Cómo utilizar un amplificador operacional como circuito comparador

Cómo utilizar un amplificador operacional como circuito comparador

En esta publicación, aprendemos de manera integral cómo usar cualquier opamp como comparador en un circuito para comparar diferenciales de entrada y producir las salidas correspondientes.

¿Qué es un comparador de amplificador operacional?

Nosotros hemos estado usando un amplificador operacional IC probablemente desde que comenzamos a aprender electrónica, me refiero a este pequeño y maravilloso IC 741, a través del cual prácticamente cualquier diseño de circuito basado en comparadores se vuelve factible.



Aquí estamos discutiendo uno de los circuitos de aplicación simples de este IC donde se está configurado como comparador , no es de extrañar que las siguientes aplicaciones se puedan modificar de muchas formas diferentes según las preferencias del usuario.



Como su nombre indica, el comparador opamp se refiere a la función de comparar entre un conjunto particular de parámetros o puede ser solo un par de magnitudes como en el caso.

Dado que en la electrónica nos ocupamos principalmente de tensiones y corrientes, estos factores se convierten en los únicos agentes y se utilizan para operar o regular o controlar los diversos componentes involucrados.



En el diseño del comparador de amplificador operacional propuesto, básicamente se utilizan dos niveles de voltaje diferentes en los pines de entrada para compararlos, como se muestra en el siguiente diagrama.

cómo configurar los pines de entrada del amplificador operacional para la comparación de voltaje

RECUERDE, EL VOLTAJE EN LOS PINS DE ENTRADA NO DEBE EXCEDER EL NIVEL DE SUMINISTRO CC DEL AMP OP, EN LA FIGURA ANTERIOR NO DEBE EXCEDER +12 V

Los dos pines de entrada de un amplificador operacional se denominan inversor (con un signo menos) y el pin no inversor (con un signo más) se convierten en las entradas de detección del amplificador operacional.



Cuando se usa como comparador, uno de los pines de los dos se aplica con un voltaje de referencia fijo mientras que el otro pin se alimenta con el voltaje cuyo nivel necesita ser monitoreado, como se muestra a continuación.

cómo agregar una referencia fija al amplificador operacional

El monitoreo del voltaje anterior se realiza con referencia al voltaje fijo que se ha aplicado al otro pin complementario.

Por lo tanto, si el voltaje que se va a monitorear supera o cae por debajo del voltaje umbral de referencia fijo, la salida revierte el estado o cambia su condición original o cambia la polaridad del voltaje de salida.

Video de demostración

https://youtu.be/phPVpocgpaI

Cómo funciona un comparador Opamp

Analicemos la explicación anterior estudiando el siguiente circuito de ejemplo de un interruptor de sensor de luz.

Mirando el diagrama del circuito encontramos el circuito configurado de la siguiente manera:

Podemos ver que el pin # 7 del opamp que es el pin de suministro + está conectado al riel positivo, de manera similar su pin # 4, que es el pin de suministro negativo, está conectado al riel de suministro negativo o más bien al cero de la fuente de alimentación. .

El par de conexiones de pines anterior alimenta el IC para que pueda continuar con sus funciones previstas.

Ahora, como se discutió anteriormente, el pin # 2 del IC está conectado en la unión de dos resistencias cuyos extremos están conectados a los rieles positivo y negativo de la fuente de alimentación.

Esta disposición de las resistencias se llama divisor de potencial, lo que significa que el potencial o el nivel de voltaje en la unión de estas resistencias será aproximadamente la mitad del voltaje de suministro, por lo que si el voltaje de suministro es 12, la unión de la red del divisor de potencial será ser de 6 voltios y así sucesivamente.

Si el voltaje de suministro está bien regulado, el nivel de voltaje anterior también estará bien fijado y, por lo tanto, puede usarse como voltaje de referencia para el pin # 2.

Por lo tanto, refiriéndose al voltaje de unión de las resistencias R1 / R2, este voltaje se convierte en el voltaje de referencia en el pin n. ° 2, lo que significa que el IC monitoreará y responderá a cualquier voltaje que pueda superar este nivel.

El voltaje de detección que se va a monitorear se aplica al pin # 3 del IC, en nuestro ejemplo es a través de un LDR. El pin # 3 está conectado en la unión del pin LDR y un terminal preestablecido.

Eso significa que esta unión se convierte nuevamente en un divisor de potencial, cuyo nivel de voltaje esta vez no es fijo porque el valor de LDR no se puede fijar y variará con las condiciones de luz ambiental.

Ahora suponga que desea que el circuito detecte el valor de LDR en algún punto justo cuando cae el anochecer, ajuste el ajuste preestablecido de manera que el voltaje en el pin n. ° 3 o en la unión del LDR y el ajuste preestablecido simplemente cruce por encima de la marca de 6V.

Cuando esto sucede, el valor aumenta por encima de la referencia fija en el pin n. ° 2, esto informa al IC sobre el voltaje de detección que aumenta por encima del voltaje de referencia en el pin n. ° 2, esto revierte instantáneamente la salida del IC que cambia a positivo desde su voltaje cero inicial posición.

El cambio anterior en el estado del IC de cero a positivo, activa la etapa del controlador del relé que enciende la carga o las luces que podrían estar conectadas a los contactos relevantes del relé.

Recuerde, los valores de las resistencias conectadas al pin n. ° 2 también pueden modificarse para alterar el umbral de detección del pin n. ° 3, por lo que todos son interdependientes, lo que le brinda un amplio ángulo de variación de los parámetros del circuito.

Otra característica del R1 y R2 es que evita la necesidad de usar una fuente de alimentación de doble polaridad, lo que hace que la configuración involucrada sea muy simple y ordenada.

Intercambio del parámetro de detección con el parámetro de ajuste

Como se muestra a continuación, la respuesta de operación explicada anteriormente se puede revertir simplemente intercambiando las posiciones de los pines de entrada del IC o, considerando otra opción en la que solo intercambiamos las posiciones del LDR y el preset.

Así es como se comporta cualquier opamp básico cuando se configura como comparador.

Para resumir podemos decir que en cualquier compartaor basado en opamp, tienen lugar las siguientes operaciones:

Ejemplo práctico n. ° 1

1) Cuando al pin inversor (-) se le aplica una referencia de voltaje fijo, y el pin de entrada no inversor (+) está sujeto a un voltaje de detección alterado, la salida del opamp permanece 0V o negativa siempre que el (+) el voltaje del pin permanece por debajo del nivel de voltaje del pin de referencia (-).

Alternativamente, tan pronto como el voltaje de la clavija (+) sea más alto que el voltaje (-), la salida cambia rápidamente al nivel positivo de CC de suministro.

Ejemplo # 2

1) Por el contrario, cuando el pin no inversor (+) se aplica a una referencia de voltaje fijo, y el pin de entrada inversor (-) está sujeto a un voltaje de detección alterado, la salida del opamp sigue siendo el nivel de suministro de CC o positivo siempre que el voltaje del pin (-) permanece por debajo del nivel de voltaje del pin de referencia (+).

Alternativamente, tan pronto como el voltaje del pin (-) sube más alto que el voltaje (+), la salida rápidamente se vuelve negativa o se apaga a 0V.




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