Знакомство с компараторами на примере чипа LM339
Ранее мы с вами познакомились с такими интегральными схемами, как таймер 555, счетчик 4026, логические вентили, а также сдвиговые регистры и декодеры. Теперь же пришло время узнать о компараторах. Несмотря на кажущуюся простоту, компараторы — куда более интересные устройства, чем может показаться на первый взгляд. Читайте далее, и сможете убедиться в этом самостоятельно.
Крайне наглядная картинка, объясняющая работу компаратора, была найдена в книге Чарльза Платта Электроника: логические микросхемы, усилители и датчики для начинающих. С некоторыми изменениями эта иллюстрация приведена ниже:
Компаратор имеет два входа, обозначаемые знаками минус (инвертирующий вход) и плюс (неинвертирующий вход), и один выход. Для нормальной работы выход компаратора обязательно должен быть подключен к плюсу источника питания через подтягивающий резистор. Почему нельзя было сделать это просто внутри микросхемы, скоро станет понятно.
Используется компаратор следующим образом. На инвертирующий вход подается эталонное напряжение. Когда напряжение на втором, неинвертирующем, входе больше эталонного, выход компаратора имеет высокое напряжение. Если же напряжение на неинвертирующем входе ниже эталонного, выход компаратора имеет низкое напряжение. Проще говоря, компаратор сравнивает два значения напряжения и на выходе говорит, какое больше. Входы компаратора можно использовать и наоборот, тогда выход компаратора будет инвертирован.
В качестве типичной микросхемы, содержащей внутри себя целых 4 компаратора, можно назвать LM339. Данный чип выпускается как в виде SMD-компонента, так и варианте для монтажа через отверстия. Распиновка у LM339 следующая:
Данная иллюстрация взята из даташита микросхемы [PDF].
На практике компараторы чаще всего используют одним из следующих образов:
Важно! По неудачному стечению обстоятельств, компаратор обозначается на схемах точно так же, как и операционный усилитель.
В левой части схемы изображен компаратор, чей выход соединяется с неинвертирующим входом через потенциометр или резистор. Это — так называемая положительная обратная связь. Благодаря ей достигается гистерезис. То есть, если напряжение на неинвертирующем входе будет колебаться в некотором коридоре возле эталонного, выход компаратора не будет постоянно изменяться. Если помните, триггер Шмитта (чип 74HC14) делает то же самое.
Кстати, можно заметить, что одна из связей на потенциометре в положительной обратной связи как бы лишняя. Как объяснил мне Melted Metal, так принято делать на случай потери контакта движка потенциометра с резистивной дорожкой.
Что же касается правой части схемы, на ней изображена схема двухпорогового компаратора. Если вход схемы, обозначенный, как signal, имеет напряжение между low и high, на выходе схемы образуется высокое напряжение.
В противном случае напряжение на выходе низкое.
На следующем фото изображена первая схема, собранная на макетной плате:
Потенциометр слева задает напряжение на инвертирующем входе, а потенциометр справа — на неинвертирующем. Потенциометр по центру участвует в положительной обратной связи. Напряжение на обоих входах отображается при помощи миниатюрных цифровых вольтметров. Поскольку напряжение на неинвертирующем входе выше эталонного, светодиод, подключенный к выходу компаратора, горит.
Обратите внимание, что на входы неиспользованных компараторов также подается высокое и низкое напряжение. Это увеличивает надежность работы схемы и уменьшает потребляемую ею электроэнергию. Не имеет значения, на какой из входов подается высокое напряжение, а на какой — низкое. Главное, чтобы выход каждого отдельного компаратора был строго определен.
Вторую схему в собранном виде здесь я не привожу. Так что, вам придется поверить мне на слово, что она работает 🙂
Помимо всех озвученных выше, следует иметь в виду еще пару важных моментов:
- Через компаратор не следует пропускать слишком большой ток.
Ток больше 20 мА может его сжечь; - Напряжение на выходе компаратора может быть как выше, так и ниже напряжения на любом из входов. То есть, выход можно питать от совершенно другого источника питания. А питание на саму микросхему при этом может идти от третьего. Для правильной работы микросхемы нужно только, чтобы все эти источники имели общую землю;
Ток больше 20 мА может его сжечь;Последнее обстоятельство позволяет использовать компаратор в качестве преобразователя уровня сигнала. Кроме того, теперь наконец-то стало ясно, зачем были все эти сложности со внешним подтягивающим резистором.
Вообще, компаратор можно рассматривать, как очень простой вольтметр или АЦП. В частности, с его помощью не представляет труда собрать индикатор уровня заряда Li-Ion аккумулятора. Если же у вас есть лишний фоторезистор (см заметку Мои первые страшные опыты с Arduino) или фототранзистор, на базе компаратора можно сделать датчик освещения. Если же вместо фоторезистора воспользоваться термометром типа TMP36, можно собрать устройство, управляющее кулером или кондиционером, способное регулировать температуру.
Наконец, компаратор можно использовать в качестве логического элемента НЕ, а также, если соединить выходы нескольких компараторов, в качестве И. Отсюда несложно получить ИЛИ, по форуме x || y = !(!x && !y), ровно как и любую другую булеву функцию. Само собой разумеется, при желании можно придумать и другие применения.
А какие безумные варианты использования компараторов приходят вам на ум?
Метки: Электроника.
Библиотека для установки внутреннего аналогового усиления Arduino?
Вы, похоже, интересуетесь главным образом ATSAMD21. Существует приложение из Atmel, AT11480: Аналоговый компаратор Примеры приложений , которые могут вас заинтересовать.
В разделе Начало работы (3.1, стр. 8):
Пример проекта AC [Analog Comparator] должен быть открыт из New Пример варианта проекта в Atmel Studio. Использование опции Atmel Studio → Файл → Новый → Пример проекта откроет проект «Новый пример» ASF или Extensions.
Проект под названием Примеры аналоговых компараторов – SAM D21 Xplained Pro должен быть открыт.
Там вы найдете примерный код, который может быть вам полезен, так как он покажет, как настраивать и управлять регистрами, участвующими в использовании аналогового компаратора ATSAMD21. А именно, пример кода связан со следующими примерами приложений:
- Детектор уровня пересечения.
- Работа в режиме окна.
- Предотвращение ложного обнаружения всплесков.
- Измерение частоты серого сигнала.
- SleepWalking с аналоговым компаратором.
Если вы посмотрите на первый случай ( детектора пересечения уровней ) для рекомендаций о том, с чего начать, вы можете увидеть, что пример приложения проходит следующие шаги:
- Включить альтернативную функцию H (AC/CMP [0]) для вывода PA12, чтобы выход компаратора 0 был напрямую направлен на контакт.
- Выберите GCLK Generator 0 как источник GCLK для модуля AC. Генератор 0 GCLK синхронизируется от внутреннего генератора OSC8M, выход которого установлен на 8 МГц.
- Выберите AIN [0] pin (PA04) как положительный вход и внутренний сканер напряжения в качестве отрицательного входа для компаратора 0. Регистр масштабирования напряжения установлен на значение 9, соответствующее выходному напряжению 0,5156 В. >
- Установить компаратор 0 в режиме непрерывного сравнения с отключенным режимом гистерезиса и фильтра.
- Включить вывод компаратора 0 для подключения к выходу I/O и выбрать режим прерывания в качестве переключателя, чтобы выход компаратора переключился, когда положительный вход пересекает отрицательный вход (как во время подъема, так и падения).
- Включить компаратор 0, а затем включить модуль AC.
Генератор 0 GCLK синхронизируется от внутреннего генератора OSC8M, выход которого установлен на 8 МГц.Вы можете получить из этого примера код некоторые идеи о настройках и управлении регистрами, а затем попытаться использовать эти знания для создания (или даже повторного использования) некоторого кода в среде Arduino.
Надеюсь, поможет…
Как работает блок питания Arduino
Этот блок питания Arduino предназначен для «правильных действий» независимо от того, какой источник питания подключен.
правильная вещь
«Правильная вещь» это:
- Когда человек подключает только USB-кабель, процессор и все остальное, питаемое от линии + 5 В, получает питание от + 5 В USB.
- Когда человек правильно подключает только 12-вольтовую стену, ЦП и все остальное, питаемое от линии + 5 В, питается от стабилизатора напряжения + 5 В, питаемого от стеновой бородавки.
- Когда человек правильно подключает и кабель USB, и настенную розетку, подключенную одновременно, вся энергия поступает от настенной розетки, и никакое питание не «возвращается» на хост USB.
- Когда человек продолжает подключать и отключать кабели, питание плавно переходит от одного к другому, так что до тех пор, пока хотя бы один из них подключен правильно, процессор продолжает работать непрерывно.
- Когда (не «если»!) Человек неправильно подключает настенную 12-вольтовую стенку – обратная полярность – ток не течет к или из стенной бородавки, никакого повреждения не происходит, и система действует точно так же, как если бы эта бородавка вообще не подключена.
мощность бородавок
Многие системы используют 1 диод для каждого источника питания для питания системы от любого входного напряжения, которое автоматически удовлетворяет требованию «плавных переходов».
Диод прекрасно работает на стороне питания от бородавок.
Питание от USB
Увы, диод на стороне питания USB не будет работать для Arduino. При отключенном питании от USB, падение напряжения на диоде (обычно около 0,6 В) может привести к тому, что на всем диоде будет работать падение напряжения на диоде ниже, чем на питании от USB, поэтому обычно оно составляет 4,4 В, что, очевидно, (?) Неадекватно.
загадочные части
Более поздние версии схемы Arduino четко обозначают трехконтактную коробку «источник питания постоянного тока 21 мм», обозначая 21-миллиметровую заглушку ствола.
Таинственные выводы «4» и «8» в верхнем левом углу схемы Arduino – это выводы питания 8-контактного двойного операционного усилителя. Этот операционный усилитель используется здесь в качестве компаратора.
мысли
Я не знаю, почему разработчик не использовал компаратор IC, или почему дизайнер использовал оба операционных усилителя в упаковке, когда достаточно одного операционного усилителя – но так как он явно работает , я не собираюсь сказать, что это “неправильно”.
Операционный усилитель и pFET реализуют что-то очень похожее на «идеальный диод»: когда подключен только USB-кабель, операционный усилитель жестко включает pFET, давая падение напряжения на pFET менее 0,1 В (так все работает на чем-то достаточно близко к 5,0 В).
Когда человек подключает USB-кабель к Arduino, к которому ранее ничего не подключалось, диод корпуса pFET «T1» пропускает питание от USB-кабеля, достаточное для того, чтобы перезапустить напряжение питания операционного усилителя примерно до 4,6 В.
более чем достаточно, чтобы включить операционный усилитель, который затем включает этот pFET-аппарат, оставляя напряжение до 4,9 В.
Когда человек подключает настенную бородавку к разъему питания Arduino, операционные усилители отключают pFET. Диод корпуса pFET предотвращает обратную подачу питания от регулятора напряжения к хосту USB. В принципе, питание USB может продолжать течь через диод корпуса pFET в Arduino, но это будет довольно незначительным, так как питание USB близко к тому же напряжению, что и регулируемое напряжение, генерируемое настенной бородавкой.
PS: Когда крошечная компания продает 250 000 досок , я лично использую слово «успешный», а не «пустышки».
| Позиция | Кол-во | Ед. изм. |
|---|---|---|
1. Светодиодная лента «WS2812B Smart 5050/60». Длина 1 метр, напряжение питания 5В, белая подложка. | 1 | шт |
| 2. Микросхема «ATMEGA328P-PU DIP». Ширина шины данных 8-бит, тактовая частота 20 мгц, количество входов/выходов 23, объем памяти программ 32 кбайт. | 1 | шт |
| 3. Микросхема «ATTINY13A-PU DIP8». Ширина шины данных 8-бит, тактовая частота 20 мгц, количество входов/выходов 6, объем памяти программ 1 кбайт. | 1 | шт |
| 4. Отладочная плата “STM32F407G-DISC1 ST Microelectronics STM32F407VGT6».Микроконтроллер 32-Бит ARM Cortex-M4 с FPU ядром, 1-Мбайт Flash, 192-Кбайт RAM. | 2 | шт |
5. Отладочная плата «ST Microelectronics STM32VLDISCOVERY». На базе MCU STM32F100RBT6B (ARM Cortex-M3), ST-LINK, разрядность шины данных 32 Бит. | 2 | шт |
| 6. Отладочная плата «ST Microelectronics NUCLEO-F401RE».На базе MCU STM32F401RET6 (ARM Cortex-M4), ST-LINK/V2-1, Arduino-интерфейс. Разрядность шины данных 32 Бит. | 2 | шт |
| 7. Плата расширения. Trema Shield для подключения модулей Arduino. Страна происхождения: Россия. | 1 | шт |
| 8. Плата расширения «GPRS Shield интерфейс для Arduino проектов (SIM900)». Разъем внешнего питания – для подключения внешнего источника питания 4.8-5 В. | 1 | шт |
| 9. Источник питания «ROBITON SN1000S». Стабилизированный блок питания 1000 мА. Выходное напряжение 1,5-12В. Страна происхождения: Россия. | 1 | шт |
10. Источник питания. Выходное напряжение 12В. Выходной ток 2А. Страна происхождения: Россия. | 1 | шт |
| 11. Блок питания «RUICHI». Вход: AC 100 В-240 В 50/60 Гц, выход: DC 9 В, 1A/1000мA. | 1 | шт |
| 12. Дисплей. Shield для Arduino. TFT LCD 2.4. Размер 240х320 мм, с сенсорной панелью, microSD. | 1 | шт |
| 13. Дисплей. LCD 1602, напряжение питания 5В, 2 строки по 16 символов. Цвет LED подсветки: желто-зеленый. | 1 | шт |
| 14. Образовательный набор «Амперка «Введение в Интернет вещей». Набор на базе STM32 с платами расширения Troyka Shield и Troyka Slot Shield. Страна происхождения: Россия. | 1 | шт |
15. Модуль расширения. GPRS/GSM A6 mini, GSM / GPRS четыре диапазона, включая 850900, 1800, 1900 МГц; Максимальная скорость GPRS: 85,6 Кбит/сек (загрузка), 42,8 Кбит/сек (передача). | 1 | шт |
| 16. Модуль для двунаправленной радиосвязи. Bluetooth HC-05 на плате для Arduino, диапазон частот радиосвязи: 2,4–2,48 ГГц. | 2 | шт |
| 17. Модуль расширения. GPS Ublox Neo-6M. | 1 | шт |
| 18. 3-х осевой гироскоп + акселерометр «MPU-6050». Модуль для Arduino. Питание: 3,5 – 6 В. Ток потребления: 500 мкА. Акселерометр диапазон измерений: ± 2 ± 4 ± 8 ± 16 г. | 1 | шт |
19. Мини термометр-гигрометр (измеритель влажности). Диапазон измерений температуры окружающей среды: от -50,0 до +70,0 °С. Диапазон измерений относительной влажности воздуха: от 0,0 до 99,0% с проводным датчиком. | 1 | шт |
| 20. Датчик температуры и влажности. Модуль для Arduino FLASH-I2C. Диапазон измерений температуры окружающей среды: от -40,0 до +125,0 °С. | 1 | шт |
| 21. Датчик влажности почвы. Датчик влажности почвы с дискретным и аналоговым выходом, построен на компараторе LM393. | 1 | шт |
| 22. Цифровой датчик освещенности «Bh2750FVI». Для Arduino, чувствительность: 65536 градаций, точность в режиме высокого разрешения: 1 Лк. | 1 | шт |
23. Датчик давления, влажности и температуры «BME280». Интерфейс: SPI, I2C, диапазон измерений давления 300-1100 кПа, диапазон измерений температуры окружающей среды: от -40,0 до +85,0 °С, диапазон измерений относительной влажности воздуха: от 0,0 до 100,0%. | 1 | шт |
| 24. Датчик природного газа «Troyka-Mq4 gas sensor». Для Arduino, напряжение питания нагревателя: 5 В, напряжение питания датчика: 3.3–5 В, потребляемый ток: 150 мА, размеры: 25,4?25,4 мм. Страна происхождения: Россия. | 1 | шт |
| 25. Датчик удара «SW-420». Модуль для Arduino. Рабочее напряжение 3.3-5 В, компаратор: LM393, чувствительность регулируемая. | 1 | шт |
26. Датчик кислотности жидкости. pH-метр для Arduino, диапазон измерений: 0. ..14 pH, зависимость напряжения на выходе модуля от pH растворов: 1 pH = 2/7 В, температура измеряемых растворов: 0…60 ?, точность измерений: ± 0.1 pH (при температуре 25 ?). | 1 | шт |
| 27. Десятиосный датчик положения «GY-91». Интерфейс: I2C (при частоте 3,4 МГц) и SPI (при частоте 10 МГц). Диапазон измерений с акселерометра: ± 2 ± 4 ± 8 ± 16 г, диапазон измерений с гироскопа: ± 250 500 1000 2000 °/с. | 1 | шт |
| 28. Термометр. Модуль для Arduino DS18B20 в влагозащитном корпусе, погрешность измерения не более 0,5 С (для температур от -10С до +85 С), диапазон измерений температуры окружающей среды: от -55,0 до +125,0 °С. | 1 | шт |
29. Радиоконструктор RP257. Бестрансформаторный стабилизатор напряжения. Входное напряжение: 220 В (АС). Выходное напряжение: 5-12 В. Максимальный ток нагрузки: 40 мА. Страна происхождения: Россия. | 2 | шт |
| 30. Радиоконструктор RА220. Датчик движения. Номинальное напряжение питания: 12-15 В. Номинальный ток потребления: 30 мА. Ток коммутации: 0,5 А. Дальность обнаружения человека при скорости движения 3 км/ч: 1-1,5 м. Страна происхождения: Россия. | 2 | шт |
| 31. Радиоконструктор “Автомат включения/выключения мощной нагрузки”. На базе микросхемы К176ИЕ5 для включения и выключения мощной (до 1500 Вт) нагрузки. Страна происхождения: Россия. | 5 | шт |
| 32. Радиоконструктор “Активный двухканальный фильтр стереосистем”. | 2 | шт |
33. Радиоконструктор «Стабилизатор напряжения 2-х полярный».Входящее напряжение питания: +14…+15 В, исходящее напряжение питания: +12 В. Выходной ток нагрузки: 1,5 А. Страна происхождения: Россия. | 5 | шт |
| 34. Радиоконструктор “Импульсный преобразователь напряжения 9В”. Импульсный преобразователь напряжения 9В для применения в любой аппаратуре, где используются гальванические батареи с питанием 6-12 В. Для сохранения работоспособности аппаратуры при снижении питания батареи до 3 В. Страна происхождения: Россия. | 4 | шт |
| 35. Радиоконструктор “Импульсный регулятор частоты вращения”. Для регулирования в широких пределах частоты вала миниатюрных электродвигателей постоянного тока (типа ДМП-20 и т.д.) напряжением 12-24 В. Страна происхождения: Россия. | 5 | шт |
36. Радиоконструктор “Преобразователь напряжения +/-12В”. Напряжение на входе: 8-12 В. | 4 | шт |
| 37. Радиоконструктор “Стабилизатор напряжения питания 5В”. Входящее напряжение питания: 7-8 В, исходящее напряжение питания: 5 В, выходной ток нагрузки: 1 А. Страна происхождения: Россия. | 10 | шт |
| 38. Радиоконструктор “Универсальный усилитель ЗЧ”. Назначение: конструктор – универсальный усилитель мощности звуковой частоты, который работает при различных сопротивлениях нагрузки и напряжениях питания. Страна происхождения: Россия. | 5 | шт |
| 39. Часы реального времени. Модуль RTC, DS1307, поддерживаемый протокол I2C, для Raspberry Pi для Arduino. Частота 1 Гц, 4.096 кГц, 8.192 кГц, 32.768 кГц. | 1 | шт |
| 40. Микро водяной насос «MICRO-WATER-PUMP (385)”. Для Arduino проектов, рабочее напряжение 6?12 В. | 1 | шт |
| 41. Двигатель «POLOLU-2265». Тип DC, вибрационный, номинальная скорость вращения двигателя 10000 об./мин, напряжение питания 2,4 – 3,5 В, рабочий ток максимальный 100 мА. | 1 | шт |
| 42. Миниатюрный мембранный насос, модель: 385. Напряжение питания 6-12 В на 1,5 литра в минуту. | 1 | шт |
| 43. Линейный привод. Длина 300 мм. Грузоподъемность 900Н. | 1 | шт |
| 44. Энкодер «Keyes KY-040». Напряжение питания 5 В, 5 выходов. | 1 | шт |
| 45. Модуль для питания микроэлектроники «Амперка AC/DC (Zelo-модуль)».Выходное напряжение с преобразователя: 5 В. Страна происхождения: Россия. | 1 | шт |
| 46. Модуль реле «FLASH-I2C». 2 канала, напряжение питания логики: 5 В (постоянного тока), напряжение питания обмоток реле: 5 В (постоянного тока). | 1 | шт |
| 47. Зуммер. Trema-модуль для Arduino, напряжение питания: 5 В, потребляемый ток: до 30 мА, интенсивность звука: >= 85 дБ, резонансная частота: 2048 Гц. | 1 | шт |
| 48. Релейный модуль. Реле 1 канал, напряжение питания 5В, размеры: 50x26x18,5 мм. | 1 | шт |
| 49. Поплавковый переключатель «SPST-NC 59630-4-T-02-A, серия 59630». Вертикальный. Рабочее напряжение 200 В, выходной ток: 1.2 А. Мощность 10 Вт. | 1 | шт |
| 50. Модуль подключения. I2C Hub для Arduino. Для увеличения количество выводов на шине I2C. | 1 | шт |
| 51. Модуль подключения «Pull Switch UP/DOWN Trema-модуль V2.0». Для подключения модулей Arduino при подключении для прижатия линии к земле (GND), или подтягивания к питанию(VCC). Напряжение: 3,3 – 5 В. Страна происхождения: Россия. | 1 | шт |
| 52. Контроллер «Arduino Pro Micro». С микроконтроллером ATmega32u4, 12 аналоговых вводов, 20 цифровых вводов/выводов. | 1 | шт |
| 53. Программируемый контроллер «Uno R3 (16U2)». На базе ATmega328 с USB кабелем. | 1 | шт |
| 54. Контроллер «Arduino Pro Mini ATmega328». Рабочее напряжение 5В. Аналоговые входы 6 шт. | 3 | шт |
| 55. Контроллер «Arduino nano v3.0». Тактовая частота 16 МГц. Размер памяти для программ 32 Кбайт. | 2 | шт |
| 56. Тактовая кнопка «Ардуино». Размер 12×12 мм. | 5 | шт |
Цифровой датчик температуры Arduino
Описание
Цифровой датчик температуры (рисунок 1), входящий в состав ARDUINO SENSOR KIT, предназначен для контроля температуры воздуха в помещении. Определяет превышение температурой установленного порога и одновременно позволяет грубо оценивать величину температуры. Пороговое значение настраивается точно, но для точного измерения температуры и для сборки электронного термометра используют другой датчик. Цифровой датчик температуры состоит из платы, на которой смонтированы 4 порта подключения к плате Arduino, терморезистор, подстроечный резистор и двойной компаратор (LM393). Регулятором чувствительности (переменным резистором) можно настраивать чувствительность датчика, определяя в каких случаях он будет срабатывать.
Рисунок 1 – Цифровой датчик температуры Arduino.
Терморезистор является воспринимающим элементом датчика. Он соединен со входом микросхемы компаратора. С помощью подстроечного резистора выполняется настройка порога срабатывания компаратора (устанавливается температурный порог). При превышении температурой установленного порога на выходе D0 будет высокий уровень напряжения. Если температура мала, то на выходе D0 низкий уровень. Данный датчик может отправлять как цифровой, так и аналоговый сигнал. Технические характеристики цифрового датчика температуры представлены в таблице.
Таблица – Технические характеристики цифрового датчика температуры Arduino.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Номинальное рабочее напряжение | 5 В |
| Точность | ± 0.5 °C |
| Рабочая температура | от 0 °C до 70 °C |
| Габаритные размеры | 43 мм x 16 мм x 15 мм |
Подключение модуля пассивного зуммера
Распиновка цифрового датчика температуры представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Распиновка цифрового датчика температуры Arduino.
Для его подключения потребуются:
- плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
- провода типа «папа-мама»;
- цифровой датчик температуры;
- USB кабель для подключения платы Arduino к персональному компьютеру с установленной средой Arduino IDE.
Схема подключения цифрового датчика температуры к плате Arduino представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Подключение цифрового датчика температуры к Arduino UNO.
Схемы подключения цифрового датчика температуры к микроконтроллерам Arduino Uno, Arduino Nano или Arduino Mega принципиально ничем не отличаются.
Подключается цифровой датчик температуры к Arduino Uno следующим образом:
- GND – GND;
- VCC – 5V;
- AO, аналоговый выход – к пину A0;
- DO, цифровой выход – к пину 10.
Как правило к плате Arduino подключается один из выходов AO или DO.
После сборки электрической схемы, необходимо загрузить управляющую программу (скетч) в микроконтроллер. Затем можно открыть монитор порта и понаблюдать за получаемыми датчиком значениями.
Применение
Датчик применяется для контроля температуры воздуха в помещении. Используется в следующих случаях: регулятор температуры, автоматика систем отопления, автоматизация систем вентиляции. Благодаря выходу, на котором формируется сигнал с уровнем логической единицы или нуля в зависимости от того превышено установленное значение температуры или нет, цифровой датчик температуры удобно использовать в схемах на дискретных элементах без использования микроконтроллера.
Arduino аналоговое прерывание LDR
LDR является аналоговым устройством. Его сопротивление варьируется, и некоторые устройства в темноте имеют сопротивление 1 МОм, для других оно может составлять 20 МОм. На свету он может достигать 150 кОм.
Контакты прерываний на микропроцессорах являются цифровыми входами, и они имеют либо 5 вольт, либо 0 вольт (типичные логические уровни). У них нет промежуточных значений.
Вы подключили LDR к аналоговому или цифровому входу? Я предполагаю, что цифровой, потому что вы упоминаете “прерывание”.
Проблема, с которой вы столкнулись, заключается в том, что вы должны преобразовать изменение сопротивления (которое приводит к изменению напряжения или тока) в цифровой выход 5 В или 0 В и подать его на вывод цифрового прерывания.
Если вы подключите LDR к аналоговому входу, вы фактически измерите яркость света, и вы получите цифровой кодовый выход от АЦП (аналого-цифрового преобразователя), который будет представлять яркость света, падающего на LDR. Затем вы можете кодировать, какой порог вам нравится, и решать, что вы хотите делать с целым числом, которое представляет яркость света, падающего на LDR.
Если вы хотите подключить LDR к цифровому входу, вам нужно будет каким-то образом преобразовать бесступенчатое аналоговое значение (напряжение, ток) в цифровой логический уровень (5 В или 0 В) для подачи в цифровой пин-код на Arduino. Вам понадобится какое-то пороговое обнаружение.
Вам нужно будет решить, какое изменение сопротивления на LDR заставит цифровой вывод процессора измениться с логического значения 0 на логическое значение 1. Возможно, вам придется поэкспериментировать с LDR и измерить сопротивление на разных уровнях. освещения.
Затем вы можете построить схему, чтобы дать вам выход логического уровня, когда уровень освещенности изменяется так, как вы хотите. Посмотрите схемы компаратора или даже «компараторы напряжения CMOS». Они принимают аналоговое напряжение, и вы устанавливаете пороговое напряжение удержания. Вам понадобится пара резисторов, настроенных в качестве «делителя потенциала», чтобы установить пороговое напряжение для микросхемы компаратора, возможно, даже потенциометр триммера, чтобы его можно было регулировать.
Там немного работы вовлечено; вам придется рассчитать значения сопротивления.
Поэтому я думаю, что в первую очередь вам нужно подумать о том, действительно ли вам нужен цифровой выход (1 или 0) в ответ на изменение уровня освещенности или вы хотите измерить уровень освещенности и подать сигнал LDR в аналоговый сигнал. введите и получите число, представляющее уровень яркости, то есть, хотите ли вы подать LDR в линию цифрового ввода (прерывание?) или подать LDR в аналого-цифровой преобразователь?
Учитывая, что вы хотите, чтобы Arduino проснулся, я думаю, что вы действительно хотите вывести вывод, совместимый с цифровым логическим уровнем, из схемы LDR, а это означает, что вам нужно определить яркость света, пересекающего порог. Итак, вы хотите посмотреть «Компараторы напряжения CMOS». Я не знаю, какие логические входы для Arduino, поэтому компаратор выходов CMOS может не подойти, но посмотрим на них. Если вы посмотрите на «компараторы напряжения», вы обнаружите схемы, использующие операционные усилители, на которые стоит обратить внимание, чтобы вы могли понять, как они работают и как устанавливать пороговое значение с помощью резисторов, но вы действительно хотите искать напряжение компараторы, которые имеют логически совместимый выход (5 В, 0 В = логическая 1 или логическая 0). Они лучше подходят для того, что вам нужно.
Датчик скорости подсчета импульсов FC-03 Arduino (10356)
LM393 Датчик скорости для Arduino построен на микросхеме LM393 (двойной компаратор).Особенности
Термин «компаратор» произошел от английского слова «compare» – сравнивать. Проще говоря, компаратор – это прибор для сравнения двух или нескольких напряжений с определенной точностью и выдачи результата с минимальной задержкой.
LM393 Датчик скорости для Arduino называют ещё датчиком оборотов или энкодером. Название происходит от принципа работы датчика. LM393 Датчик скорости используется совместного со специальными дисками, которые одеваются на вал редуктора или электродвигателя. Таким образом, микроконтроллер получает информацию непосредственно от энкодера о количестве оборотов, проделанных двигателем, и так определяется его скорость.
LM393 Датчик скорости для Arduino снабжен специальным штырьковым разъемом (типа «папа») для подключения к плате микроконтроллера Arduino, AVR, ARM и др. Датчик LM393 имеет специальное отверстие в плате, что облегчает его монтаж и крепление на любую роботизированную платформу или шасси робота. Используется LM393 Датчик скорости для Arduino для определения скорости двигателя, подсчета импульсов, обнаружения препятствия. Он также станет полезным компонентом для любого робота под управлением микроконтроллера.
Можно использовать с любми микропроцессорными системами – MCU/ARM/PIC/AVR/MSP430/PLC/STM32/ Arduino.
Технические характеристики
в ATmega328P – переход на C
Предварительные требования:Это продолжение следующих руководств:
ATmega328P и его архитектура
Доступ к вводу / выводу в ATmega328P с использованием сборки
Блок-схема аналогового компаратора : «Аналоговый компаратор сравнивает входные значения на положительном выводе AIN0 и отрицательном выводе AIN1. Когда напряжение на положительном выводе AIN0 выше, чем напряжение на отрицательном выводе AIN1, устанавливается выход аналогового компаратора, ACO.Выход компаратора может быть настроен на запуск функции захвата входа таймера / счетчика 1. Кроме того, компаратор может запускать отдельное прерывание, исключительное для аналогового компаратора. Пользователь может выбрать запуск прерывания при повышении, падении или переключении выхода компаратора. – Manual
Контакты AIN0 и AIN1 модуля аналогового компаратора подключены извне к контактам IO PD6 и PD7. фиксируется как один из входов, AIN1 можно изменять с помощью выхода ADMUX, как показано в таблице ниже.
Регистр:ACD – отключение аналогового компаратора: когда этот бит устанавливается путем записи 1, аналоговый компаратор выключается.
ACBG – Выбор ширины запрещенной зоны аналогового компаратора: Когда этот бит установлен, опорное напряжение фиксированной ширины запрещенной зоны заменяет положительный вход аналогового компаратора. Когда этот бит очищается, AIN0 подается на положительный вход аналогового компаратора.
ACO – Выход аналогового компаратора: Выход аналогового компаратора синхронизируется и затем напрямую подключается к ACO.Синхронизация вносит задержку в 1-2 такта.
ACI – Флаг прерывания аналогового компаратора: Этот бит устанавливается аппаратно, когда выходное событие компаратора запускает режим прерывания, определенный ACIS1 и ACIS0. Процедура прерывания аналогового компаратора выполняется, если установлен бит ACIE и установлен бит I в SREG. ACI сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего вектора обработки прерывания. В качестве альтернативы ACI очищается записью логической единицы во флаг.
ACIE – Разрешение прерывания аналогового компаратора: когда бит ACIE записан в логическую единицу и установлен бит I в регистре состояния, активируется прерывание аналогового компаратора. Когда записан логический ноль, прерывание отключено.
ACIC – Разрешение захвата входа аналогового компаратора: если записана логическая единица, этот бит позволяет запускать функцию захвата входа в таймере / счетчике 1 аналоговым компаратором.
ACME – Включение мультиплексора аналогового компаратора:
Когда в этот бит записана логическая единица и АЦП выключен (ADEN в ADCSRA равен нулю), мультиплексор АЦП выбирает отрицательный вход аналогового компаратора.Когда в этот бит записывается логический ноль, AIN1 подается на отрицательный вход аналогового компаратора.
Demo:В этой простой демонстрации два переменных резистора подключены к контактам AIN0 и AIN1 модуля аналогового компаратора, и когда напряжение на AIN0 больше, чем AIN1, светодиод, подключенный к PB0, включается, а светодиод подключен к PB1 выключен, когда напряжение на AIN1 больше, чем AIN0, светодиод, подключенный к PB0, выключен, а светодиод, подключенный к PB1, включен.
Потенциометр?Потенциометр используется для подачи на аналоговый вход напряжения, поскольку сопротивление потенциометра можно изменять, регулируя скользящий контакт (используя простой принцип сопротивления, R прямо пропорционально длине проводника).
Определение значений регистров
Таким же образом ADCSRB также имеет значение 0x00, однако нет необходимости устанавливать его, поскольку значение по умолчанию для регистров обычно равно 0x00.
Для проверки выхода аналогового компаратора можно прочитать бит ACO, то есть бит 5 ACSR.
Для PORTB запись 0x02 устанавливает бит 1 в PORTB, а запись 0x01 устанавливает бит 0 в PORTB и очищает все остальные биты в обоих случаях.
Переход на C:Кодирование на языке ассемблера может быть утомительным процессом, поэтому рекомендуется использовать язык C для кодирования с использованием простых методов обработки битов.
Вот сравнение сборки и C:
Выход:
Аналоговый компаратор – блог Тома Алми
Аналоговый компаратор был проигнорирован в программном обеспечении библиотеки Arduino. Я обсуждал это в своей книге Far Inside The Arduino для частей ATmega328P, таких как Uno и Nano. Аналоговый компаратор в Arduino Nano Every ATmega4809 более универсален и имеет больше функций. Теперь есть внутренний ЦАП, который можно подключить к одному из входов компаратора, что позволяет сравнивать одиночное входное напряжение с регулируемым значением.Рассмотрим цифру из новой книги:
Желтая кривая представляет собой трапециевидную форму волны, генерируемую разверткой выходного сигнала ШИМ, проходящего через фильтр нижних частот. На той же плате Arduino компаратор используется для сравнения формы волны с фиксированными 2,5 вольтами от ЦАП. Выход компаратора показан фиолетовой кривой. Выход компаратора идет на вывод, который не выводится на плате Arduino Nano Every, однако система событий использовалась для направления вывода компаратора на существующий вывод на плате.Прерывания аналогового компаратора могут быть вызваны повышением, падением или обоими фронтами. В этом случае используются оба фронта, и другой вывод GPIO переключается с каждым прерыванием. Это синий след.
Этот аналоговый преобразователь имеет регулируемый гистерезис. Поскольку трапеция зашумлена, если гистерезис выключен, выход будет слишком шумным, чтобы получить эти чистые формы волны, когда мы захватываем оба фронта. Этот пример был бы невозможен на микроконтроллере ATmega328P.
Для инициализации компаратора, опорного напряжения и системы событий использовался следующий код:
EVSYS.КАНАЛ0 = EVSYS_GENERATOR_AC0_OUT_gc; // Подключаем переменный ток к выводу 5 EVSYS.USEREVOUTB = EVSYS_CHANNEL_CHANNEL0_gc; VREF.CTRLA = VREF_AC0REFSEL_AVDD_gc; // Устанавливаем опорное напряжение для ЦАП переменного тока на VDD (5 вольт) AC0_MUXCTRLA = 3; // A1 положительный, DAC отрицательный AC0_DACREF = 128; // Средняя шкала, 2,5 вольта AC0_CTRLA = 7; // Включение переменного тока с гистерезисом 50 мВ, прерывание по обоим фронтам AC0_INTCTRL = 1; // Разрешить прерывание переменного токаУчебное пособие по примерам схем компаратора
Фиг.1 Компаратор
на базе LM741 использует биполярный источник питания.
by Lewis Loflin
Компараторы позволяют цифровым схемам и микроконтроллерам взаимодействовать с аналоговыми напряжениями в реальном мире. Часто имея два входа, они выводят ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ, в зависимости от соотношения этих входов.
Они используются внутри Arduino, что делает возможным аналого-цифровое преобразование (АЦП) при использовании с цифро-аналоговым преобразователем напряжения (ЦАП).
В моем аналогово-цифровом преобразовательном вольтметре Arduino я генерировал переменное напряжение с широтно-импульсной модуляцией Arduino с использованием компаратора для измерения входного напряжения до 20 вольт, что намного выше цифровой логики 5 вольт.
В другом случае я использовал четырехканальный компаратор LM339 для создания зарядного устройства без микроконтроллера на основе схемы на рис. 1.
4-битный индикатор напряжения на базе LM339 – щелкните изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Выше мы использовали все четыре компаратора в LM339 как 4-битный вольтметр. Резисторы делителя напряжения и потенциометр 100 кОм устанавливают срабатывание по напряжению.
Основы компаратора
См. Также Схемы компаратора напряжения
Компаратор часто представляет собой операционный усилитель без обратной связи между входами и выходами.Он либо полностью включен (около Vcc), либо выключен (около 0 вольт). На рис. 2 показан компаратор, построенный на основе обычного операционного усилителя LM741.
В этой тестовой схеме мы используем биполярный источник питания на 12 В. На входе NEG на контакте 2 фиксируется напряжение 6 В с стабилитроном, подключенным к положительной стороне источника питания. Мы назовем это Vref.
На входе POS на выводе 3 мы подключаем потенциометр обратно к + и GND. Это Вин. Если Vin на меньше, чем 6 вольт, выход на выводе 7 LM741 будет примерно минус 10 вольт.Здесь мы используем диод 1N4001 для защиты светодиода от чрезмерного обратного напряжения.
Если мы настроим потенциометр 10K так, чтобы Vin на больше, чем Vref, выходной сигнал на выводе 7 вырастет примерно до плюс 10 вольт, смещая 1N4001 в прямом направлении и включающий светодиод.
Недостатком использования LM741 является использование биполярного источника питания.
Рис. 2 Компаратор на базе LM358 использует изображение
с одним щелчком мыши для полноразмерного изображения.
Схема компаратора на рис.2 использует операционный усилитель LM358 вместо LM741. LM358 разработан для работы от одного источника питания. Он делает то же самое, что и на рис. 2, с добавлением Q1, который действует как выходной драйвер с открытым коллектором.
Когда Vin меньше Vref, выходной сигнал на контакте достигает примерно 10 вольт, включая транзистор Q1, который включает светодиод. Установив точку срабатывания потенциометром 10K, можно сделать индикатор пониженного напряжения.
Рис. 3 Компаратор на базе LM311 имеет
выход с открытым коллектором – щелкните изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Как правило, для входов компаратора с выходами с открытым коллектором, таких как LM339 или LM311 (не для схемы LM358):
Ток БУДЕТ течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе МИНУС выше, чем напряжение на входе ПЛЮС.
Ток НЕ БУДЕТ течь через открытый коллектор, если напряжение на входе МИНУС ниже, чем напряжение на входе ПЛЮС.
На рис. 4 используется компаратор LM311, специально разработанный ТОЛЬКО как компаратор – все внешние части на рис.3 минуса, схема светодиода, горшок, стабилитрон. Его резисторы обратной связи и входные резисторы являются внутренними. Работает аналогично схеме LM358.
Внешний резистор 4,7 кОм используется для взаимодействия с цифровой логикой, создавая ВЫСОКОЕ или 12 Вольт на выходе, когда LM311 выключен. Так цифровые схемы «общаются» с резистивными датчиками. Установка Vref на известную точку и проверка вывода сообщают нам, когда Vin больше, чем Vref.
Рис. 4 Сигнализация превышения напряжения компаратора LM339
с использованием оптрона для подачи звукового сигнала – щелкните изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
На рис. 5 мы используем один из четырех счетверенных компараторов LM339 для подачи звукового сигнала, если Vin становится слишком высоким из-за того, что напряжение Vcc превышает 12 вольт. LM339 равен 4 LM311 в одном корпусе с общим питанием и подключениями GRD для всех 4 компараторов. См. Рис. 1 выше.
Эта схема полезна, скажем, в регуляторе автомобильной системы зарядки, который не сбрасывает чрезмерное напряжение в систему, разрушая аккумулятор и электронику. Здесь я использовал оптопару 4N25 для управления зуммером или звуковым сигналом малой мощности – токовая нагрузка на выходе компаратора мала, в то время как оптопара намного выше.
См. Спецификацию LM339.
Рис. 5 Управляющее реле компаратора LM339 с внешним PNP-транзистором
– щелкните изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
На рис. 6 мы используем внешний биполярный транзистор PNP для управления реле. Когда выход с открытым коллектором компаратора включен, ток течет через резистор 1K и переход база-эмиттер, включающий транзистор, замыкая цепь для реле K1 и светодиодного индикатора.
Рис. 6 Компаратор LM339 использует фотоэлемент
CdS для управления ночным освещением – щелкните изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Теперь мы используем LM339 для создания «ночника». Стабилитрон был заменен фотоэлементом CdS, сопротивление которого уменьшается пропорционально увеличению уровня освещенности. Поскольку сопротивление R2 уменьшается при дневном свете, Vref выше, чем Vin, поэтому компаратор выключен.
Когда уровень освещенности падает, R2 увеличивает сопротивление, а Vref падает ниже Vin, включая реле через оптопару для включения света или что-то еще. Та же самая схема PNP на рис. 6 также будет работать. Используйте горшок 10K, чтобы установить точку срабатывания.
В качестве заключительной ноты R1 и R2 можно поменять местами для противоположного эффекта. Скажем, выключайте вентилятор в теплице, когда садится солнце. Фотоэлемент можно заменить термистором для измерения температуры.
Домашняя страница Hobby Electronics и домашняя страница для веб-мастеров (Off site.)
Ардуино
Другие схемы
LEAP № 139
Тестирование встроенного аналогового компаратора Atmega328
Вот короткое видео схемы в действии:
Банкноты
Итак, сегодня я узнал (от этот вопрос ) что микросхема Atmega328 имеет встроенный аналоговый компаратор.Отлично!
Аналоговый компаратор представлен в разделе 23 таблицы данных AVR:
Аналоговый компаратор сравнивает входные значения на положительном выводе AIN0 и отрицательном выводе AIN1. Когда
напряжение на положительном выводе AIN0 выше, чем напряжение на отрицательном выводе AIN1, аналоговый компаратор
выход, ACO, установлен. Выход компаратора может быть настроен на запуск функции захвата входа таймера / счетчика 1. В
Кроме того, компаратор может запускать отдельное прерывание, исключительное для аналогового компаратора.Пользователь может
выберите Запуск по прерыванию при повышении, падении или переключении выхода компаратора.
Обратите внимание, что эту функцию поддерживает не только Atmega328.
ACSR (Регистр управления и состояния аналогового компаратора) определяет поведение аналогового компаратора. В настройке программы мы:
- отключить мультиплексированный вход для компаратора, поэтому AIN1 используется как отрицательный вход
- очистить все существующие прерывания компаратора
- разрешить прерывания аналогового компаратора
- выбрать прерывание по нарастающему фронту
Код определяет процедуру обслуживания прерывания для ANALOG_COMP_vect.
Теперь все хорошо, но «вывод AIN0» и «вывод AIN1» звучат довольно чуждо для большинства пользователей Arduino! Быстрая проверка ATmega168 / 328-Arduino Pin Mapping verify:
- Цифровой вывод 6 Arduino = AIN0 = вывод 12 микросхемы DIP28
- Цифровой вывод 7 Arduino = AIN1 = вывод 13 микросхемы DIP28
Тестовая схема
Это простой тест:
- делитель напряжения устанавливает опорное напряжение ~ 2,5 В на AIN1
- пара LDR / резистор обеспечивает вход светозависимого напряжения на AIN0
Используемый конкретный LDR имеет диапазон от примерно 200 Ом (яркий свет) до 20 кОм (темный).Однако условия окружающего освещения, используемые для тестирования схемы, имеют типичный диапазон от 2 кОм до 5 кОм, поэтому я использую в качестве эталона резистор 3,3 кОм.
Итак, ожидаемое поведение таково, что мы получаем пересечение нарастающего фронта порога компаратора, когда LDR гаснет, и пересечение заднего фронта порога компаратора, когда LDR загорается.
Рост, падение, изменение прерываний?
Установка ACIS1, биты ACIS0 выбирают прерывание для запуска:
| ACIS1 | ACIS0 | Спусковой крючок |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Переключить |
| 1 | 0 | Падение |
| 1 | 1 | Рост |
На практике компаратор может быть очень подвижным.Это может вызвать возрастающие прерывания, когда ожидается только спад, и наоборот. Какая-то мера противодействия кажется существенной.
Так это работает?
Да! Прерывание компаратора превосходно и превосходит любой другой подход по скорости, накладным расходам на обработку и отсутствию внешних схем.
Debouncing, вероятно, важен, если ваше приложение не заботится о количестве или направлении возникающих прерываний.
Строительство
Типичный вывод консоли
Источники и ссылки
Arduino с нуля. Часть 5 – Выбор деталей компаратора.
В части 4 мы описали способ, которым схема компаратора отключает напряжение 5 В USB при наличии напряжения на VIN.Этот пост был уже немного длинным, поэтому в нем будет рассказано о выборе частей для построения этой подсистемы.
Создайте Arduino UNO R3 с нуля Содержание
Операционный усилитель компаратора
На официальной схеме показан номер детали, указанный для операционного усилителя компаратора как LMV358IDGKR. Еще не изучив его, я предполагаю, что это базовый двойной операционный усилитель (имеется в виду два операционных усилителя в одном корпусе), а фрагмент «IDGKR» в номере детали просто указывает на занимаемую площадь.Когда мы посмотрим на схему светодиода на контакте 13, мы увидим, как используется второй операционный усилитель в корпусе, поскольку только один необходим для работы в качестве компаратора.
Внесение этого номера детали в parts.io подтверждает мои подозрения, и хорошие новости заключаются в том, что это недорого, с низким уровнем риска, и их огромное количество имеется на складе дистрибьютора. Нам не придется искать подходящую замену.
Есть много спецификаций, связанных с усилителями, которые могут потерять вас в траве, но наше приложение очень простое: когда уровень VIN поднимается выше определенной точки, мы хотим направить выход прямо на шину VCC +.Если выход был возвращен на один из входов, он не пошел бы до VCC +, но до некоторой промежуточной точки баланса, чтобы сделать оба входа равными, но в этом случае выход не взаимодействует с входами. вообще, так что любая разница приведет к полному размаху выходного сигнала на одну или другую рейку.
VIN проходит через делитель напряжения 10K / 10K, а «определенная точка» – это опорное напряжение 3V3. Итак, как только VIN повышается до 3,3 В X 2, 6,60 В, уровень неинвертирующего входа заставит выход переключиться с GND на 5 В.Фиксированный LDO LD1117S50TR 5 В имеет падение напряжения около 1,1 В, поэтому вам понадобится минимум 6,1 В, чтобы заставить его что-либо делать. В конце концов, мы отключили источник USB на 5 В более чем на 500 мВ, прежде чем LDO может вступить в конфликт с ним. Поскольку никто реально никогда не будет подключать источник питания 6,60 В к VIN, вместо более реалистичных 7 В, 9 В или 12 В, это означает, что все спецификации хорошо выстраиваются.
На вопрос «как быстро он будет реагировать» отвечает спецификация скорости нарастания напряжения.Скорость, с которой LMV358 может изменять свой выходной сигнал, указана в таблице как 1 В / мкс, так что около 5 мкс для перехода из одного состояния в другое.
Фиксированный стабилизатор LDO 3V3
Разработчики Arduino посчитали важным наличие на плате источника напряжения 3V3 и удобно используют его для обеспечения опорного напряжения компаратора, пока они находятся на нем. Я предполагаю, что они хотели, чтобы плата могла подавать напряжение на более широкий спектр компонентов, чем вы можете запитать с помощью всего лишь 5 В, и каждый день появляется намного больше компонентов 3 В 3.
Итак, мы должны сделать 3V3, а деталь, указанная на схеме, – это LP2985-33DBVR. Опять же, выглядит как деталь Texas Instruments, основанная на обозначении DBVR, а с цифрой 33 там определенно кажется фиксированным регулятором выходного напряжения 3V3. Конечно же, это фиксированный стабилизатор LDO на 3,3 В компании TI с очень низким уровнем риска 1,0. Падение напряжения составляет от 7 мВ при подаче выходного тока 1 мА до 280 мВ при нагрузке 150 мА.
Мы должны смотреть на ток покоя, количество тока, которое LP2985 потребляет, даже когда он ничего не делает.В таблице данных указано, что без нагрузки он потребляет 65 мкА, что совсем немного. Это говорит о том, что это не окажет большого влияния ни на что другое, что мы можем подключить к 5V_LDO.
Фиксированные конденсаторы стабилизатора LDO 3V3
Это меня по-настоящему сбило с толку. В техническом описании LP2985 четко описаны входные и выходные конденсаторы, необходимые для стабильной работы, но на схеме показан только керамический конденсатор емкостью 1 мкФ на выходе и без входного конденсатора.
Поскольку напряжение, подаваемое на вход, гарантированно регулируется либо USB-хостом, либо Arduino 5V LDO, возможно, они решили, что им не нужно включать входной колпачок для дополнительной стабильности? В таблице данных очень четко указано, что входные и выходные конденсаторы необходимы для стабильной работы, и четко указаны допустимые значения емкости и ESR.
Без какого-либо разумного объяснения того, почему конденсаторы отсутствуют на схеме, я собираюсь следовать рекомендациям таблицы:
- Входной конденсатор: минимум 1 мкФ (можно неограниченно увеличивать) без требований ESR. Выходной конденсатор
- : минимум 2,2 мкФ (можно неограниченно увеличивать) с ESR 0,01–0,8 Ом.
Поскольку компания Texas Instruments приложила большие усилия для разработки регулятора напряжения с такими простыми характеристиками конденсаторов, а ESR не является фактором для входного конденсатора, выбор его становится относительно тривиальным.Поэтому я выберу C0805C105K8RACAUTO емкостью 1 мкФ от Kemet. Это не часть с наименьшим риском, но я знаком с Кеметом, и знакомство вызывает предвзятость выбора 🙂 Это всего лишь конденсатор на 10 В, но если он когда-либо увидит что-нибудь, кроме 5 В, на плате будет разрушено множество других вещей.
Что касается выходного колпачка, мы все еще можем оставаться керамическими, но нам нужно быть немного осторожнее с ESR. Вот в чем дело, я потратил два дня… ДВА ДНЯ… пытаясь понять, как эти вещи спроектировать, и заблудился в кроличьей норе, состоящей из столбов, дыр и частоты против.ESR в зависимости от тока нагрузки, и я решил отказаться от этого. Что мне нужно для дизайна на данный момент, так это НЕКОТОРЫЙ керамический конденсатор, желательно в корпусе 0805, от 2,2 мкФ до 3,3 мкФ. Существуют десятки тысяч таких вещей, и я найду подходящую. Только не сейчас, потому что мне нужно двигаться дальше, и я не хочу больше тратить время на сорняки. Итак, давайте просто вставим здесь булавку и отметим на схеме, что над ней нужно доработать.
ОБНОВЛЕНИЕ
Когда я собирал аннотированное изображение платы ниже, я увидел небольшой конденсатор слева от регулятора 3V3, и, посмотрев на него под увеличением, я подумал: «ну, ЭТО выглядит подозрительно, как будто он связан между дорожкой, идущей от операционный усилитель, LDO 3V3 и заземление.Бьюсь об заклад, это входной конденсатор! ” После проверки проводимости с помощью моего мультиметра, конечно же, именно входной конденсатор не отображается на официальной схеме . Понятия не имею, какого это размера, какого сорта, чего угодно. Но, по крайней мере, он там есть, так что это немного решает эту загадку. Я все равно выберу ту, которую выбрал сам.
МОП-транзистор с P-каналом
Наш маленький силиконовый переключатель, который позволяет или предотвращает подключение USB_VCC к шине 5 В, указан на схеме как FDN340P, P-канальный MOSFET, потому что сопротивление истока-истока, R DS (on) , падает примерно до 80 мОм, когда напряжение затвора немного ниже, чем у источника.Просмотр таблицы данных для этой конкретной детали может сбивать с толку, потому что большинство значений напряжения указаны как отрицательные из-за P-канальной природы полевого МОП-транзистора. Нас интересует значение напряжения, которое должно присутствовать на затворе, чтобы управлять сопротивлением сток-исток в одном или другом направлении, пороговое напряжение затвор-исток, В GS (th) . В таблице это значение обозначено как -0,8 В. Когда ворота находятся на уровне USBVCC – 0,8 В или ниже, ворота широко открываются, и веселые маленькие электроны могут танцевать и делать свое дело.Выше USBVCC – 0,8 В сопротивление сток-исток повысится до уровня, который эффективно отключает USBVCC. Согласно спецификации USB, USBVCC будет находиться на некотором уровне от 4,75 В до 5,25 В, поэтому мы ожидаем, что точка баланса MOSFET будет между 3,95 В и 4,45 В. Он не должен колебаться, это просто уровень отклонения, допустимый для шины USB Voltage Bus: у вас будет стабильное напряжение где-то между этими двумя.
Резисторы делителя напряжения
Это просто неинтересные резисторы на 10К.Ничего особенного, их нужно всего два. Arduino спроектирован для резистивных сетей, но я выберу индивидуальные.
Схема компаратора напряжения KiCad
Все вышеперечисленные решения по компонентам были включены в схему, в том числе оставлены пустые данные о производителе и номере детали для выходного конденсатора регулятора 3V3.
Вот спецификация для этой части схемы: Спецификация подсистемы компаратора напряжения Arduino UNO R3
В следующей части мы рассмотрим светодиод Pin 13, что не так просто, как вы думаете!
Операционный усилительв качестве компаратора – Робо Индия || Учебники || Изучите Arduino |
Robo India в этом руководстве объясняет, как использовать операционный усилитель (операционный усилитель) в качестве компаратора.В этом руководстве используется микросхема LM358. Имеет 2 компаратора. 1. Введение: Операционный усилитель (ОУ) может использоваться в качестве компаратора. В этом руководстве объясняется, как использовать операционный усилитель LM358 в качестве компаратора. LM358 имеет двойной компаратор. В этом уроке используется только один из них. Вы можете использовать и то, и другое в качестве упражнения.
Загрузите техническое описание LM358 здесь.
1.2 Перечень деталей
Следующие части будут использоваться для выполнения этой схемы.
| S.No. | Артикул | Кол-во | ||
| 1. | Основы платформы электронного блока (без трансформатора) | 1 | с аккумулятором | 1 |
| 3. | Светодиодный индикатор | 1 | ||
| 4. | 1 К Сопротивление | 1 | ||
| 5. | . | Измеритель потенциала 10K | 1 | |
| 7. | LM358 | 1 | ||
| 8. | 4,7K Сопротивление |
