температура выше заданной сопротивление терморезистора R9 ниже, напряжение на нем так же ниже. Поэтому напряжение на прямом входе А1.2 меньше напряжения на его инверсном входе. Значит на выходе А1.2 устанавливается низкий логический уровень.

Появляется ток через светодиод оптореле К2, оно открывается и подает питание на вентилятор. Вот таким образом работает система поддержания температуры.

Гальванически, низковольтная схема полностью развязана с электросетью. Управление нагрузками осуществляется посредством оптической связи (через оптореле), а питание поступает через трансформатор Т1. Поэтому в случае попадания на органы управления воды или прикосновения к ним поражение током исключается, так как они не находятся под потенциалом электросети.

Детали и конструкция

Источник питания выполнен на трансформаторе Т1 типа ТВК100Л. Это выходной трансформатор кадровой развертки от старого лампового черно-белого телевизора. Вместо него можно использовать любой маломощный силовой трансформатор, на вторичной обмотке которого есть переменное напряжение 7-10V при максимальном токе не ниже 100mA. Например, использовать трансформатор от какого-то миниатюрного сетевого источника питания, например, от сетевого адаптера телевизионной игровой приставки или компьютерной периферии, или же намотать его самостоятельно.

Выпрямительный мост КЦ402 можно заменить любым маломощным выпрямительным мостом или собрать мост на четырех диодах, типа КД209, КД105, 1 N4004 или других. Терморезистор ММТ номинальным сопротивлением 10 кОм при температуре +20°С.

Можно использовать терморезистор и другого номинального сопротивления, но при этом нужно учесть то, что номинальное сопротивление переменного резистора R1 должно быть такого же сопротивления, а стартовое сопротивление R3 выбрать в два раза ниже. То есть, если R9 — 20 кОм при температуре +20°С, то Р1 — 20 кОм, а R3 — 10 кОм. Затем, величина R3 уточняется при налаживании (при установке пределов регулировки температуры).

В данной схеме используется микросхема LM393 содержащая два компаратора. В принципе можно использовать практически любые другие компараторы, например, К554САЗ.

Кроме того, можно использовать операционные усилители, включенные в режиме компаратора, но в этом случае может потребоваться усиление выходов операционных усилителей, чтобы они могли работать на светодиоды оптореле. Сделать это можно с помощью транзисторных ключей, но этом случае потребуется у каждого из компараторов поменять местами прямой и инверсный входы, так как теперь включаться нагрузки будут не логическими нулями, а логическими единицами.

Выходные каскады на оптореле 5П19ТМ-20-6 можно выполнить на другой элементной базе, например, как в Л1. Делать выходы по схеме без опторазвязки не рекомендую, так как в этом случае датчики и органы управления оказываются под потенциалом сети. При налаживании можно пользоваться емкостью с водой, нагреваемой на электроплите, и каким-то достаточно точным образцовым термометром.

Желательно чтобы переменный резистор был группы «А», то есть, с линейным законом изменения сопротивления. Применение «логарифмического» резистора (как в регуляторах громкости) сильно затруднит градуировку шкалы.

Лыжин Р. РК-2015-07.

Литература: 1 — Лыжин Р. Универсальный автомат огородника — любителя. РК-2010-12.