Geralmente, em eletrônicos, o comparador é usado para comparar duas tensões ou correntes que são fornecidas nas duas entradas do comparador. Isso significa que são necessárias duas tensões de entrada, depois as compara e fornece uma tensão de saída diferencial com sinal de nível alto ou baixo. O comparador é usado para detectar quando um sinal de entrada de variação arbitrária atinge o nível de referência ou um nível de limite definido. O comparador pode ser projetado usando vários componentes, como diodos, transistores, amplificadores operacionais . Os comparadores encontram-se em muitas aplicações eletrônicas que podem ser usadas para conduzir circuitos lógicos.
Símbolo Comparador
Op-Amp como Comparador
Quando olhamos atentamente para o símbolo comparador, vamos reconhecê-lo como o Op-Amp (amplificador operacional) símbolo, então o que torna este comparador diferente do op-amp Op-Amp é projetado para aceitar os sinais analógicos e emitir o sinal analógico, enquanto o comparador só dará saída como um sinal digital, embora um Op-Amp comum possa ser usado como o Comparadores (amplificadores operacionais como LM324, LM358 e LM741 não podem ser usados diretamente em circuitos comparadores de tensão.
Op-Amps muitas vezes podem ser usados como comparadores de tensão se um diodo ou transistor é adicionado à saída do amplificador), mas o comparador real é projetado para ter um tempo de comutação mais rápido em comparação com os Op-Amps multiuso. Portanto, podemos dizer que o comparador é a versão modificada do Op-Amps que foi especialmente projetado para fornecer a saída digital.
Comparação de circuito de saída de amp op e comparador
Funcionamento básico do circuito comparador
O circuito comparador funciona simplesmente pegando dois sinais de entrada analógica, comparando-os e então produz a saída lógica alta “1” ou baixa “0“.
Circuito Comparador Não Inversor
Ao aplicar o sinal analógico ao comparador + entrada chamada 'não inversora' e - entrada chamada 'inversão', o circuito comparador irá comparar esses dois sinais analógicos, se a entrada analógica na entrada não inversora for maior do que a entrada analógica na invertendo, então a saída irá oscilar para o alto lógico e isso fará com que o transistor coletor aberto Q8 no circuito equivalente LM339 acima para LIGAR. Quando a entrada analógica na não inversora for menor do que a entrada analógica na entrada inversora, a saída do comparador oscilará para o nível lógico baixo.
Isso fará com que o transistor Q8 seja desligado. Como vimos na imagem do circuito equivalente do LM339 acima, o LM339 usa um transistor de coletor aberto Q8 em sua saída, portanto, temos que usar o Resistor “pull-up” que é conectado ao cabo do coletor Q8 com o Vcc para fazer este transistor Q8 funcionar. De acordo com a ficha técnica do LM339, a corrente máxima que poderia fluir neste transistor Q8 (corrente de dissipação de saída) é de cerca de 18 mA. O V- pode ser calculado da seguinte maneira.
V- = R2.Vcc / (R1 + R2)
A entrada não inversora do comparador está conectada ao potenciômetro de 10 K, que também está formando o circuito divisor de tensão onde poderíamos ajustar a tensão de início V + de Vcc para 0 volts. Primeiro, quando V + é igual a Vcc, a saída do comparador oscilará para o alto lógico (Vout = Vcc) porque V + é maior que V-.
Isso desligará o transistor Q8 e o LED irá desligar. Quando a tensão V + cair abaixo de V- volts, a saída do comparador oscilará para o nível lógico baixo (Vout = GND) e isso ligará o transistor Q8 e o LED acenderá.
Ao trocar a entrada analógica, o divisor de tensão R1 e R2 conectado à entrada não inversora (V +) e o potenciômetro conectado à entrada inversora (V-), obteremos o resultado de saída oposto.
Circuito Comparador Inversor
Novamente, usando o princípio do divisor de tensão, a tensão na entrada não inversora (V +) é cerca de V- volts, portanto, se iniciarmos a tensão de entrada inversora (V-) em Vcc volts, o V + é menor do que V-, este deixará o transistor Q8 LIGADO, a saída do comparador oscilará para o nível lógico baixo. Quando ajustamos o V- abaixo do V +. Então, com o transistor Q8 DESLIGADO, a saída do comparador oscilará para o alto lógico porque o V + agora é maior que V- e o LED se apagará.
Aplicação de comparador em circuitos eletrônicos práticos
O sistema de monitoramento de umidade do solo baseado em redes de sensores sem fio usando Arduino
O sistema de monitoramento de umidade de solo com base em redes de sensores sem fio usando o projeto Arduino é projetado para desenvolver um sistema de irrigação automática que pode controlar a operação de chaveamento (liga / desliga) do motor da bomba, dependendo do teor de umidade no solo.
O Sistema de Monitoramento de Umidade
O sensor de umidade detecta a umidade do solo e um sinal apropriado é fornecido à placa Arduino. O comparador irá comparar os sinais de nível de umidade com o sinal de referência predefinido. Em seguida, ele enviará um sinal para o microcontrolador. Com base no sinal recebido do arranjo de detecção e no sinal do comparador, a bomba de água será operada. O display LCD é usado para exibir o status do teor de umidade do solo e da bomba d'água.
Circuito do sensor de pulsação
Implementação do sistema do chip Heartrate Monitor
Sensor de batimento cardíaco HRM-2511E tem 4 op-amps. O quarto Opamp é usado como um comparador de tensão. O sinal PPG analógico é alimentado para a entrada positiva e a entrada negativa é ligada a uma tensão de referência (VR). A magnitude de VR pode ser definida em qualquer lugar entre 0 e Vcc através do potenciômetro P2 (mostrado acima). Cada vez que a onda de pulso PPG excede a tensão de limiar VR, a saída do comparador fica alta. Assim, este arranjo fornece um pulso digital de saída que é sincronizado com a pulsação. A largura do pulso também é determinada pela tensão de limiar VR.
Circuito de alarme de fumaça
Circuito de alarme de fumaça
O fotodiodos emitem luz que é detectada pelos fototransistores Q1 e Q2. A região superior é selada e, portanto, o ponto de operação do transistor Q1 não muda. Este ponto operacional é usado como referência para o comparador. Quando a fumaça entra na região inferior, o ponto de operação do foto-transistor Q2 muda, resultando em uma mudança na tensão Vin do valor de base (sem fumaça) Vin (sem fumaça). Como a intensidade da luz na base da foto -transistor diminui devido à entrada de fumaça na região, a corrente de base diminui e a tensão Vin aumentará a partir do valor de base (sem fumaça) Vin (no_smoke). Quando a tensão Vin cruza Vref, a saída do comparador muda de VL para VH, acionando o alarme.
Espero que, ao ler este artigo, você tenha obtido algumas noções básicas e trabalhado no comparador. Se você tiver alguma dúvida sobre este artigo ou sobre o projetos eletrônicos e elétricos do último ano , sinta-se à vontade para comentar na seção abaixo. Aqui está uma pergunta para você, você conhece algum aplicativo de sistemas embarcados no qual o amplificador operacional é usado como um circuito comparador?
