تقویت کننده های عملیاتی و مقایسه کننده ها
هدف از این مقاله آشنا کردن شما با طرز کار یک تقویت کننده ی عملیاتی ساده و چگونگی استفاده از آن به عنوان مقایسه کننده ی ولتاژ در پروزه ی روبات تعقیب کننده ی خط برای تبدیل سیگنال های دریافتی از سنسور ها به صورت های منطقی 0 و 1 که برای تزریق به میکرو کنترلر به کار میرود میباشد.
امروزه انواع مختلفی از opamp ها به صورت آی سی و با قیمت های بسیار ارزان در دسترس طراحان میباشد. برای مثالLM324 یک نمونه از این آی سی ها است که با داشتن چهار تقویت کننده ی عملیاتی یکی از محبوبترین این آی سی ها می باشد.
تمام opamp ها دارای دو ورودی هستند یکی ورودی (-) و دیگری ورودی (+) .
چنانچه سیگنالی به ورودی (-) اعمال شود این سیگنال با فاز مخالف در خروجی ظاهر میشود همچنین اگر سیگنال را به ورودی (+) اعمال کنیم سیگنال خروجی به صورت همفاز با ورودی ظاهر میشود.
یکی از کاربردهای مهم opamp ها استفاده از آنها به عنوان مقایسه کننده ی ولتاژ میباشد به این معنی که یک تقویت کننده ی عملیاتی با بهره ی زیاد دو ولتاژ ورودی را با هم مقایسه کرده و در خروجی خود سیگنالی تولید میکند که برابر بودن و یا برابر نبودن ورودی ها را مشخص میکند.
یکی از دو ورودی opamp ها برای اعمال ولتاژ مرجع میباشد که معمولا به وسیله ی یک پتانسیومتر ایجاد میشود.
در صورتی که ولتاژ رفرنس به ورودی (-) اعمال شود 3 حالت زیر به وجود می آید :
1- اگر ولتاژ اعمال شده به ورودی برابر ولتاژ مرجع باشد آنگاه خروجی 0 میشود.
2- اگر ولتاژ اعمال شده به ورودی بیشتر از ولتاژ مرجع باشد خروجی ولتازی مثبت است.
3- اگر ولتاژ اعمال شده به ورودی کمتر از ولتاژ مرجع باشد خروجی ولتازی منفی است.
به دلیل بهره ی زیاد مقایسه کننده ها هنگامی که ولتاژ ورودی از ولتاژ مرجع میگذرد مقایسه کننده از خود عکس العمل ناگهانی نشان میدهد و از یک سطح ولتاژ به سطح دیگر میرود. به همین دلیل از این مقایسه کننده ها در مدارات شامل سنسور استفاده میشود.
حال در صورتی که ولتاژ رفرنس به ورودی (+) اعمال شود سیگنال خروجی در مقایسه با سیگنال ورودی معکوس میشود به این معنی که هنگامی که ولتاژ ورودی از ولتاژ مرجع بیشتر شود خروجی Low میشود.در شکل زیر مدار داخلی آی سی LM324 که دارای 4 تقویت کننده ی عملیاتی است و همچنین نحوه ی اتصال سنسورهای مادون قرمز به آن نشان داده شده همانطور که دیده میشود پایه های۳ , ۱۰,۵و 12 به یکدیگر و به ولتاژ رفرنس که توسط پتانسیومتر تولید میشود متصل میشود و از این طریق میتوان دقت سنسورها را تغییر داد.
پایه ی 4 از آی سی به ولتاژ +5 ولت و پایه ی 11 را به زمین متصل میکنیم در آخر پایه های ,۱ 7, 8و 14 از آی سی را میتوان به عنوان ورودی میکرو استفاده کرد.
قبل از اتصال این پایه ها به میکروکنترلر برای اطمینان از کارکرد آن و همچنین تنظیم پتانسیومتر میتوانید پس از اتصال منبع تغذیه با قرار دادن یک قطعه کاعذ سفید در فاصله ی معینی از سنسور ها آن را تنظیم کنید. در این صورت باید با قرار دادن کاغذ سفید مقابل هر سنسور دیود نورانی مربوط به آن سنسور روشن و با قرار دادن کاغذ سیاه خاموش شود.
توجه شود که در صورت حذف کردن مقاومت های متصل به دیودهای نورانی دیگر خروجی های آی سی برای میکرو کنترلر مطلوب نخواهد بود اما میتوانید 4 دیود نورانی و مقاومت های متصل به آن را از مدار حذف کنید.
دریافت دیتاشیت آی سی LM324
دریافت مقاله به صورت PDF
بیشتر...
تقویت کننده های عملیاتی و مقایسه کننده ها
امروزه انواع مختلفی از opamp ها به صورت آی سی و با قیمت های بسیار ارزان در دسترس طراحان میباشد. برای مثالLM324 یک نمونه از این آی سی ها است که با داشتن چهار تقویت کننده ی عملیاتی یکی از محبوبترین این آی سی ها می باشد.
تمام opamp ها دارای دو ورودی هستند یکی ورودی (-) و دیگری ورودی (+) .
چنانچه سیگنالی به ورودی (-) اعمال شود این سیگنال با فاز مخالف در خروجی ظاهر میشود همچنین اگر سیگنال را به ورودی (+) اعمال کنیم سیگنال خروجی به صورت همفاز با ورودی ظاهر میشود.
یکی از کاربردهای مهم opamp ها استفاده از آنها به عنوان مقایسه کننده ی ولتاژ میباشد به این معنی که یک تقویت کننده ی عملیاتی با بهره ی زیاد دو ولتاژ ورودی را با هم مقایسه کرده و در خروجی خود سیگنالی تولید میکند که برابر بودن و یا برابر نبودن ورودی ها را مشخص میکند.
یکی از دو ورودی opamp ها برای اعمال ولتاژ مرجع میباشد که معمولا به وسیله ی یک پتانسیومتر ایجاد میشود.
در صورتی که ولتاژ رفرنس به ورودی (-) اعمال شود 3 حالت زیر به وجود می آید :
1- اگر ولتاژ اعمال شده به ورودی برابر ولتاژ مرجع باشد آنگاه خروجی 0 میشود.
2- اگر ولتاژ اعمال شده به ورودی بیشتر از ولتاژ مرجع باشد خروجی ولتازی مثبت است.
3- اگر ولتاژ اعمال شده به ورودی کمتر از ولتاژ مرجع باشد خروجی ولتازی منفی است.
به دلیل بهره ی زیاد مقایسه کننده ها هنگامی که ولتاژ ورودی از ولتاژ مرجع میگذرد مقایسه کننده از خود عکس العمل ناگهانی نشان میدهد و از یک سطح ولتاژ به سطح دیگر میرود. به همین دلیل از این مقایسه کننده ها در مدارات شامل سنسور استفاده میشود.
حال در صورتی که ولتاژ رفرنس به ورودی (+) اعمال شود سیگنال خروجی در مقایسه با سیگنال ورودی معکوس میشود به این معنی که هنگامی که ولتاژ ورودی از ولتاژ مرجع بیشتر شود خروجی Low میشود.
پایه ی 4 از آی سی به ولتاژ +5 ولت و پایه ی 11 را به زمین متصل میکنیم در آخر پایه های ,۱ 7, 8و 14 از آی سی را میتوان به عنوان ورودی میکرو استفاده کرد.
قبل از اتصال این پایه ها به میکروکنترلر برای اطمینان از کارکرد آن و همچنین تنظیم پتانسیومتر میتوانید پس از اتصال منبع تغذیه با قرار دادن یک قطعه کاعذ سفید در فاصله ی معینی از سنسور ها آن را تنظیم کنید. در این صورت باید با قرار دادن کاغذ سفید مقابل هر سنسور دیود نورانی مربوط به آن سنسور روشن و با قرار دادن کاغذ سیاه خاموش شود.
توجه شود که در صورت حذف کردن مقاومت های متصل به دیودهای نورانی دیگر خروجی های آی سی برای میکرو کنترلر مطلوب نخواهد بود اما میتوانید 4 دیود نورانی و مقاومت های متصل به آن را از مدار حذف کنید.
دریافت دیتاشیت آی سی LM324
دریافت مقاله به صورت PDF
بیشتر...
