تبسيط أسس عمل مقارن الجهد Voltage Comparator مع تطبيقات عملية متنوعة

[F.Abdelaziz]

تبسيط أسس عمل مقارن الجهد Voltage Comparator مع تطبيقات عملية

تعريف مقارن الجهد :

هو أحدمكونات الدوائر الالكترونية .
له دخلان أحدهما موجب (+) (يسمى الدخل الغير عاكس( والآخر سالب (-)( يسمى الدخل العاكس) .
وله خرج واحد.
وأخيرا له طرفان لتوصيل التغذية .



وظيفته (عمله) :
تبعا للجهد الواصل إلى كل من دخله الموجب ودخله السالب يكون خرجه :
إما مرتفعا (قيمته قريبة من قيمة الجهدالموجب).
أو منخفضا ( قيمته قريبة من جهد الصفر).
الأشكال التالية توضح الحالتين اللتين يمكن تواجدهما عمليا تبعا لجهدى الدخل الموجب والسالب .
لتوضيح ما يحدث تم وضع مقاييس للفولت (فولتميتر) عند الدخلان ووضع دايودمشع فى الخرج لكى تدل إضاءته على الحالة المرتفة للخرج .

وللشرح ولتسهيل الحسابات سوف نأخذ :
جهد التغذية الموجب 10 فولت بالنسبة لجهد الصفر (الارضى أو المشترك) .
نستخدم مقسم (مجزىء)جهد مكون من المقاومتين R1 و R2 وقيمة كل منهما 1 كيلو أوم لنحصل على جهد قيمته 5فولت هو جهد مرجعى أو أساسى لأنه ثابت القيمة ويكون هو أساس أو مرجع المقارنات ونطلق عليه Vref ويوصل إلى الدخل السالب للمقارن .
جهد الدخل نرمز لهبالرمز Vin ويوصل إلى الطرف الموجب للمقارن ويتم مقارنته بجهد المرجع .
ماذا يحدث ؟؟
الحالة الاولى :
ببساطة الشكل يوضح :
جهد الدخل الواصل إلى الدخل الموجبهو Vin = 4.90V وهو أصغر من جهد المرجع 5Vألواصل إلى الدخل السالب .
الخرج منخفض (الدايود المشع مطفأ(







الحالة الثانية :
ببساطة ألشكل يوضح :جهد الدخل الواصل إلى الدخل الموجب هو Vin = 5.10V وهو أكبر من جهد المرجع 5Vألواصل ألى الدخل السالب .
الخرج يتحول إلى الحالة المرتفعة (الدايود المشع يضىء)

الحالة الثالثة :

تطابق جهد الدخل مع جهد المرجع



كماترى الخرج يكون مرتفعا
الآن : ماذا بعد ذلك
نخطو خطوة أخرى إلى الأمام
نضيف مقارن جهد آخر ودايود مشع آخر .
وبدلا من إستخدام جهد مرجعى واحد 5Vنستخدم جهدين مرجعيين أحدهما 3.33Vوالآخر6.66Vباستخدام مقاومات تقسيم الجهد كما فى الشكل .
يوصل الجهد المرجعى الأول إلى الدخل السالب للمقارن الأول بينما يوصل الجهد المرجعى الثانى إلى المقارن الثانى .
جهد الدخل يصل إلى الدخل الموجب لكل من المقارنين فى نفس الوقت .

الحالةالاولى:



الحالة الثانية :


الحالة الثالثة


وإلى لقاء قريب إن شاء الله مع التفاصيل و التطبيقات

[F.Abdelaziz]

تفاصيل مقارن الجهد Voltage Comparators

المقارنات هى نوع من أنواع دوائر مكبرات العمليات op-amp
يستخدم مكبر العمليات هنا فى نظام الحلقة المفتوحة open loop بدون تغذية عكسية سالبة للمقارنة بين جهدى دخل على كل من الطرف الموجب (+) والطرف السالب (-) وتكون النتيجة خرج إما مرتفع أو منخفض يعتمد على قطبية الجهد الواصل إلى كل من الطرفين .
إذا كان جهد الطرف الموجب (+) موجب بالنسبة ألى الطرف السالب (-) فإن الخرج يكون مرتفعا والعكس بالعكس .
عادة يستخدم نوع معين من مكبرات العمليات والذى له خرج بمجمع مفتوح open collector output
وهذا يعنى أن ترانزستور تحويل الخرج يجب ان يتم تكملة دائرته بمقاومة خارجية تسمى مقاومة الجذب إلى أعلى وهى تمثل مقاومة الحمل .
وهذا يسمح بأن يكون جهد خرج التحويل مختلف عن جهد تغذية المقارن وهذا يفيد عند الربط مع الدوائر التى تعمل بجهود مختلفة مثل +/- 15V أو 24V
سرعة التحويل يمكن زيادتها باستخدام مقاومة جذب إلى أعلى ذات قيمة منخفضة .

يوجد ثلاثة انواع من دوائر المقارنات .
الدائرة المتكاملة الشائعة الاستخدام هى LM339 المكونة من اربعة مقارنات quad comparator

1- المقارن البسيط :
يقوم المقارن بإكتشاف : هل الدخل " أكبرمن" أو "أصغر من" جهد مرجع reference محدد .
فى الدائرة الموضحة بالشكل جهد المرجع 2.5V موصل الى الطرف السالب (-) .
كلما تغير الدخل يتحول الخرج تبعا له.
العلاقة ألمرسومة بين الخرج والدخل تسمى خواص الإنتقال transfer characteristic
يمكن تغيير جهد المرجع حسب الرغبة للحصول على مستويات تحويل مختلفة .
خرج المقارن متصل بدايود مشع للضوء LED كبيان فى دائرة الحمل وهو مفيد ولكنه ليس ضرورى .
خرج المجمع المفتوح يعطى تيار خرج كافى لتشغيل الليد (~10 mA) LED بدون إستخدام دوائر تشغيل إضافية.







2-مقارن البدء أو الإشعال Trigger Comparator
كما فى الشكل يتم التغذية العكسية من جهد الخرج إلى دخل الطرف السالب (-) لتحديد (ضبط) مستوى الجهد المرجعى والذى يتغير معتمدا على كون الخرج مرتفعا أم منخفضا .
أى أن مستوى التحويل يعتمد على وضع "الحالة السابقة" للخرج , وهذا يعطى مستويين للتحويل :
عند الجهد المرتفع عندمايتزايد من منخفض الى مرتفع" و " عند الجهد المنخفض عندما يتناقص من المرتفع الىالمنخفض "
فى الدائرة الموضحة تؤثر دائرة الليد على مستوى التحويل لذلكيمكن إزالتها .
لاحظ أن الدخل موصل بالطرف السالب (-) لذلك تكون خواصالانتقال (العلاقة بين الدخل والخرج) معكوسة.
عند التعرف على الدوائر فإنالتغذية العكسية الموجبة تبين ما إذا كانت "مقارن" أو "مذبذب"
دائرة البدء) الإشعال) غالبا ما توجد فى مسار الاشارات الرقمية لانها "تساعد فى تخفيض التداخلوالضوضاء أى الترددات المرتفعة الغير مرغوب فيها "
فى الدوائر الرقميةللبوابات من النوع TTL وعند التغير البطىء فى إشارة الدخل قد تتسبب التداخلات فىظهور عدد من الانتقالات بالخرج .
ملحوظة
من المعروف إنه عند إستخدام بادىء )قادح ) شميت schmitt trigger فى دخل البوابات فبمجرد أن تغير البوابة من حالتها لا يمكن لها العودة ما لم يكن هناك تغير كبير فى الدخل فى الاتجاه المعاكس .
والميكروكونترولر PIC يحتوى فى دوائر منافذ الدخل على بادىء شميت للتحصين ضد التداخلات .






3- مقارن النافذة Window Comparator
فى هذه الدائرة يستخدم مقارنين لتحديد "مدى جهود الدخل " التى تسبب "الخرج المرتفع" ويتحول إلى "الخرج المنخفض" عندما تكون جهود الدخل "خارج هذا المدى" أو العكس بالعكس .
خرج المقارن C يكون منخفضا عندما يكون الجهد "أقل من"حوالى 1.6 V وخرج المقارن B يكون منخفض عندما يكون الجهد "أكبرمن" حوالى 3.3 V بين هذين الجهدين" لا يوجد دخل لكلا المقارنين منخفض وذلك يسمح بإرتفاع الخرج إلى 5 V
المجمع المفتوح يسمح بهذه التوصيلات بينما الخرج المتكامل أو المتتام complementary لا يسمح بذلك .
تستخدم الدائرة لأكتشاف " هل الجهد داخل المدى المحدد " و " هل الجهد خارج المدى المحدد " أى كإختبار لحالة جهد وأعطاء خرج : إما " حالة النجاح " pass أو " حالة الفشل " fail







والى لقاء قريب ان شاء الله

[F.Abdelaziz]

دائرة إختبار الجهد : فى الحدود المطلوبة – إرتفاع فى الجهد- إنخفاض فى الجهد :

مقدمة :

الدائرة مزودة بثلاثة دايودات مشعة لبيان أن الجهد فى الحدود المطلوبة أم لا أو أن الجهد منخفض جدا أو مرتفع جدا .

الدائرة الكهربية :

كل المطلوب هو :

دائرتان متكاملتان LM741 و6 مقاومات و3 دايود مشع

شرح طريقة (مبدأ ) عمل الدائرة

مبدأ عمل الدائرة مبنى على إستخدام مكبرى عمليات على شكل مقارنات مع مقسم جهد مكون من ثلاثة مقاومات .
أحد المقارنات يراقب (يختبر) ما أذا كان جهد الدخل أقل من قيمة حد (تسمى عتبة) معين وهو مقارن إنخفاض الجهد .
المقارن الثانى يراقب (يختبر) ما إذا كان جهد الدخل أكبر من قيمة حد (تسمى عتبة) معين وهو مقارن إرتفاع الجهد .
الفرق بين عتبة الجهد المرتفع وعتبة الجهد المنخفض تسمى بالنافذة أو مجال العمل العادى .
فى الدائرة المبينة :

الجهد العادى أى اضاءة الدايود المشع الأخضر D2 فقط عند جهد دخل 4.5V + / - 0.2 V .
إذا كان جهد الدخل أكبر من 4.7V يضىء الدايود المشع الاحمر D3 فقط موضحا إرتفاع الجهد .
إذا كان جهد الدخل أقل من 4.3V يضىء الدايود المشع الأحمر D1 فقط موضحا إنخفاض الجهد .
الجدول التالى يلخص الذى يحدث لجهد الدخل فى مدى التشغيل والتبطيل باعتبار أن جهد التغذية 9 فولت .
الحد أو العتبة العليا هى الجهد الموجود على الدخل الغير عاكس للدائرة المتكاملة U1 (بين المشترك ونقطة اتصال R1 و R2 ) .
الحد أو العتبة السفلية للجهد هى الجهد على الدخل الغير عاكس للدائرة المتكاملة U2 (بين المشترك ونقطة اتصال R2 و R3 ) .

هذا الشكل سهل الفهم أو التفسير إذا فهمنا كيف يعمل كل دايود مشع ونلخص ذلك فيما يلى :

· لكى يضىء الدايود المشع يجب أن يكون جهد الأنود أعلا من جهد الكاثود بحوالى 2 فولت .
· أنود الدايود المشع D1 متصل بالطرف الموجب للتغذية والكاثود متصل بخرج U1 , هذا الدايود يضىء إذا كان خرج U1 منخفضا (يعطى بيان بانخفاض جهد الدخل).
ولا دخل لخرج U2 هنا .
· أنود الدايود المشع D3 متصل بخرج U2 والكاثود متصل بالأرضى . هذا الدايود يضىء إذا كان جهد خرج U2 مرتفع (يعطى بيان بارتفاع جهد الدخل). ولا دخل لخرج U1 هنا .
· أنود الدايود المشع D2 متصل بخرج U1 والكاثود متصل بخرج U2 . هذا الدايود يضىء إذا كان جهد خرج U1 مرتفع (دالا على أن الجهد ليس منخفضا) وفى نفس الوقت جهد جرج U2 منخفض (دالا على أن الجهد ليس مرتفعا) .

تغيير حدود (عتبات)التشغيل:

يمكن لهذه الحدود أن تأخذ أى قيمة فى مدى جهد التغذية وهو هنا 9 فولت . وتتحدد قيمتها بالمقاومات R1, R2 and R3 كمقسم جهد .

تطوير الدائرة :

يمكن إستخدام عوازل ضوئية بدلا من الدايودات المشعة ومن ثم تحميل خرج العوازل بأى أحمال مناسبة ومطلوبة إما مباشرة أو من خلال تلامسات ريلاى .

كل دايود مشع أستبدل بدايود العازل الضوئى وترانزستور خرجه متصل بترانزستور قدرة والذى بدوره يقوم بتشغيل أحمال اكبر .

ملحوظة :

الدايودان D1 و D2 لتقليل الجهد على دايودات العازل الضوئى لانها أكثر حساسية من الدايودات المشعة العادية .

الموضوع فى ملف بصيغة word

http://www.4shared.com/file/s5c7BKHa/____-_______.html

[F.Abdelaziz]

دائرة لحماية الأجهزة الكهربية المنزلية من انخفاض أو ارتفاع جهدالشبكة

نستخدم فى هذه الدائرة مكبر العمليات LM324 (IC2) كمقارن جهد . الدائرة المتكاملة LM324 مكونة من أربعة مكبرات عمليات نستخدم منهاإثنينفقط (N1 and N2) .


يصل الجهد الغير منظم إلى المقاومات R1 و R2 والمقاومة المتغيرة VR1 .ويصل نفس الجهدإلى الزنر دايودZD1 / 6.8 V من خلال المقاومة R3 .

يتم ضبط VR1 بحيث :
• عند الجهد العادى (الطبيعى) للشبكة180 -240 V :
يكون جهد الطرف الغيرعاكس (pin 3) لمكبر العمليات N1 اقل من 6.8V .ومن ثم يكون خرج مكبرالعمليات صفر والترانزستور T1 غير موصل off , كذلك الريلاى المتصل بالمجمع يكون غيرعامل ويتم توصيل التيار إلى الجهاز من خلال تلامساته المقفولة فى الوضع البطبيعى ( العادى ) NC .
• عند زيادة جهد الشبكة إلى أكبر من 240V :
يزداد الجهد على الطرفالغير عاكس (pin 3) لمكبر العمليات N1 . الجهد على الطرف العاكس مازال 6.8V بسبب وجود الزنر دايود .
• فاذا كان جهد الطرف 3 أكبر من 6.8V يتحولخرج مكبر العمليات إلى الجهد المرتفع ويقوم بتشغيل (توصيل) الترانزستور T1 وبالتالىالريلاى RL .
• نتيجة لذلك يتم فصل الجهاز عن جهدالشبكة لحمايته من ارتفاع الجهد .

• الآن افترض الحالة الأخرى وهى حدوثهبوط (انخفاض) فى جهد الشبكة .
• عندما يصل جهد الشبكة إلى أقل من 180V فإنالجهد على الطرف العاكس (pin 6) لمكبر العمليات N2 يكون أقل من الجهد على الطرفالعاكس 6V. لذلك يكون خرج مكبر العمليات N2 مرتفع ويعمل على تشغيلالترانزستور T1وبالتالى الريلاى .
• ويفصل الجهاز عن جهدالشبكة لحمايته من هبوط الجهد .

• الدائرة المتكاملة IC1 منظم جهد 12V
النتيجة :
يعمل المرحل فى حالتين :
• الاولى : إذا كان الجهد على الطرف 3 للدائرة المتكاملة IC2 إعلامن 6.8V
• الثانية : إذا كان الجهد على الطرف 6 للدائرة المتكاملة IC2 أقلمن 6V
• يمكن ضبط حدود العمل لكل من كشف ارتفاع الجهد عن طريق المقاوماتالمتغيرة VR1و كشف انخفاض الجهد عن طريق المقاومات المتغيرة VR2

[فيصل72]

شكرا اخي المهندس فتح الله على الشرح الوافي
لمقارن الجهد .
جزاك الله خيرا وبالتوفيق.

[falahmm]

السلام عليكم

شكرا على الشرح
+
=
=
=
=



أرجو ان تشرح دوائر الكشف عن المعادن الموجوده بالنت

لكي نستفيد من خبرتك


وكيف نستطيع جعلها تميز بين المعادن

وشكرا

[F.Abdelaziz]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة فيصل72

شكرا اخي المهندس فتح الله على الشرح الوافي
لمقارن الجهد .
جزاك الله خيرا وبالتوفيق.

اخى الكريم

شكرا جزيلا لك

بارك الله فيك

مع تمنياتى بدوام التوفيق

[F.Abdelaziz]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة falahmm

السلام عليكم

شكرا على الشرح
+
=
=
=
=



أرجو ان تشرح دوائر الكشف عن المعادن الموجوده بالنت

لكي نستفيد من خبرتك


وكيف نستطيع جعلها تميز بين المعادن

وشكرا

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته
اخى الكريم

شكرا جزيلا لك

بارك الله فيك

ان شاء الله يكون لنا لقاء فى مثل هذا المشروع

مع تمنياتى بدوام التوفيق