व्होल्टेज तुलनाकर्ता म्हणजे काय आणि ते कशासाठी आहे

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्सची रचना करताना, बहुतेक वेळा दोन व्होल्टेजच्या पातळीची तुलना करणे आवश्यक असते. या उद्देशासाठी, तुलनाकर्ता म्हणून असे डिव्हाइस वापरले जाते. नोडचे नाव लॅटिन तुलना करण्यासाठी किंवा तुलना करण्यासाठी इंग्रजीमध्ये परत जाते.

व्होल्टेज तुलनाकर्ता काय आहे

साधारणपणे सांगायचे तर, तुलनाकर्ता हे असे उपकरण असते ज्याची तुलना केली जात असलेल्या मूल्यांसाठी (व्होल्टेज) दोन इनपुट असतात आणि तुलनाच्या परिणामासाठी आउटपुट असते. तुलनाकर्त्याकडे तुलनात्मक पॅरामीटर्स फीड करण्यासाठी दोन इनपुट आहेत - थेट आणि व्यस्त. डायरेक्ट इनपुटचे व्होल्टेज व्युत्क्रम इनपुटच्या व्होल्टेजपेक्षा जास्त असल्यास आउटपुट लॉजिकल वर सेट केले जाते आणि उलट असल्यास शून्य. उलथापालथ इनपुट आणि थेट इनपुटमधील सकारात्मक फरक एक आणि विरुद्ध स्थितीत शून्य असल्यास, तुलनाकर्त्याला उलटा तुलनाकर्ता म्हणतात.

तुलनीय ऑपरेटिंग तत्त्व

वापरून तुलनाकर्ता तयार करणे सोयीचे आहे ऑपरेशनल एम्पलीफायर (OP-AMP). या कारणासाठी त्याचे गुणधर्म थेट वापरले जातात:

• डायरेक्ट आणि इनव्हर्टिंग इनपुटमधील सिग्नल फरक वाढवणे;
• अनंत (सरावात - 10000 आणि त्याहून अधिक) लाभ.

तुलनात्मक म्हणून डीटीचे कार्य खालील सर्किटसह मानले जाऊ शकते:

समजा 10000 च्या वाढीसह डीटी आहे, पुरवठा व्होल्टेज द्विध्रुवीय, + 5 V आणि उणे 5 V आहे. दुभाजक इनव्हर्टिंग इनपुटवर तंतोतंत 0 व्होल्ट्सच्या संदर्भ स्तरावर सेट केले जाते आणि थेट इनपुटवर पोटेंशियोमीटर स्लाइडरमधून उणे 5 व्होल्ट घेतले जातात. ऑपरेशनल अॅम्प्लीफायरने फरक 10000 पटीने वाढवला पाहिजे, सैद्धांतिकदृष्ट्या आउटपुटवर वजा 50000 व्होल्टचा व्होल्टेज असावा. परंतु op-amp ला असे व्होल्टेज मिळण्यासाठी कोठेही नाही, म्हणून ते जास्तीत जास्त शक्य - पुरवठा व्होल्टेज, वजा 5 व्होल्ट तयार करते.

जर तुम्ही डायरेक्ट इनपुटवर व्होल्टेज वाढवायला सुरुवात केली, तर Op-Amp इनपुटमधील व्होल्टेजचा फरक 10000 ने गुणाकार करून सेट करण्याचा प्रयत्न करेल. जेव्हा इनपुट व्होल्टेज शून्याच्या जवळ येईल आणि उणे 0.0005V होईल तेव्हा ते यशस्वी होईल. पॉझिटिव्ह इनपुटवर इनपुट व्होल्टेजमध्ये आणखी वाढ झाल्यामुळे, आउटपुट व्होल्टेज शून्य किंवा त्याहून अधिक होईल आणि +0.0005 व्होल्ट्स +5 व्होल्टच्या बरोबरीने होईल आणि पुढे वाढणार नाही - कुठेही नाही. अशाप्रकारे, जेव्हा इनपुट व्होल्टेज शून्य पातळी (अधिक तंतोतंत, वजा 0.0005 व्होल्ट ते +0.0005 व्होल्ट) ओलांडते तेव्हा आउटपुट व्होल्टेजमध्ये उणे 5 व्होल्ट ते +5 व्होल्ट्स पर्यंत उडी येईल. दुसऱ्या शब्दांत, जोपर्यंत डायरेक्ट इनपुटवरील व्होल्टेज इनव्हर्टिंग इनपुटच्या तुलनेत कमी आहे, तोपर्यंत तुलनाकर्ता आउटपुटवर शून्य सेट केले जाते. उच्च असल्यास, ते एक आहे.

वजा 0.0005 व्होल्ट ते + 0.0005 व्होल्ट पर्यंतच्या इनपुटमधील पातळीतील फरकाचा विभाग स्वारस्य आहे. सिद्धांतानुसार, त्यात नकारात्मक ते सकारात्मक पुरवठा व्होल्टेजमध्ये सहज वाढ होईल. व्यवहारात, ही श्रेणी खूपच अरुंद आहे आणि आवाज, हस्तक्षेप, पुरवठा व्होल्टेज अस्थिरता इत्यादींमुळे जेव्हा इनपुटवरील व्होल्टेज अंदाजे समान असतात, तेव्हा दोन्ही दिशांना तुलनाकर्त्याचे गोंधळलेले ट्रिगरिंग होईल. Op-Amp चा फायदा जितका कमी असेल तितकी ही अस्थिरतेची चौकट विस्तीर्ण होईल.जर कम्पॅरेटरने अ‍ॅक्ट्युएटर नियंत्रित केले, तर ते कुशलतेने (रिले क्लिकिंग, व्हॉल्व्ह स्लॅमिंग इ.) चालवण्यास कारणीभूत ठरेल, ज्यामुळे त्याचे यांत्रिक बिघाड किंवा जास्त गरम होऊ शकते.

हे टाळण्यासाठी, डॅश केलेल्या रेषेद्वारे दर्शविलेले रेझिस्टर चालू करून उथळ सकारात्मक अभिप्राय तयार केला जातो. हे जेव्हा संदर्भाच्या सापेक्ष व्होल्टेज वर आणि खाली जाते तेव्हा स्विचिंग थ्रेशोल्ड हलवून थोड्या प्रमाणात हिस्टेरेसिस तयार करते. उदाहरणार्थ, वरचा तुलनाकर्ता ०.१ व्होल्टवर स्विच करेल आणि अगदी शून्यावर खाली जाईल (फीडबॅकच्या खोलीवर अवलंबून). हे अस्थिरता विंडो दूर करेल. या रेझिस्टरचे रेटिंग काही शंभर किलोहॅम ते काही मेगाओमपर्यंत असू शकते. प्रतिकार जितका कमी असेल तितका थ्रेशोल्डमधील फरक जास्त.

विशेष तौलनिक चिप्स देखील उपलब्ध आहेत. उदाहरणार्थ LM393. या चिप्समध्ये वेगवान ऑपरेशनल अॅम्प्लिफायर (किंवा अनेक) असतात आणि त्यात अंगभूत विभाजक असू शकतो जो संदर्भ व्होल्टेज तयार करतो. Op-Amps वर बनवलेल्या या तुलनिक आणि उपकरणांमधील आणखी एक फरक म्हणजे त्यापैकी अनेकांना सिंगल-एंडेड पॉवर सप्लाय आवश्यक आहे. बहुतेक ऑपेसिटरला द्वि-ध्रुवीय व्होल्टेजची आवश्यकता असते. चिप प्रकाराची निवड डिव्हाइसच्या डिझाइनद्वारे निश्चित केली जाते.

डिजिटल तुलनाकर्त्यांची वैशिष्ट्ये

डिजीटल तंत्रज्ञानामध्ये तुलना करणारे देखील वापरले जातात, जरी ते पहिल्या दृष्टीक्षेपात विरोधाभासी वाटत असले तरी. शेवटी, फक्त दोन व्होल्टेज पातळी आहेत - एक आणि शून्य. त्यांची तुलना करण्यात काही अर्थ नाही. परंतु तुम्ही दोन बायनरी संख्यांची तुलना करू शकता, ज्यामध्ये तुम्ही कोणतीही अॅनालॉग मूल्ये (व्होल्टेजसह) रूपांतरित करू शकता.

समजा बिट्समध्ये समान लांबीचे दोन बायनरी शब्द आहेत:

X=X₃एक्स₂एक्स₁एक्स₀ आणि Y=Y₃वाय₂वाय₁वाय.

जर सर्व बिट्स बिटवाईज समान असतील तर ते मूल्यात समान मानले जातात:

1101=1101 => X=Y.

किमान एक बिट भिन्न असल्यास, संख्या असमान आहेत. मोठी संख्या सर्वात जास्त बिट पासून सुरू करून, थोड्या-थोड्या तुलनेने निर्धारित केली जाते:

• 1101>101 - येथे X चा पहिला बिट Y च्या पहिल्या बिटापेक्षा मोठा आहे आणि X>Y;
• 1101>101 - पहिले बिट समान आहेत, परंतु X चा दुसरा बिट मोठा आहे आणि X>Y;
• 111<1110 - Y मध्ये मोठा तिसरा बिट आहे आणि X च्या खालच्या बिटमधील मोठे मूल्य काही फरक पडत नाही, X<>

अशा तुलनेची अंमलबजावणी I-NE, OR-NE बेस एलिमेंट लॉजिक सर्किट्सवर तयार केली जाऊ शकते, परंतु ऑफ-द-शेल्फ उत्पादने वापरणे सोपे आहे. उदाहरणार्थ, 4063 (CMOS), 7485 (TTL), देशांतर्गत K564IP2 आणि मायक्रोसर्किट्सची इतर मालिका. ते डेटा इनपुट आणि कंट्रोल इनपुटच्या संबंधित संख्येसह 2-8 बिट तुलना करणारे आहेत. डिजिटल तुलनाकर्त्यांचे आउटपुट बहुतेक प्रकरणांमध्ये 3 आहेत:

• अधिक;
• च्या पेक्षा कमी;
• समान

अॅनालॉग डिव्हाइसेसच्या विपरीत, बायनरी तुलनाकर्त्यांमधील इनपुटवरील समानता ही अनिष्ट परिस्थिती नाही आणि ते टाळण्याचा प्रयत्न करत नाहीत.

बुलियन बीजगणित फंक्शन्स वापरून असे उपकरण सहजपणे तयार केले जाऊ शकते. वैकल्पिकरित्या, अनेक मायक्रोकंट्रोलरमध्ये वेगळ्या बाह्य पिनसह ऑन-बोर्ड अॅनालॉग तुलना करणारे असतात, जे अंतर्गत सर्किटला 0 किंवा 1 या दोन मूल्यांची तुलना करून तयार परिणाम देतात. यामुळे लहान संगणक प्रणालींच्या संसाधनांची बचत होते.

जेथे व्होल्टेज तुलनाकर्ता वापरला जातो

तुलनाकर्ता अनुप्रयोगांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये वापरला जातो. उदाहरणार्थ, ते थ्रेशोल्ड रिले तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. यासाठी एक सेन्सर आवश्यक आहे जो कोणत्याही मूल्याचे व्होल्टेजमध्ये रूपांतर करतो. असे मूल्य असू शकते:

• प्रदीपन पातळी;
• आवाजाची पातळी;
• भांडे किंवा टाकीमध्ये द्रव पातळी;
• इतर कोणतीही मूल्ये.

पोटेंशियोमीटरचा वापर तुलनाकर्त्याच्या प्रतिसादाची पातळी सेट करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. आउटपुट सिग्नल इंडिकेटर किंवा अ‍ॅक्ट्युएटरच्या कीद्वारे दिला जातो.

हिस्टेरेसिस वाढल्यास, तुलनाकर्ता श्मिट ट्रिगर म्हणून कार्य करू शकतो. जेव्हा इनपुटवर हळूहळू बदलणारे व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा आउटपुट होते स्वतंत्र सिग्नल उंच कडा सह.

दोन घटक ड्युअल-थ्रेशोल्ड कंपॅरेटर किंवा विंडो कंपॅरेटरमध्ये जोडले जाऊ शकतात.

येथे, प्रत्येक तुलनाकर्त्यासाठी थ्रेशोल्ड व्होल्टेज स्वतंत्रपणे सेट केले आहे - थेट इनपुटवरील वरच्यासाठी, उलट इनपुटवरील खालच्यासाठी. मुक्त इनपुट एकत्र केले जातात आणि त्यांना मोजलेले व्होल्टेज लागू केले जाते. आउटपुट "माउंटिंग OR" सर्किटनुसार जोडलेले आहेत. जेव्हा व्होल्टेज सेट केलेल्या वरच्या किंवा खालच्या मर्यादेपेक्षा जास्त असेल, तेव्हा तुलनाकर्त्यांपैकी एक आउटपुटवर उच्च पातळी देतो.

एक बहु-स्तरीय तुलनाकर्ता अनेक घटकांमधून एकत्र केला जातो, ज्याचा वापर रेखीय व्होल्टेज निर्देशक म्हणून केला जाऊ शकतो किंवा व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित मूल्य म्हणून केला जाऊ शकतो. चार स्तरांसाठी सर्किट असे असेल:

या सर्किटमध्ये, प्रत्येक घटकाला त्याच्या इनपुटवर लागू केलेला वेगळा संदर्भ व्होल्टेज असतो. इनव्हर्टिंग इनपुट एकत्र जोडलेले असतात आणि मोजण्यासाठी सिग्नल त्यांच्याकडे येतो. जेव्हा ट्रिगरिंग पातळी गाठली जाते, तेव्हा संबंधित एलईडी दिवे उजळतात. जर उत्सर्जित घटक एका ओळीत व्यवस्थित केले असतील, तर तुम्हाला एक हलकी बार मिळेल, ज्याची लांबी लागू व्होल्टेजच्या पातळीनुसार बदलते.

हेच सर्किट अॅनालॉग-टू-डिजिटल कन्व्हर्टर (ADC) म्हणून वापरले जाऊ शकते. हे इनपुट व्होल्टेजला संबंधित बायनरी कोडमध्ये रूपांतरित करते. ADC मध्ये जितके अधिक घटक समाविष्ट केले जातात, तितकी अंक क्षमता जास्त, रूपांतरण अधिक अचूक. सराव मध्ये, लाइन कोड वापरण्यास गैरसोयीचे आहे आणि ते एन्कोडरच्या मदतीने नेहमीच्या कोडमध्ये रूपांतरित केले जाते. एन्कोडर लॉजिक एलिमेंट्सवर बनवले जाऊ शकते, रेडीमेड मायक्रोसर्कीट वापरा किंवा योग्य फर्मवेअरसह रॉम वापरा.

व्यावसायिक आणि हौशी सर्किटरीमध्ये तुलनाकर्त्यांच्या वापराचे क्षेत्र विस्तृत आहे. या घटकांचा सक्षम अनुप्रयोग आपल्याला विस्तृत कार्ये सोडविण्यास अनुमती देतो.

संबंधित लेख: