Компараторы принцип работы: принцип работы, схемы и т.д. — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Компаратор. Описание и применение. Часть 1

В данной статье разберёмся как работает компаратор на операционном усилителе.

Операционные усилители – очень мощный инструмент современного радиолюбителя. Одной из самых простых схем его использования является подключение по схеме компаратора.

Название компаратор прижилось в отечественной литературе. Произошло оно от заимствования с английского слова compare = сравнить. Поэтому многие радиолюбители называют компаратор сравнивающим устройством.

Обычно для экономии стоимости данные схемы реализуют на операционных усилителях, но бывают и специализированные микросхемы компараторов. Они, как правило, имеют лучшее быстродействие и меньшее падение напряжения на самой микросхеме, но их невозможно использовать в качестве операционного усилителя. В данной статье речь пойдёт о использовании именно операционника (ОУ) в качестве компаратора. А вариант с использованием специализированных компараторов будет рассмотрен позже.

Наглядно эта схема показана на следующем рисунке:

Рис. 1. Схема подключения операционного усилителя в качестве компаратора.

Компаратор напряжения — выход с открытым коллектором

Как правило, выход компаратора напряжения представляет собой выход с открытым коллектором.

Выход открытый коллектор имеет отрицательную полярность. Это означает, что на этом выходе не бывает положительного сигнала и нагрузка должна подключаться между этим выходом и источника питания.

В некоторых схемах к выходу компаратора подключают нагрузочный (подтягивающий) резистор для того, чтобы обеспечить сигнал высокого уровня поступающего на вход следующего элемента схемы.

Операционные усилители (ОУ), такие как LM324, LM358 и LM741 обычно не используются в радиоэлектронных схемах в качестве компаратора напряжения из-за их биполярных выходов. Тем не менее, эти операционные усилители могут быть использованы в качестве компараторов напряжения, если к выходу ОУ подключить диод или транзистор для того чтобы создать выход с открытым коллектором.

Ниже представлена логика работы компаратора имеющий выход с открытым коллектором:

Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет ниже, чем напряжение на входе (-). И соответственно ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет выше, чем напряжение на входе (-).

Принцип работы

Для того, чтобы продемонстрировать, как работает быстродействующий компаратор с гистерезисом, нужно взять схему с двумя выходами.

Фото — схема работы компаратора

Схема включения, по которой можно понять принцип работы компаратора, показана выше. Используя аналоговый сигнал во + входе, именуемым «неинвертируемым», и выходе, который называется под названием «инвертируемый», устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. При этом если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора Q8 на эквивалентной схеме LM339, которую нужно включить. Но, если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0», из-за чего, коллектор будет находиться в закрытом виде.

Практически всегда двухпороговый или фазовый компаратор (например, на транзисторах, без усилителя) воздействует на входы в логических цепях, соответственно, работает по уровню определенной сети питания. Это своеобразный элемент перехода между аналоговыми и цифровыми сигналами. Такой принцип действия позволяет не уточнять определенность или неопределенность выходов сигналов, т. к. компаратор всегда имеет некий захват петли гистерезиса (независимо от её уровня) или окончательный коэффициент усиления.

Схема эквивалента компаратора напряжения с однополярным источником питания

Принципиальная схема «компаратор напряжения» эквивалентна работе операционного усилителя, например, LM358 или LM324, имеющим на выходе два транзистора типа NPN (см. выше). Таким образом, можно сделать все 4 выхода ОУ (LM339) с открытым коллектором. Каждый такой выход может выдерживать ток нагрузки 15 мА и напряжение до 50 вольт.

Выход включается или выключается в зависимости от относительных напряжений на плюсовом (+) и минусовом (-) входах компаратора. Входы компаратора крайне чувствительны и разница напряжения между ними всего лишь в несколько милливольт приводит к переключению его выхода.

Назначение

Зачем нужен компаратор и как его использовать без усилителя? В большинстве случаев, этот прибор применяется в несложных компьютерных схемах, где нужно сравнивать сигналы входящего напряжения. Это может быть зарядное устройство для ноутбука или телефона, весы (определитель массы), датчик сетевого напряжения AVR, таймер (компоратор типа lm 358, микроконтроллер и т. д. Также его применяют различные интегральные микросхемы для контроля входных импульсов, обеспечивая связь между источником сигнала и его центром назначения.

Фото — компараторы для компьютера

Наиболее популярным примером является компаратор триггер (регулятор) Шиммера. Он работает в режиме многоканальности, соответственно, может сравнивать большое количество сигналов. В частности, данный триггер применяется для того, чтобы восстановить цифровой сигнал, который искажает связь в зависимости от уровня напряжения и расстояния источника питания.

Это аналог стандартного компаратора, просто с более расширенным функционалом, который обеспечивает измерение нескольких входящих сигналов.

Фото — ОУ компаратор

Также есть компаратор шероховатости. Это устройство, которое помогает визуально определить состояние поверхности, которая уже подвергалась обработке. Применение этого приспособления обосновано необходимостью определять допуски обработанных ранее поверхностей.

Схема эквивалента компаратора напряжения с двухполярным источником питания

Компараторы напряжения LM339, LM393 и LM311могут работать с одно- или двухполярным источником питания до 32 вольт максимум.

При работе с двухполярным питанием, режим сравнения напряжения остается таким же, за исключением того, что для большинства схем эмиттер выходного транзистора подключается к отрицательной шине питания, а не к общей цепи. Исключением из этого правила является операционный усилитель LM311, имеющий изолированный эмиттер, который можно подключить как к минусу однополярного источника питания, так или к общему проводу двухполярного.

При работе с двухполярным источником питания, входное напряжение может быть выше или ниже относительно общего провода блока питания. Кроме того, один из входов компаратора может быть подключен к общему проводу, таким образом создается детектор «пересечение нуля».

Как обозначается компаратор на схемах

На схемах компаратора и в электротехнических схемах графическое обозначение измерителя выполняется в форме треугольника, имеющего три выхода. Они обозначаются символами «+» и «-», соответствующих неинвертирующим/инвертирующим показателям, также представляется выходной маркирующий знак «Uout».

Обозначение на схемах

Когда (+) на входе микрочипа, степень сигнала станет больше, чем конкретно на инверсном ( — ), то на выводе будет образовываться устойчивое значение. Исходя из схемотехнической базы компаратора, это число имеет возможность принимать вариант логического «0» либо «1». В цифровых электронных устройствах за «12» принимается сигнал, степень напряжения которого имеет 5В, а за «0» установлено его отсутствие. Другими словами, положение выхода измерителя устанавливается как высокое либо низкое. Хотя обычно на практике за логический «0» принимают разность потенциалов до 2.7 В.

Описание работы компаратора

Следующий рисунок показывает простейшую конфигурацию для компаратора напряжения, а так же графическое изображение режима его работы. В этой схеме опорное напряжение составляет половину напряжения питания, а входное напряжение может меняться от нуля до напряжения питания. В теории опорное и входное напряжение могут иметь значение от нуля и до напряжения источника питания, но есть реальные ограничения, зависящие от конкретно используемого компаратора.

Сигнал на выходе:

Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс (+) ниже, чем напряжение на входе минус (-).
Ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс выше, чем напряжение на входе минус.

Компараторы. Устройство и работа. Виды и применение. Особенности

Компараторы — название произошло от принципа работы – сравнения. Так функционируют приборы, производящие измерения способом сравнивания с эталоном: весы с одинаковыми плечами, электрические потенциометры.

По своей принципиальной работе компараторы делятся на механические, электрические и оптические. Приборы с механической конструкцией применяются для проверки конечных мер длины. Компараторы для таких целей впервые применены во Франции в 1792 году, об этом имеется информация в энциклопедиях. Такой компаратор на механической основе работал для поверки эталонного метра во время появления метрической системы Франции. Точность таких замеров компаратора рычагами доходила до 0,0005 мм. Это большая точность для того периода времени.

Наша задача рассмотреть компараторы, применяющиеся в современное время в электротехнике для напряжения.

Принцип работы и виды интегральных компараторов

Компаратор с двумя входами и одним выходом. Причем один из входов является прямым, а другой инверсным. На эти входы поступает напряжение, которые устройство сравнивает. В зависимости от этого сравнения на своем выходе устройство устанавливает либо логический ноль, когда напряжение на инверсном входе выше, чем на прямом, либо логическую 1, когда напряжение входа прямого выше, чем на инверсном.

На схеме видно стандартное обозначение компаратора. Компаратор сам по себе достаточно универсален и находит широкое применение в радиолюбительской деятельности. На основе компаратора можно собрать таймер, мультивибратор и даже драйвер для светодиодов.

При выборе компаратора следует обратить внимание на следующие параметры:

Диапазон напряжения питания.
Диапазон входных напряжений.
Максимальный ток на выходе компаратора.
Тип выхода.

Не все компараторы могут установить плюс питания на выходе. Рассмотрим работу компаратора на простой схеме.

Данная схема построена на переменном резисторе 20 кОм, двух постоянных резисторов 10 кОм, которые образуют собой делитель напряжения на постоянных резисторах. Они подключены к инвертирующему входу. К нему же подключен делитель напряжения на переменном резисторе.

Выход компаратора представляет собой коллектор внутреннего транзистора, эмиттер которого подключен к земле. Этот транзистор либо подключает выход к земле, либо отключает его, поэтому плюса питания на выходе быть не может. Поэтому мы подтягиваем выход компаратора через резистор номиналом 1 кОм к плюсу питания.

Когда на неинвертирующем входе напряжение выше, чем на инвертирующем, транзистор закрывается. Добавленный нами резистор подтягивает к его к плюсу питания, вследствие чего светодиод загорается. Когда на неинвертирующем входе напряжение ниже, чем на инвертирующем, то транзистор открывается и притягивает выход компаратора к земле, вследствие чего светодиод перестает светиться.

Если же на двух входах напряжение примерно одинаковое, то выход компаратора логично переключается из одного состояния в другое и обратно под воздействием внутренних и внешних помех. Для борьбы с помехами и четкого переключения компаратора из одного состояния в другое собираются схемы с гистерезисом.

Обозначения выводов выглядят следующим образом:

Первая ножка – это выход первого компаратора, вторая ножка – инвертирующий вход первого компаратора, третья – неинвертирующий вход первого компаратора, четвертая – земля, восьмая ножка – напряжение питания. Второй компаратор не используется. Выход подключен желтым проводом к подтягивающему резистору и к светодиоду, зеленый провод подключен к делителю напряжения на постоянных резисторах, белый провод подключен к средней ножке переменного резистора, который является делителем напряжения.

При измерении напряжения питания на делителе напряжения на постоянных резисторах 10 кОм. При включении схемы загорается красный светодиод. Включаем мультиметр для измерения постоянного напряжения диапазона до 20 В, подключим его ко второй ножке микросхемы. Показания напряжения 2,4 В. Это постоянные резисторы, делитель напряжения не будет изменять само напряжение. Так как переменный резистор установлен на неинвертирующем входе, то переключаемся на него. Показания 0,87 В. На неинвертирующем входе напряжение ниже, чем на инвертирующем. Следовательно светодиод не горит.

При превышении напряжения выше 2,4 В светодиод начинает светиться. При воздействии внешних помех происходит хаотичное переключение выхода компаратора. Здесь может пригодиться схема гистерезиса.

Компараторы применяются в интегральном исполнении в качестве составных деталей микросхем. Интегральные таймеры имеют в составе два входных компаратора. Этим определяется особенность работы прибора. Микроконтроллеры производят со встроенными компараторами. Независимо от конструкции и схемы принцип действия прибора не отличается.

Новые компараторы похожи на операционные усилители, у них высокий усиливающий коэффициент, не имеют обратной связи, входы такого же типа.

Работа компаратора напряжения

В различных описаниях работы устройства приводятся примеры сравнения с рычажными весами. На одну сторону весов ложится гиря – эталон, на другую товар. Когда вес товара станет равным массе гири, или больше, то гири поднимаются вверх, на этом взвешивание окончено.

С работой компаратора напряжения происходит похожий процесс. Вместо гирь выступает опорное напряжение, вместо товара – сигнал входа. При возникновении логической единицы на выходе устройства происходит сравнение напряжений. Это называют «пороговой чувствительностью» компаратора.

Для тестирования устройства не нужно сложной схемы. Необходимо включить вольтметр на выход устройства, а на входы подключить напряжение, которое регулируется. При изменении входного напряжения на вольтметре будет видна работа компаратора.

Характеристики компараторов

При применении приборов нужно учесть характеристики, делящиеся на динамические и статические. Статические – это параметры установившегося режима. Это пороговая чувствительность. Она является наименьшей разностью сигналов входа. При ней возникает логический сигнал на выходе.

Некоторые компараторы оснащены выводами для смещающего напряжения, осуществляющего смещение характеристики передачи от идеального положения. Важным параметром является гистерезис, то есть разница напряжений входа. Он обусловлен обратной связью положительного значения, предназначенного для устранения «дребезга» сигнала выхода при переключении компаратора.

Устройство

Схема прибора довольно сложная, большая и не слишком понятная. Рассмотрим простую функциональную схему по рисунку.

Показан дифференциальный каскад входа, схема уровневого смещения, логика выхода. Дифференциальный каскад производит основное усиление сигнала разности. Устройством смещения осуществляется оптимальное состояние выхода. Это дает возможность выбрать тип логики для работы. Такая настройка производится подстроченным резистором на выводах «балансировки».

Компаратор с памятью и стробированием

Современные инновационные компараторы оснащены стробирующим входом. Это значит, что сравнение сигналов входа осуществляется только при подаче импульса. Это дает возможность сравнить сигналы входа в необходимый момент.

Простая схема структуры устройства со стробированием.

Устройства по рисунку с парафазным выходом, подобно триггеру – прямой верхний выход, нижний (кружок) – инверсный. С – стробирующий вход. На рисунке а) стробирование сигналов входа осуществляется по высокому уровню входа С. На обозначении входа С изображают знак инверсии маленьким кружком.

Рисунке б) стробирующий вход с чертой /. Это значит, что стробирование проходит по восходящему импульсу. Стробирующий сигнал – разрешение сравнения. Итог сравнения появляется на выходе при действии импульса стробирования. На некоторых устройствах есть память (с триггером). Они сохраняют результат до следующего импульса.

Время импульса стробирования (фронта) должно хватать для того, чтобы сигнал входа успевал проходить через дифференциальный каскад до срабатывания ячейки памяти. Использование стробирования повышает защиту от помех, так как помеха изменяет состояние устройства за время импульса.

Классификация

Компараторы делятся на три группы: общего применения, прецизионные и быстродействующие. В практической деятельности чаще применяются устройства общего применения.

Такие устройства имеют особенности и свойства, привлекающие к себе внимание. Они потребляют небольшую мощность, могут работать при малом напряжении питания. В одном корпусе можно разместить 4 устройства. Эта группа иногда дает возможность производить полезные устройства.

Это простой преобразователь сигнала в унитарный цифровой код, который можно преобразовать в двоичный, цифровым преобразованием. На схеме имеется 4 компаратора. Напряжение опорное подается на инвертирующие входы по делителю резистивного типа. При одинаковых резисторах на инвертирующих входах устройства напряжение будет равно n * Uоп / 4, n – номер устройства. Напряжение входа подается на неинвертирующие входы, которые соединены вместе.

В итоге сравнения напряжения входа с опорным, на компараторных выходах образуется цифровой унитарный код напряжения входа.

Входное напряжение смещения компаратора

Компараторы не являются совершенными устройствами, и их работа может иметь недостаток от последствий такого параметра, как входное напряжение смещения. Входное напряжение смещения для многих компараторов может составлять всего несколько милливольт и в большинстве схем может быть проигнорировано.

В основном проблема, связанная с входным напряжением смещения возникает, когда входное напряжение изменяется очень медленно. Конечным результатом входного напряжения смещения является то, что выходной транзистор не полностью открывается или закрывается, когда входное напряжение находится недалеко от опорного напряжения.

Следующая диаграмма иллюстрирует эффект смещения входного напряжения возникающий в результате медленного изменения входного напряжения. Этот эффект возрастает при увеличении выходного тока транзистора. Поэтому, для уменьшения этого эффекта, необходимо обеспечить максимальное сопротивление резистора R4.

Последствия входного напряжения смещения можно уменьшить, добавив в схему гистерезис. Это приведет к тому, что опорное напряжение будет меняться, когда выход компаратора переходит на высокий или низкий уровень.

Программирование и компаратор

Компоратор используется не только как часть электрической схемы ШИМ и т. д., его часто используют для создания отдельных программ или их компонентов. Например, устройство часто используется для создания java-коллекций.

Чтобы работать, Вам понадобится специальная программа Maven. Для начала Вам нужно создать проект, для полноценной работы необходимо подключение к интернету. Создаете новый проект, в структуре выберете два компонента: comparator и pojo. Наличие проверяется при помощи утилиты JUnit 4.11;
Установите pom.xml и создайте новый файл. Прерывание процесса недопустимо, поэтому очень важно на каждом этапе сохранять. После осуществляется создание и настройка POJO, где указываются нужные настройки. Параметры зависят от требований к конкретной библиотеке. Это могут быть даты рождения, общая информация по проживанию и т. д.;
И только после создается компаратор. Это класс, который используется для поверки данных и их распределения по нужным папкам. Использование данного класса необходимо, если нужно отсортировать определенную информацию по заданным параметрам (цвета, размеры, даты). Благодаря этому обеспечивается защита данных и их классификация по определенному принципу.

Купить готовый компаратор можно в любом магазине радиотехнических приборов и электротехники. Цена прибора варьируется в зависимости от его назначения и количества каналов.

Общая информация

Компаратор сравнивает два напряжения, откуда происходит название. При необходимости формируется либо условный сигнал в виде двоичного кода, либо знак разницы выдаётся иным способом:

Крутой перепад напряжения (фронт или спад).
Импульс с заданными характеристиками.
Сменой полярности выходного напряжения.
Двоичным кодом в системе логики данного набора микросхем.

Компаратор территориально входит в аналого-цифровой преобразователь, способен применяться и отдельно. От элемента напрямую зависит точность, как и от разрядности. К характеристикам компаратора относят:

Чувствительность.
Быстродействие.
Стоимость.
Долговечность.
Стабильность.
Нагрузочная способность.
Входное сопротивление и пр.

Большинство компараторов реализуется на базе операционных усилителей, данные в справочниках приводятся совместные. Это достигается за счёт введения обратной связи, что придумано в 30-е годы XX века.

Проектирование гистерезиса компаратора

уравнения (1) е (2) Они могут помочь решить, если сопротивление хочет создать напряжение порога гистерезиса VH и VL. Единственное значение (RX) Требуется быть выбраны произвольно.

В этой иллюстрации, RX был определен 47K, чтобы помочь уменьшить потребление тока. Резус Рассчитанное 270,25k, следовательно, была осуществлена немедленно стандартное значение 270K.

Где применяется компаратор напряжения

Часто КН применяют в градиентном реле — схема, которая реагирует на скорость изменения сигнала, например, фотореле. Такое устройство может использоваться в тех ситуациях, когда освещение меняется довольно стремительно. Например, в охранных установках либо датчиках контроля выпущенных изделий на конвейерах, где прибор станет реагировать на прерывание светового потока.

Еще одна часто используемая схема — датчик измерения температуры и изменения «аналогового» сигнала в «электронный». Оба измерителя преобразовывают амплитуду входящего сигнала в ширину выходящего импульса. Такое превращение довольно часто применяется в разнообразных цифровых схемах. Преимущественно, в измерительных устройствах, блоках питания импульсного типа, электронных усилителях.

Триггер Шмитта

Как сказано выше для устранения ложных срабатываний компаратора, известных, как «дребезг контактов» необходимо использовать схему компаратора с петлёй гистерезиса, которая получила название триггера Шмитта.

В одной из статей я рассказывал о триггере Шмитта выполненном на транзисторах. Он характеризуется тем, что в отличие от компаратора имеет так называемую петлю гистерезиса. То есть компаратор переключается из высокого уровня напряжения в низкий при одной и той же величине входного напряжения, а триггер Шмитта имеет два уровня (порога) переключения

. Данное различие иллюстрирует изображение ниже

Изменение входного и выходного напряжения компаратора (справа) и триггера Шмитта (слева).
Уровни напряжения, при которых происходит переключение триггера Шмитта называются верхним уровнем (порогом) срабатывания триггера UВП и нижним уровнем (порогом) срабатывания триггера UНП.

Для реализации триггера Шмитта применяют ОУ охваченные положительной обратной связью (ПОС), которая реализуется подачей на неинвертирующий вход части выходного напряжения. Схема триггера Шмитта изображена ниже

Триггер Шмитта на операционном усилителе.

Работа триггера Шмитта во многом похожа на работу компаратора, только в отличие от него в триггере опорное напряжение не постоянно, а зависит от разности выходного и опорного напряжений, то есть имеет различные значения.

Рассмотрим инвертирующий триггер Шмитта. В исходном входное напряжение не превышает верхнего уровня срабатывания триггера UВП, поэтому на выходе присутствует положительное напряжение насыщения UНАС+ (примерно на 1 – 2 В ниже положительного напряжения питания UПИТ+). Когда входное напряжение достигает верхнего порога переключения UВП выходное напряжение резко упадёт до уровня отрицательного напряжения насыщения UНАС-(примерно на 1 – 2 В выше отрицательного напряжения питания UПИТ-). Верхний уровень напряжения переключения триггера Шмитта определяется следующим выражением

Далее триггер остаётся в устойчивом состоянии до тех пор, пока входное напряжение не станет меньше нижнего порога срабатывания UНП, а на выходе триггера установится положительное напряжение насыщения UНАС+. Нижний порог срабатывания триггера определяется следующим выражением

Таким образом, петля гистерезиса будет зависеть от соотношения резисторов R2 и R3, а ширина петли гистерезиса UГИС определяется разностью верхнего порога срабатывания UВП и нижнего порога срабатывания UНП

Триггеры Шмитта на ОУ являются основой для построения различных генераторов импульсов, поэтому важнейшими характеристиками ОУ работающих в импульсных схемах является быстродействие, которое зависит от задержек срабатывания и времени нарастания выходного напряжения.

Гистерезис с практическим примером

В эти дни я посвященные конструкции зарядного устройства, одна ниже упрощенная версия, используемая мной на макете, чтобы установить на фактическое поле значений, которые будут использоваться. Запрограммированный первоначально установлен таким образом, что выходной сигнал операционного усилителя становится высоким, когда pin3 напряжения выходит чуть выше значения стабилитрона pin2. Когда это происходит, PIN6 становится высокой и достигает следующий потенциал к напряжению питания. Это означает, что резистор обратной связи РЧ (в альт) Это практически параллельно с заданным сопротивлением в верхней половине потенциометра (показано в розовом цвете)

Это означает, что контактное напряжение 3 еще больше увеличивается. в настоящее время, когда напряжение батареи падает, шпилька 6 не отвечает, так как штифт 3 Он должен упасть стать гораздо ниже, чем штифт 2, Это означает, что уровень заряда батареи должен идти вниз относительно долго, чтобы штифт 3 упасть ниже штифта 2. Это заставило задержку между переключателем ОУ ВКЛ и ВЫКЛ в связи с резистором обратной связи называется гистерезис в операционном усилителе. После того, как PIN6 переключается на низком уровне этот раз РЧ расположена параллельно с нижней половиной потенциометра (зеленый) в результате чего порог pin3 еще ниже, и, таким образом, избегая, что несколько мВ изменения батареи может из снова переключить выходной.

На чертеже, зеленый светодиод на означает, что аккумулятор заряжен, а красный означает, что она заряжается. Этот операционный выходной усилитель может управлять теперь зарядкой батареи в автономном режиме без вмешательства схемы п дезактивации активации п.

Привет из A_X_C и AMILCARE

ГОЛОСОВАНИЕ

Примеры и использование устройств уточнения веса

Российским стандартом массы является платиновый цилиндр. Он был скопирован с французского образца 125 лет назад. За прошедшие годы, эталон потерял в виде окислов около 40 мкг от первоначального веса. Соответственно, его использование для нужд производств, с высокой точностью измерения массы сейчас затруднительно.

Был разработан новый стандарт массы. Ученые назначили таковым кремниевый шар с четным количеством атомов. Сейчас это наиболее точный вариант эталона килограмма. Его характеристики приняты международным сообществом для использования.

Созданный образец нуждается в многократном копировании. Так как современные направления в науке, особенно фармакология, биоинженерия, компьютерная электроника, нанотехнологические разработки требуют прецизионной точности измерений. Для таких областей науки и техники критичны сотые доли микрограмма. Эту задачу должен решить атомный компаратор массы – устройство способное определить разницу в несколько частиц.

Атомный компаратор использует для измерений опорный сигнал, полученный от высокоточного кварцевого генератора. Измеряемое напряжение берется с квантового дискриминатора, определяющего стабильность линии мельчайших частиц. Ее изменения вызываются расхождением в количестве атомов образца. Поэтому сейчас – это самый точный прибор измерения.

Существуют и менее точные компараторы массы. Их стоимость гораздо ниже атомных, но для них всех находится работа в промышленности, торговле, стандартизации.

Конструкция компаратора

КН нашли обширную область применения в радиоэлектронике разнообразной направленности. В магазинах радиотоваров можно увидеть огромное количество разнообразных микросхем. Но особенно часто применяемыми микросхемами у пользователей считаются:

LM No 339;
LM No 311;
MAX No 934;
К554СА3.

Они легкодоступны в торговой сети и имеют довольно бюджетную цену. Такие КН выделяются обширным спектром входных параметров. К выходу КН способна присоединяться разнообразная токовая нагрузка, как правило, не превосходящая 50.0 мА. Это могут быть микрореле, варистор, световой диод, оптрон либо абсолютно разные исполнительные модули, однако с предельными по току компонентами.

Фотореле контроля

Подобное реле выпускается методом навесного монтажа. Его применяют в охранных контролирующих системах либо для контролирования степени света. Входящее напряжение попадает на делитель R1 и фотодиод VD3. Их объединенная точка сочетания использует ограничивающие диоды VD1/ VD2, подключенные к входам DA1. В итоге входящая разность потенциалов КН будет отсутствовать, а следовательно, и восприимчивость измерителя станет максимальной.

Фотореле

Чтобы выходящий сигнал смог инвертироваться, потребуется обеспечить входную разницу в 1 мВ. По той причине, что к входу подсоединены С1 и сопротивление R1, размер U на нем станет увеличиваться с незначительной задержкой, равноправной периоду заряда С1.

Зарядный блок

Такой блок питания принимается функционировать непосредственно после сборки. Его базовые опции сводятся к установлению рабочего зарядного тока и порогов, по которым срабатывает КН. При подключении прибора зажигается световой диод, позиционирующий подачу напряжения. На протяжении процесса зарядки обязан непрерывно гореть алый световой диод, который погаснет после того, как аккумуляторная батарея будет полностью заряжена

Зарядный блок

Подводимое напряжение от питающего блока настраивается R2, а зарядный ток устанавливается с применением R4. Наладка выполняется с применением сопротивления на 160 Ом, подключающегося в параллель к контактам, которые держат батарейку. Транзистор VT1 размещается на радиаторе, взамен его можно применять КТ814Б. Подобную схему надо будет комплектовать на плате с размером не более 50×50 мм.

Кварцевый генератор

Этот генератор ортогональных импульсов выполняется с использованием российского компаратора K544C3, функционирующего на тактовой гармонике 32. 768 Гц. Схема станет рабочей в спектре входящего напряжения 7-11В с частотой установленной кварцем ZQ1. Тем не менее, для эксплуатации такого девайса сверх 50.0 кГц потребуется понизить значение R5-R6.

Генератор

При замыкании другого вывода с 0-проводом КН становится подсоединённым по варианту с незакрытым коллектором, а R7 становится нагрузкой. Подстраивание частотности производится совместно, с применением C1. С применением R4 выполняется автозапуск генератора. Меняя значение R2, изменяется импульсная характеристика.

Дополнительная информация! Выбирая конденсаторы С1 или С2, генератор сможет применяться в виде бесконтактного жидкостного датчика. В роли детектора для этой цели потребуется применять микроконтроллер с ПО. Однако возможно использовать и ещё дополнительно компаратор, который станет фиксировать деформации напряжения.

Отсюда следует, что компаратор способен предназначать действия по уровням значений на собственных вводах. Когда они отличаются, то, исходя от дельты U, выход прибора меняет качественное положение. Именно такие их качества используют создатели, разрабатывая самые разные электроприборы с операционным усилителем.

Компаратор напряжения: характеристики и разновидности

Всем доброго времени суток. В предыдущих статьях я рассказывал о применении операционных усилителей в линейных схемах, где ОУ охвачен отрицательной обратной связью, которая позволяет строить усилители, параметры которых будут в основном определяться элементами обвязки ОУ. Данная статья расскажет о применении ОУ без обратной связи или даже с положительной обратной связью (ПОС).

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Работа операционного усилителя без обратной связи

Как известно напряжение на выходе ОУ UВЫХ определяется произведением входного дифференциального напряжения UД (разность напряжений между входными выводами) на коэффициент усиления ОУ по напряжению КU

Операционные усилители имеют очень большой коэффициент усиления ОУ по напряжению КU = 105 … 106, а выходное напряжение не может выйти за пределы напряжения питания (обычно несколько меньше). Поэтому, для того чтобы ОУ работал в качестве усилителя напряжения максимальное входное дифференциальное напряжение не должно превышать нескольких десятков мкВ (при UПИТ = 15 В, КU = 105, UД ≈ 150 мкВ). С учётом вышесказанного можно сделать вывод, что без применения отрицательной обратной связи, которая снижает усиление ОУ в схеме, применение ОУ бесполезно, так как при входных напряжениях в несколько милливольт ОУ войдёт в насыщение с выходным напряжением равным напряжению питания.

Но существуют схемы, в которых операционные усилители применяются без обратной отрицательной связи, а в некоторых случаях специально вводят положительную обратную связь

(ПОС) для увеличения коэффициента усиления схем. Одним из видов таких схем являются пороговые устройства, в состав которых входят различные компараторы, триггеры Шмитта, детекторы уровней напряжения.

Принцип работы компаратора

Простейшим пороговым устройством является компаратор. Он сравнивает напряжение, которое поступает на один из его входов, с опорным напряжением, которое присутствует на другом его входе. Простейший компаратор получается из операционного усилителя, в котором отсутствует отрицательная обратная связь. Рассмотрим принцип работы компаратора напряжений на основе ОУ, схема которого изображена ниже

Использование ОУ в качестве компаратора и графики входного и выходного напряжений.

В основе компаратора лежит ОУ на инвертирующий вход, которого поступает входное напряжение UBX, а неинвертирующий вход соединён с источником опорного напряжения UОП. Принцип работы компаратора изображённого на рисунке заключается в следующем: когда входное напряжение UBX больше опорного UОП, то выходное напряжение принимает значение отрицательного напряжения насыщения –UНАС и остаётся неизменным пока входное напряжение UBX не уменьшиться ниже опорного напряжения UОП, в этом случае на выходе будет напряжение положительного насыщения +UНАС.

На рисунке изображен компаратор с инвертирующим выходным сигналом

по отношению к входному сигналу. Для того, чтобы не происходило инверсии на выходе необходимо поменять подключение выводов ОУ, то есть входной сигнал должен поступать на неивертирующий вход, а опорное напряжение на инвертирующий вывод. Тогда при превышении опорного напряжения на выходе ОУ будет положительное напряжение насыщения, а при входном напряжении меньше, чем опорное напряжение на выходе будет присутствовать отрицательное напряжение насыщения ОУ.

Основные схемы компаратора

Существует много разновидностей компараторов, но в из основе лежат две основные схемы: одновходовая и двухвходовая. Одновходовая схема позволяет сравнивать разнополярные напряжения по модулю

, то есть по абсолютной величине. Двухвходовый же компаратор
сравнивает два напряжения с учётом знака
. Расссмотрим обе схемы подробнее.
Схема одновходового компаратора.
На рисунке выше изображён одновоходовый компаратор, позволяющий сравнивать два разнополярных напряжения по абсолютному значению (по модулю). В его основе лежит инвертирующий сумматор, в котором отсутствует отрицательная обратная связь, поэтому ослабления коэффициент усиления операционного усилителя не происходит. В результате чего на инвертирующем входе ОУ происходит суммирование входного напряжения UBX и опорного напряжения UОП приведённого к инвертирующему входу UПРИВ, а результат суммирования усиливается ОУ и выводится на его выход. Для того чтобы происходило сравнение необходимо фактически производить операцию вычитания, то есть напряжения на входах UBX и UПРИВ должны иметь разную полярность.

Приведённое напряжение UПРИВ можно вычислить по следующему выражению

Резистор R3 предназначен для компенсации входного тока смещения и должен быть равен величине параллельно соединённых резисторов R1 и R2

Основным недостатком данной схемы является необходимость использования стабилизированного отрицательного напряжения, что приводит к усложнению схемы. Поэтому одновходовый компаратор не получил широкого распространения.

Наибольшее распространение получила схема двухвходового компаратора, в котором отсутствует необходимость в отрицательном напряжении. Схема данного компаратора приведена ниже

Схема двухвходового компаратора.

В основе двухвходового компаратора лежит дифференциальный усилитель, в котором отсутствует отрицательная обратная связь, поэтому разность между входным напряжением UBX и UОП опорным напряжение усиливается ОУ, не имеющего снижения коэффициента усиления из-за отсутствуя ООС, и выделяется на выходе ОУ. В данной схеме входные резисторы R1 и R2 имеют одинаковое значение.

Компараторы применяются в широком спектре схем:

Триггеры Шмитта и в схемах формирования сигнала, преобразующих сигнал произвольной формы в прямоугольный или импульсный сигнал.
Детекторы уровня – схемы, в которых происходит индицирование момента достижения входным сигналом заданного уровня опорного напряжения.
Генераторы импульсных сигналов, например, треугольной или прямоугольной формы.

При использовании компаратора в схемах, где входное напряжение медленно меняется и амплитуда сигнала очень близка к опорному напряжению, то шумы на входном выводе могут вызвать ложные срабатывания компаратора и на его выходе могут появиться дополнительные импульсы, что продемонстрировано на рисунке ниже

Появление ложных импульсов на выходе компаратора.

Для устранения таких ложных срабатываний компаратора, в его схему вводится некоторый гистерезис, путём добавления положительной обратной связи (ПОС) к операционному усилителю.

Разновидности компараторов

Большинство компараторов строится на схемах операционных усилителей, охваченных цепью положительной обратной связи. За счёт большого коэффициента усиления удаётся добиться отвесной передаточной функции каскада.

Характеристика операционного усилителя на неком участке линейна. График симметричен относительно нуля. При некотором значении Uогр происходит насыщение и выходное напряжение дальше не растёт. Это наблюдается в положительной области входных значений и в отрицательной. Описанное свойство используется для построения компараторов.

Операционный усилитель охватывается положительной связью, при коэффициенте её передачи обратно пропорциональном коэффициенту передачи операционного усилителя, формула уходит в область бесконечности. От указанного параметра зависит крутизна графика, он становится вертикальным. Что требуется на практике для сравнения напряжений.

Эталоном допускается любое значение. К примеру, возможна реализация схемы перехода напряжения через нуль. Но в составе аналого-цифрового преобразователя измеряемая величина в рамках интервала считается постоянной, опорное напряжение растёт, пока не сравняется. И в этот момент вырабатывается импульс совпадения.

Пороговый компаратор

Пороговый компаратор напряжения – упоминается в литературе. Передаточная характеристика его однозначна – когда разница на входах операционного усилителя становится равной нулю, возникает отклик на выходе. Обратное движение вдоль передаточной характеристики идёт по прежней траектории.

Он организован, как рассказано выше: операционный усилитель охвачен петлёй обратной связи для получения крутой, отвесной передаточной характеристики. Но остаётся некая малая погрешность. Эталонное напряжение принято подавать на неинвертирующий вход.

Гистерезисный компаратор

Гистерезисный компаратор получил название за то, что коэффициент передачи цепи обратной связи меняется по абсолютному значению и по знаку. В результате получают семейство передаточных характеристик, позволяющее создать компаратор, включающийся по одному значению напряжения, а выключающийся по иному.

Устройство оказывается полезным в случае наличия на линии высокочастотной помехи. И когда на заданном интервале измерения величина многократно изменяется, обычному компаратору напряжения легко промахнуться. Одновременно гистерезисный верно оценит с точностью до помехи и продержит сигнал на выходе, пока исследуемый процесс близок к эталону.

Любой реальный компаратор считается гистерезисным из-за наличия ошибки, отдельные виды специально имеют расширенную петлю в связи с описанными нюансами. Ярко выраженной прямоугольной характеристикой характеризуется триггер Шмитта. Его гистерезисная передаточная функция может служить для построения компаратора. Из-за наличия положительной обратной связи характеристика триггера Шмитта обладает ощутимой крутизной.

Уже для аналоговых схем порог чувствительности достигал 5-10 мВ, чего хватает в большинстве случаев. Поскольку время срабатывания триггера Шмитта уменьшается до 0,1 мкс, становится возможным процесс оценки сигналов частотой в сотни кГц (гораздо выше ультразвука). Представленный на рисунке триггер характеризуется большим температурным дрейфом и малым диапазоном измерения.

Ввиду простоты популярны балансные регенеративные схемы с диодами. Обратная связь здесь выполнена через трансформатор. За счёт использования средней рабочей точки становится возможным одновременно произвести и положительную, и отрицательную обратную связь. Сравниваемые напряжения подаются на катоды диодов (n-область, в районе которой нарисована перпендикулярная черта). Рабочая точка транзистора выбрана в начале вольт-амперной характеристики, ток базы рассчитывается так, чтобы не произошло насыщения.

Конденсатор выполняет гальваническую развязку базы и входной цепи. Если диод Д1 заперт, а Д2 — открыт, работает отрицательная обратная связь. В результате генерации не происходит. В обратном случае блокинг-генератор производит первый импульс. Его положительный фронт свидетельствует, что эталон сравнялся с оцениваемой величиной. Чувствительность балансной регенеративной схемы может достигать 1 мВ.

Компараторы на туннельных диодах хороши малыми габаритами, отличным быстродействием, низким уровнем шумов, низкими переключающими порогами по мощности. Механическая прочность и стойкость полупроводников общеизвестны. Туннельные диоды считаются редкими приборами, не боящимися радиации, что делает их популярными в специальных применениях. Вдобавок сопротивление таких компараторов крайне мало, что снижает чувствительность.

Характеристика туннельного диода содержит участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, что позволяет реализовать нужную передаточную функцию. Очевидным недостатком схемы становится низкая точность. Вольт-амперная характеристика туннельного диода слишком пологая. Зато по простоте этот компаратор нельзя сравнить с любым другим типом устройств. Его пока нельзя назвать гистерезисным, для получения этого типа характеристики требуется, как минимум, два туннельных диода.

Самый простой компаратор

При помощи двух туннельных диодов нетрудно построить простейший компаратор, включая их по схеме твин. Предполагается, что элементы идентичны. Передаточная характеристика системы сильно зависит от напряжения питания схемы. Характеристики легко изменяются, что обусловливает большую гибкость применения. Чувствительность измеряются по току, и экспериментально полученные значения лежат в области 8 мкА при частоте тактирования 200 МГц, 3 мкА – при 50 МГц.

Деление по принципу действия

Помимо чисто функциональных особенностей, рассмотренных выше, компараторы делятся по принципу действия на:

Регенеративные.
Генераторные.
Амплитудно-импульсные.
Модуляторные.

Речь здесь идёт о формируемых устройствами выходных сигналах. В работе компаратора напряжения выделяют два процесса: сравнение величин и формирование выходного сигнала. Статическая ошибка обусловлена лишь двумя причинами:

Шумами.
Температурным дрейфом и старением.

Триггер Шмитта

. Данное различие иллюстрирует изображение ниже

Триггер Шмитта на операционном усилителе.

Процессы переключения компараторов.

Если входной сигнал будет изменяться очень медленно, то при достижении уровня входного сигнала опорному, выход компаратора может многократно с большой частотой менять свое состояние под действием незначительных помех (так называемый «дребезг»). Для устранения этого явления в схему компаратора вводят положительную обратную связь (ПОС), которая обеспечивает характеристике компаратора небольшой гистерезис, то есть небольшую разницу между входными напряжениями включения и отключения компаратора. Некоторые типы компараторов уже имеют встроенную, упомянутую выше ПОС. Её можно так же ввести в схему компаратора при необходимости, например, как изображено на рисунке ниже.

Рисунок 3.

Схема включения в компаратор ПОС (гистерезиса).

На рисунке 3 приведена схема включения компаратора с открытым коллектором на выходе, переходная характеристика которой имеет гистерезис (рис. 3б). Пороговые напряжения для этой схемы определяются по формулам;

Хотя гистерезис вносит небольшую задержку в переключении компаратора, но благодаря ему, существенно уменьшается или даже устраняется полностью «дребезг» выходного напряжения. Для того, кто желает более полного и подробного знакомства с компараторами, рекомендую прочитать статью Б. Успенского в ВРЛ № 97 стр.49.

Компаратор Цифровой компаратор кратко Цифровые устройства. Микропроцессоры…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про компаратор, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое компаратор, цифровой компаратор, компаратор кодов , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Цифровые устройства. Микропроцессоры и микроконтроллеры. принципы работы ЭВМ.

Цифровой компаратор или компаратор кодов логическое устройство с двумя словарными входами, на которые подаются два разных двоичных слова равной в битах длины и обычно с тремя двоичными выходами, на которые выдается признак сравнения входных слов, — первое слово больше второго, меньше или слова равны. При этом выходы «больше», «меньше» имеют смысл, если входные слова кодируют числа в том или ином машинном представлении.

Часто цифровые компараторы не имеют выходов «больше», «меньше», а только выход «равно».

Может быть построен на логических элементах, работа которых основана на самых различных физических принципах, но современные компараторы обычно представляют собой полупроводниковые электронные устройства работающие в двоичной логике.

Промышленностью компараторы выпускаются в виде законченных компонентов — микросхем с разной длиной сравниваемых слов и других параметров. Примеры микросхем цифровых компараторов: КМОП-логика — 4063 и 4585, ТТЛ — 7485 и 74682-89 и многие другие.

Компараторы широко используются в вычислительной технике, измерительной технике, радио- и проводной связи, бытовых приборах. Например, цифровые часы с будильником содержат цифровой компаратор , при совпадении текущего времени с заданным, подается звуковой сигнал.

Аналоговым эквивалентом цифрового компаратора является аналоговый компаратор напряжений или токов. Некоторые микроконтроллеры имеют входные встроенные аналоговые компараторы, состояние выходов которых может быть считано программой контроллера или вызывать ее прерывание подпрограммой.

Компаратор — устройство, предназначенное для сравнения измеряемого входного сигнала Uвх с опорным напряжением Uоп.

Компараторами напряжения называют ИМС, предназначенные для сравнения двух напряжений и выдачи результата сравнения в логической форме: высокий уровень сигнала, низкий уровень сигнала

Существует три типа компараторов:
• Быстродействующие Δt ≤ 1нсек
• Средние 1нсек ≤ Δt ≤ 10нсек
• Медленные Δt ≥ 10нсек

Цифровые компараторы (от английского compare — сравнивать) выполняют сравнение двух чисел А, В одинаковой разрядности, заданных в двоичном или двоично-десятичном коде. В зависимости от схемного исполнения компараторы могут определять равенство А=В или неравенства А<В, А>В.

Результат сравнения отображается в виде логического сигнала на одноименных выходах.

Цифровые компараторы применяются для выявления нужного числа (слова) в цифровых последовательностях, для отметки времени в часовых приборах, для выполнения условных переходов в вычислительных устройствах, а также в адресных селекторах [18].

Схема одноразрядного компаратора приведена на рис. 9.23. Компаратор состоит из двух элементов НЕ, четырех элементов И и одного элемента ИЛИ-НЕ.

Для исследования компаратора к нему подключен логический преобразователь. Подсоединяя его клемму OUT к каждому выходу компаратора, можно получить таблицу истинности и булево выражение для каждого режима работы компаратора. Для случая А=В, показанного на рис. 9.23, результаты моделирования представлены на рис. 9.24, откуда видно, что условию А=В соответствуют две комбинации сигналов на входе: А=В=1 или А=В=0. Этому условию и отвечает булево выражение на дополнительном дисплее.

Логические функции

Для примера рассмотрим два 4-битных слова и , пусть эти слова представляют собой некоторые натуральные числа, представленные в двоичном виде, причем 3-й разряд будет старшим:

Здесь каждая буква с нижним цифровым индексом представляет один из битов в числах.

Равенство (эквивалентность)

Двоичные числа и будут равны, если все пары соответственных битов обоих чисел равны, то есть:

, , и .

В двоичной записи чисел их цифры это или 0, или 1 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Булева функция для равенства любых двух цифр и (здесь логическая операция «ИЛИ» обозначена символом , а «И» символом точки) может быть выражена как:

При этом равна 1 только если и равны.

Для равенства и , все функции (для i = 0, 1, 2, 3) должны быть равны 1.

Поэтому признак равенства и записывается в виде логической функции как

Двоичная функция равна 1 только если все пары цифр двух чисел равны.

Неравенство (неэквивалентность)

Чтобы определить наибольшее из двух двоичных чисел, мы рассмотрим отношение величин пар значащих цифр, начиная со старших битов к младшим битам до нахождения неравенства в некоторой позиции. Когда неравенство найдено, то, если соответствующий бит равен 1 и такой же бит равен 0, то мы считаем, что .

Это последовательное сравнение может быть выражено логическими выражениями как:

и — выходные двоичные переменные, которые равны 1 когда или соответственно.

Цифровой компаратор с использованием мультиплексоров

Однобитовый двоичный полный компаратор, равенство, неравенство, больше, меньше на уровне логического элемента. Создано с использованием Logisim

alternative comparator without using XNOR (using NOR gate)

Таблицы истинности компаратора

Для примеров приведены таблицы истинности тривиального однобитового и двухбитового компараторов.

Логическая функция однобитового цифрового компаратора описывается таблицей истинности:

Входы		Выходы

0	0	0	1	0
0	1	1	0	0
1	0	0	0	1
1	1	0	1	0

Таблица истинности двухбитового компаратора:

Входы				Выходы

0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	1	0	0
0	0	1	0	1	0	0
0	0	1	1	1	0	0
0	1	0	0	0	0	1
0	1	0	1	0	1	0
0	1	1	0	1	0	0
0	1	1	1	1	0	0
1	0	0	0	0	0	1
1	0	0	1	0	0	1
1	0	1	0	0	1	0
1	0	1	1	1	0	0
1	1	0	0	0	0	1
1	1	0	1	0	0	1
1	1	1	0	0	0	1
1	1	1	1	0	1	0

Контрольные вопросы и задания

1. Какие функции выполняет цифровой компаратор, в каких устройствах он может быть использован?

2. Используя схему на рис. 9.23, проведите ее исследование в режимах А>В, А<В и проанализируйте полученные результаты

См. также

демультиплексор
дешифратор
компаратора
полусумматор
мультиплексор
мажоритарный
элемент
сумматор
шифратор

Статью про компаратор я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое компаратор, цифровой компаратор, компаратор кодов и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу.

Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Цифровые устройства. Микропроцессоры и микроконтроллеры. принципы работы ЭВМ

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

Компараторы в метрологии. Типы, работа, характеристики, схемы, преимущества

Содержание

Компараторы представляют собой одну из форм линейных измерительных устройств.
Быстрее и удобнее для проверки большего количества одинаковых размеров.
Компараторы обычно не показывают фактические размеры заготовки. Они покажут только отклонение в размере.
Не может использоваться в качестве абсолютного измерительного устройства, но может сравнивать только два измерения.

Принцип компаратора

Общий принцип компаратора заключается в указании разницы в размерах между эталоном и измеряемой работой с помощью некоторой стрелки на шкале с достаточным увеличением.

Компараторы могут выполнять точные измерения с неизменной точностью, исключая человеческий фактор. Они используются, чтобы выяснить, насколько размеры данного компонента отличаются от размеров известного элемента. Если указанная разница невелика, подбирают подходящее увеличительное устройство для получения требуемой точности измерений. Это прибор косвенного типа, используемый для линейных измерений. Если размер меньше или больше стандартного, то разница будет отображаться на циферблате. Он дает только разницу между фактическим и стандартным размером заготовки. Проверить высоту задания h3, используя стандартное задание высотой h2

Принцип работы компараторов

Первоначально компаратор устанавливается на ноль на его циферблате со стандартной работой в положении, как показано на рисунке (а). Показание h2 снимают с помощью плунжера.

Затем стандартное задание заменяется проверяемой деталью и берется показание h3. Если h2 и h3 разные, то изменение размера будет показано на циферблате компаратора. Таким образом, разница затем увеличивается в 1000-3000 раз, чтобы получить четкое различие в стандартной и фактической работе.

Определение компараторов:

Короче говоря, компаратор — это устройство, которое

(1) улавливает небольшие отклонения в размерах.

(2) Увеличивает.

(3) Отображает с помощью показывающих устройств, с помощью которых можно провести сравнение с некоторым стандартным значением .

Необходимость в компараторе

Компаратор используется в массовом производстве для проверки компонентов с жесткими допусками с высокой степенью точности и скорости
Использование линейных эталонов, таких как штангенциркуль и микрометр, требует значительных навыков.
Многие размеры можно проверить за очень короткое время.

Классификация компараторов

1. Механический компаратор: Работает на шестернях, рычагах, рычагах, пружинах и т. д.

2. Пневматический компаратор: Пневматический компаратор работает на воздухе высокого давления клапаны, противодавление и т. д.

3. Оптический компаратор: Оптический компаратор работает с использованием линз, зеркал, источника света и т. д.

4. Электрический компаратор: Работает с использованием повышающих и понижающих трансформаторов.

5. Электронный компаратор: Он работает с использованием усилителя, цифрового сигнала и т. д.

6. Комбинированный компаратор: Комбинация любых двух из вышеперечисленных типов может дать наилучший результат.

Типы компараторов:

1. Механические компараторы

Dial Indicator
Reed Type comparator
Sigma Comparator
Johansson Mikrokator

2. Mechanical Optical Comparators

Optical Lever
Zeiss Optimeter
Zeiss Ultra Optimeter
Zeiss Optotest Comparators

3 Электрические и электронные компараторы
4. Пневматические компараторы
5) Гидравлические компараторы
6) Проекционные компараторы
7) Multi Check Comporators
8) Автоматическое измерение
9) Электромеханические компараторы
10) Высокие калибровки

9000

Brouks Broukes Level Comparators 9000 9000

Broukes Brookes Level Role-Role 9000. Миллионные Компараторы

Характеристики Хороших Компараторов:

1. Должен быть компактным.

2. С ним должно быть легко обращаться.

3. Он должен давать быстрые ответы или быстрые результаты.

4. Должен быть надежным в эксплуатации.

5. На компаратор не должно оказываться влияние окружающей среды.

6. Его вес должен быть меньше.

7. Должно быть дешевле.

8. Он должен быть легко доступен на рынке.

9. Он должен быть чувствительным в соответствии с требованием.

10. Конструкция должна быть прочной.

11. Он должен быть линейным по масштабу, чтобы его было легко читать и получать однородный отклик.

12. Необходимо меньше обслуживания.

13. Он должен иметь твердую точку контакта с длительным сроком службы.

14. Не должно быть люфтов и износа.

Механические компараторы:

Принцип работы механических компараторов:

Увеличение движения плунжера может быть получено механическими средствами, такими как рычаги, зубчатая передача или другие механические средства.

JOHANSSON «МИКРОКАТОР»:

Johansson «Микрокатор» — механический компаратор, имеющий увеличение около 5000.
Работает по принципу пуговицы, вращающейся на петле из веревки.
Прибор состоит из плунжера, скрученной тонкой металлической полоски, пружинного колена, указки и т. д.
Очень легкая стеклянная указка прикреплена к центру скрученной полоски.
Две половинки полосы от центра скручены в противоположных направлениях, так что любое натяжение полосы приводит к вращению центра и, следовательно, указателя.

JOHANSSON MIKROKATOR DIAGRAM

Один конец полосы крепится к регулируемой консольной планке, а другой конец крепится к кронштейну пружинного колена.
Измерительный поршень установлен на гибкой диафрагме. Его внутренний конец прикреплен к другому плечу пружинного колена.
Таким образом вертикальное движение плунжера передается на металлическую полосу через колено.
Любые вертикальные движения плунжера заставляют его закручиваться или раскручиваться.
При этом указатель повернется на величину, пропорциональную изменению длины полоски.
Увеличение инструмента зависит от длины, ширины и количества поворотов скрученной полоски.
Может изменяться путем изменения длины планки с помощью винтов на регулируемой консольной планке.

СИГМА-КОМПАРАТОР:

Это механический компаратор, обеспечивающий увеличение от 300 до 5000.
Состоит из плунжера, закрепленного на двух стальных струнах (щелевых диафрагмах). Это обеспечивает линейное движение плунжера без трения.
Плунжер имеет острие, которое упирается в торец подвижного блока поперечного шарнира. 9№ 0006
Поперечная петля состоит из кусков плоских стальных пружин, расположенных под прямым углом, и представляет собой очень эффективную ось для малых угловых перемещений.
Подвижный блок несет Y-образные рычаги из легкого металла. Тонкая лента из фосфористой бронзы прикреплена к концам раздвоенных плеч и обернута вокруг небольшого барабана, установленного на шпинделе, несущем указатель.
Любое вертикальное смещение измерительного плунжера и, следовательно, лезвия ножа приводит к повороту подвижного блока шарнира поперечной планки.

Сигма-компараторная диаграмма

Вызывает вращение Y-образных плеч. Металлическая полоса, прикрепленная к рычагам, заставляет вращаться приводной барабан и, следовательно, указатель.
Отношение эффективной длины (L) плеча к расстоянию (X) кромки ножа от шарнира дает увеличение первой ступени
Отношение длины стрелки (R) к радиусу r приводного барабана дает Увеличение второй ступени прибора.
Таким образом, общее увеличение инструмента составляет (L/X×R/r).
Увеличение инструмента можно изменять, изменяя расстояние (X) от края ножа путем затягивания или ослабления регулировочных винтов.

Преимущества механических компараторов

Они дешевле по сравнению с другими усилительными устройствами.
Не требуют электричества или воздуха, поэтому изменения во внешних источниках не влияют на точность.
Имеют прочную линейную шкалу и просты в обращении.
Подходит для обычной мастерской, а также легко переносится.

Недостатки механических компараторов

У них больше подвижных звеньев, из-за чего больше трение и ниже точность.
Любой износ, дефекты размеров используемых механических устройств также будут увеличены.
Дальность действия прибора ограничена, поскольку указатель перемещается по фиксированной шкале

ОПТИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР

Введение

Чистых оптических компараторов не существует, но приборы, классифицируемые как оптические компараторы, получают большое увеличение в этих приборах. через механическое увеличение
Полностью оптические компараторы обеспечивают высокую точность измерения.

Принцип работы оптических компараторов:

Принцип работы этого типа компаратора основан на законах отражения и преломления света. Система увеличения зависит от наклона зеркала, отклоняющего луч света, таким образом обеспечивая оптический рычаг.

Принцип работы оптического рычага

Если луч света AC направить на зеркало, как показано на рисунке, он отразится на экране в точке O в виде точки. Угол Ɵ, под которым луч падает на зеркало равен углу Ɵ, под которым луч отражается от зеркала. Когда поршень перемещается вверх вертикально, зеркало наклоняется на угол «α», как показано на рисунке.

принцип работы оптического компаратора

Затем отраженный световой пучок проходит под углом «2α», который в два раза превышает угол наклона, создаваемый движением плунжера. Подсвеченная точка перемещается на «B», таким образом, линейное движение «h» плунжера вызывает перемещение точки, эквивалентное расстоянию OB на экране. Также ясно, что по мере увеличения расстояния (ОС) экрана от поворотного зеркала увеличение будет больше, и это называется принципом увеличения изображения.

Zeiss ультра- Optimeter

Оптическая система этого прибора обеспечивает двойное отражение света и, таким образом, дает более высокую степень увеличения.
Лампа пропускает световые лучи через зеленый фильтр, чтобы отфильтровать все лучи, кроме зеленого света, который меньше утомляет глаза.
Затем зеленый свет проходит через конденсор, который через индексную метку проецирует его на подвижное зеркало M1. Затем он отражается на другое неподвижное зеркало М2 и обратно на первое подвижное зеркало.
Линза объектива направляет отраженный луч от подвижного зеркала в фокус на прозрачной координатной сетке с точной шкалой, видимой в окуляр.
Проецируемое изображение индексной линии на координатной сетке можно отрегулировать с помощью винта, чтобы установить начальное нулевое значение.
При правильной настройке изображение индексной линии видно на фоне масштабной сетки.
Конец контактного плунжера упирается в другой конец первого подвижного зеркала, так что любое вертикальное движение плунжера будет наклонять зеркало.
Это вызывает смещение положения отраженной линии указателя на шкале сетки окуляра, которая, в свою очередь, измеряет смещение плунжера.

Схема ультраоптиметра Zeiss

Преимущества оптических компараторов:

Оптические компараторы имеют мало подвижных соединений и, следовательно, не подвержены трению, износу и истиранию.
Высокая точность измерения.
Увеличение обычно высокое.

Недостатки оптических компараторов

Для работы этих типов компараторов необходимо электропитание.
Размеры этих компараторов высоки и дороги.
Поскольку шкала проецируется на экран, важно использовать эти приборы в темной комнате, чтобы легко снимать показания.

Пневматические компараторы:

Эти приборы используют изменения давления или скорости воздуха в качестве усиливающей среды.
Струя или струи воздуха подаются на измеряемую поверхность, а колебания противодавления или скорости воздуха, вызванные изменениями во влах, усиливают выходные сигналы.
В зависимости от физических явлений пневматические компараторы делятся на два типа.
Тип потока или скорости
Тип противодавления.

Пневматический компаратор Solex:

Этот прибор был впервые представлен компанией Solex Air. Gauges Ltd. Он использует водяной манометр для индикации противодавления.
Состоит из вертикального металлического цилиндра, наполненного водой до определенного уровня, и погруженной в него погружной трубки на глубину, соответствующую требуемому давлению воздуха.

Схема пневматического манометра Solex

Калиброванная трубка манометра подсоединяется между цилиндром и регулирующим отверстием, как показано на рис.
Давление подаваемого воздуха выше желаемого давления, некоторое количество воздуха будет выходить пузырьками из нижней части погружной трубки, а воздух, поступающий в контрольный объем, будет иметь желаемое постоянное давление.
Затем воздух под постоянным давлением проходит через регулирующее отверстие и выходит из измерительных форсунок.
При отсутствии ограничения выхода воздуха уровень воды в трубке манометра будет совпадать с уровнем воды в цилиндре.
Но, если есть ограничение выхода воздуха через форсунки, в контуре возникнет противодавление и уровень воды в трубке манометра упадет.
Ограничение выхода воздуха зависит от различий измеряемых размеров.
Таким образом, изменения измеряемых размеров преобразуются в соответствующие изменения давления, которые можно считать по калиброванной шкале, прилагаемой к манометру.

Преимущества пневматических компараторов :

1. Очень большое увеличение
2. Меньшее трение, износ и инерция
3. Меньшее измерительное давление
4. Определяет овальность и конусность круглых отверстий

Недостатки пневматических компараторов

9002 :

1. Масштаб, как правило, неравномерный
2. Требуется компрессор и точный регулятор давления
3. Непортативный
4. Меньшая чувствительность

Разница между механическим компаратором и пневматическим компаратором

Механический компаратор	Пневматический компаратор
1) Механические компараторы имеют прочную и компактную конструкцию.	Пневматические компараторы не являются портативными и имеют компактную конструкцию
2) Обычно механические компараторы имеют линейную шкалу.	Шкала, как правило, нелинейна
3) Из-за большего количества движущихся частей увеличивается трение, что снижает точность.	У него мало движущихся частей, а в некоторых случаях вообще нет. Таким образом, полученная точность в большей степени обусловлена отсутствием трения и инерции.
4) Меньшая степень увеличения по сравнению с пневматическими компараторами.	Можно получить высокую степень увеличения
5) Менее дорогой по сравнению с другими компараторами.	Высокая стоимость по сравнению с механическими компараторами

Электрический компаратор

Принцип работы электрических компараторов:

Эти приборы основаны на теории моста переменного тока Уитстона. Когда мост электрически уравновешен, через подключенный к мосту гальванометр не будет протекать ток, и стрелка не будет отклоняться. Любое нарушение индуктивности плеч вызовет дисбаланс и вызовет отклонение указателя.

Введение

Электрические компараторы также называют электромеханическими измерительными системами.
Это потому, что они используют электромеханическое устройство, которое преобразует механическое перемещение в электрический сигнал.

LVDT

Линейный регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT) является наиболее популярным электромеханическим устройством, используемым для преобразования механического смещения в электрический сигнал. Используется для измерения смещения.

Подробнее о LVDT: LVDT — схема, работа, характеристики, преимущества, применение

Преимущество электрического компаратора

Небольшое количество движущихся частей.
Возможно очень большое увеличение.
Используется для различных диапазонов.
Возможно также дистанционное управление.

Недостаток электрического компаратора

Для работы требуется внешнее устройство, т. е. источник питания переменного тока. 10
Нагревательные змеевики могут вызвать дрейф нуля.
Более дорогой, чем механический компаратор.

Разница между манометрами и компараторами:

Comparison between gauges and comparators are as follows,

Sr. No.	Gauges	Comparator
1.	Gauge is device designed to compare the manufactured компонент по заданному чертежу.	Компаратор – устройство, предназначенное для сравнения известных, известных, неизвестных, неизвестных и неизвестных параметров.
2.	Датчик может только проверить, принят или отклонен изготовленный компонент.	Компаратор выдает показания измерения изготовленного компонента.
3.	Низкая стоимость	Подробнее
4.	Легкие в использовании на магазине	.	Ограниченная область применения	Широкая область применения
6.	Пример — калибры-кольца, калибры-пробки, калибры-скобы	Пример — Пневматические, электрические, механические компараторы

Разница между измерительными приборами и компараторами:

Сравнение между измерительным прибором и компараторами:

8 Sr99

Механический прибор	Компаратор
1.	Не дает увеличения.	Дает увеличение.
2.	Требуются квалифицированные операторы.	Требуются операторы средней квалификации.
3.	Произошла ошибка наблюдения.	Возникла ошибка параллакса.
4.	Техническое обслуживание меньше.	Техническое обслуживание — это больше.
5.	Дистанционное управление невозможно.	Может управляться дистанционно.
6.	Единообразный ответ не получен.	Получен однородный ответ.
7.	Используется для проверки и измерения.	Используется для сравнения.
8.	Менее чувствительный.	Более чувствительный.
9.	Пример. Штангенциркуль	Пример: Сигма-компаратор, циферблатный индикатор

Применение компараторов:

Компараторы используются для следующих целей:

1) Компараторы используются в качестве лабораторных стандартов.

2) Используются в качестве рабочих калибров для предотвращения производственного брака и соблюдения требуемых допусков на всех
важных этапах производства.
3) Используются в качестве калибров для окончательной проверки.
4) Используется в качестве контрольно-измерительного прибора для проверки деталей, полученных из внешних источников.
5) Для проверки новых калибров.

Эл.0002 Сосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схема

Введение в сосуды под давлением Сосуды, резервуары и трубопроводы, которые транспортируют, хранят или получают жидкости, называются сосудами под давлением. Сосуд под давлением определяется как сосуд с давлением…

Продолжить чтение Шарнирное соединение используется для соединения двух стержней, находящихся под действием растягивающих нагрузок. Однако, если соединение направляется, стержни могут выдерживать сжимающую нагрузку. Шарнирный сустав…

Продолжить чтение

Компараторы в метрологии — типы, работа, характеристики, схемы, преимущества

Содержание

Компараторы являются одной из форм линейных измерительных устройств.
Быстрее и удобнее для проверки большего количества одинаковых размеров.
Компараторы обычно не показывают фактические размеры заготовки. Они покажут только отклонение в размере.
Не может использоваться в качестве абсолютного измерительного устройства, но может сравнивать только два измерения.

Принцип компаратора

Принцип работы компараторов

Определение компараторов:

Короче говоря, компаратор — это устройство, которое

(1) улавливает небольшие отклонения в размерах.

(2) Увеличивает.

Необходимость в компараторе

Компаратор используется в массовом производстве для проверки компонентов с жесткими допусками с высокой степенью точности и скорости
Использование линейных эталонов, таких как штангенциркуль и микрометр, требует значительных навыков.
Многие размеры можно проверить за очень короткое время.

Классификация компараторов

1. Механический компаратор: Работает на шестернях, рычагах, рычагах, пружинах и т.д.

4. Электрический компаратор: Работает с использованием повышающих и понижающих трансформаторов.

5. Электронный компаратор: Он работает с использованием усилителя, цифрового сигнала и т. д.

Типы компараторов:

1. Механические компараторы

Dial Indicator
Reed Type comparator
Sigma Comparator
Johansson Mikrokator

2. Mechanical Optical Comparators

Optical Lever
Zeiss Optimeter
Zeiss Ultra Optimeter
Zeiss Optotest Comparators

9000

Brouks Broukes Level Comparators 9000 9000

Broukes Brookes Level Role-Role 9000. Миллионные Компараторы

Характеристики Хороших Компараторов:

1. Должен быть компактным.

2. С ним должно быть легко обращаться.

3. Он должен давать быстрые ответы или быстрые результаты.

4. Должен быть надежным в эксплуатации.

5. На компаратор не должно оказываться влияние окружающей среды.

6. Его вес должен быть меньше.

7. Должно быть дешевле.

8. Он должен быть легко доступен на рынке.

9. Он должен быть чувствительным в соответствии с требованием.

10. Конструкция должна быть прочной.

11. Он должен быть линейным по масштабу, чтобы его было легко читать и получать однородный отклик.

12. Необходимо меньше обслуживания.

13. Он должен иметь твердую точку контакта с длительным сроком службы.

14. Не должно быть люфтов и износа.

Механические компараторы:

Принцип работы механических компараторов:

JOHANSSON «МИКРОКАТОР»:

Johansson «Микрокатор» — механический компаратор, имеющий увеличение около 5000.
Работает по принципу пуговицы, вращающейся на петле из веревки.
Прибор состоит из плунжера, скрученной тонкой металлической полоски, пружинного колена, указки и т. д.
Очень легкая стеклянная указка прикреплена к центру скрученной полоски.
Две половинки полосы от центра скручены в противоположных направлениях, так что любое натяжение полосы приводит к вращению центра и, следовательно, указателя.

JOHANSSON MIKROKATOR DIAGRAM

Один конец полосы крепится к регулируемой консольной планке, а другой конец крепится к кронштейну пружинного колена.
Измерительный поршень установлен на гибкой диафрагме. Его внутренний конец прикреплен к другому плечу пружинного колена.
Таким образом вертикальное движение плунжера передается на металлическую полосу через колено.
Любые вертикальные движения плунжера заставляют его закручиваться или раскручиваться.
При этом указатель повернется на величину, пропорциональную изменению длины полоски.
Увеличение инструмента зависит от длины, ширины и количества поворотов скрученной полоски.
Может изменяться путем изменения длины планки с помощью винтов на регулируемой консольной планке.

СИГМА-КОМПАРАТОР:

Это механический компаратор, обеспечивающий увеличение от 300 до 5000.
Состоит из плунжера, закрепленного на двух стальных струнах (щелевых диафрагмах). Это обеспечивает линейное движение плунжера без трения.
Плунжер имеет острие, которое упирается в торец подвижного блока поперечного шарнира. 9№ 0006
Поперечная петля состоит из кусков плоских стальных пружин, расположенных под прямым углом, и представляет собой очень эффективную ось для малых угловых перемещений.
Подвижный блок несет Y-образные рычаги из легкого металла. Тонкая лента из фосфористой бронзы прикреплена к концам раздвоенных плеч и обернута вокруг небольшого барабана, установленного на шпинделе, несущем указатель.
Любое вертикальное смещение измерительного плунжера и, следовательно, лезвия ножа приводит к повороту подвижного блока шарнира поперечной планки.

Сигма-компараторная диаграмма

Вызывает вращение Y-образных плеч. Металлическая полоса, прикрепленная к рычагам, заставляет вращаться приводной барабан и, следовательно, указатель.
Отношение эффективной длины (L) плеча к расстоянию (X) кромки ножа от шарнира дает увеличение первой ступени
Отношение длины стрелки (R) к радиусу r приводного барабана дает Увеличение второй ступени прибора.
Таким образом, общее увеличение инструмента составляет (L/X×R/r).
Увеличение инструмента можно изменять, изменяя расстояние (X) от края ножа путем затягивания или ослабления регулировочных винтов.

Преимущества механических компараторов

Они дешевле по сравнению с другими усилительными устройствами.
Не требуют электричества или воздуха, поэтому изменения во внешних источниках не влияют на точность.
Имеют прочную линейную шкалу и просты в обращении.
Подходит для обычной мастерской, а также легко переносится.

Недостатки механических компараторов

У них больше подвижных звеньев, из-за чего больше трение и ниже точность.
Любой износ, дефекты размеров используемых механических устройств также будут увеличены.
Дальность действия прибора ограничена, поскольку указатель перемещается по фиксированной шкале

ОПТИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР

Введение

Принцип работы оптических компараторов:

Принцип работы оптического рычага

принцип работы оптического компаратора

Zeiss ультра- Optimeter

Оптическая система этого прибора обеспечивает двойное отражение света и, таким образом, дает более высокую степень увеличения.
Лампа пропускает световые лучи через зеленый фильтр, чтобы отфильтровать все лучи, кроме зеленого света, который меньше утомляет глаза.
Затем зеленый свет проходит через конденсор, который через индексную метку проецирует его на подвижное зеркало M1. Затем он отражается на другое неподвижное зеркало М2 и обратно на первое подвижное зеркало.
Линза объектива направляет отраженный луч от подвижного зеркала в фокус на прозрачной координатной сетке с точной шкалой, видимой в окуляр.
Проецируемое изображение индексной линии на координатной сетке можно отрегулировать с помощью винта, чтобы установить начальное нулевое значение.
При правильной настройке изображение индексной линии видно на фоне масштабной сетки.
Конец контактного плунжера упирается в другой конец первого подвижного зеркала, так что любое вертикальное движение плунжера будет наклонять зеркало.
Это вызывает смещение положения отраженной линии указателя на шкале сетки окуляра, которая, в свою очередь, измеряет смещение плунжера.

Схема ультраоптиметра Zeiss

Преимущества оптических компараторов:

Оптические компараторы имеют мало подвижных соединений и, следовательно, не подвержены трению, износу и истиранию.
Высокая точность измерения.
Увеличение обычно высокое.

Недостатки оптических компараторов

Для работы этих типов компараторов необходимо электропитание.
Размеры этих компараторов высоки и дороги.
Поскольку шкала проецируется на экран, важно использовать эти приборы в темной комнате, чтобы легко снимать показания.

Пневматические компараторы:

Эти приборы используют изменения давления или скорости воздуха в качестве усиливающей среды.
Струя или струи воздуха подаются на измеряемую поверхность, а колебания противодавления или скорости воздуха, вызванные изменениями во влах, усиливают выходные сигналы.
В зависимости от физических явлений пневматические компараторы делятся на два типа.
Тип потока или скорости
Тип противодавления.

Пневматический компаратор Solex:

Этот прибор был впервые представлен компанией Solex Air. Gauges Ltd. Он использует водяной манометр для индикации противодавления.
Состоит из вертикального металлического цилиндра, наполненного водой до определенного уровня, и погруженной в него погружной трубки на глубину, соответствующую требуемому давлению воздуха.

Схема пневматического манометра Solex

Калиброванная трубка манометра подсоединяется между цилиндром и регулирующим отверстием, как показано на рис.
Давление подаваемого воздуха выше желаемого давления, некоторое количество воздуха будет выходить пузырьками из нижней части погружной трубки, а воздух, поступающий в контрольный объем, будет иметь желаемое постоянное давление.
Затем воздух под постоянным давлением проходит через регулирующее отверстие и выходит из измерительных форсунок.
При отсутствии ограничения выхода воздуха уровень воды в трубке манометра будет совпадать с уровнем воды в цилиндре.
Но, если есть ограничение выхода воздуха через форсунки, в контуре возникнет противодавление и уровень воды в трубке манометра упадет.
Ограничение выхода воздуха зависит от различий измеряемых размеров.
Таким образом, изменения измеряемых размеров преобразуются в соответствующие изменения давления, которые можно считать по калиброванной шкале, прилагаемой к манометру.

Преимущества пневматических компараторов :

Недостатки пневматических компараторов

9002 :

Разница между механическим компаратором и пневматическим компаратором

Механический компаратор	Пневматический компаратор
1) Механические компараторы имеют прочную и компактную конструкцию.	Пневматические компараторы не являются портативными и имеют компактную конструкцию
2) Обычно механические компараторы имеют линейную шкалу.	Шкала, как правило, нелинейна
3) Из-за большего количества движущихся частей увеличивается трение, что снижает точность.	У него мало движущихся частей, а в некоторых случаях вообще нет. Таким образом, полученная точность в большей степени обусловлена отсутствием трения и инерции.
4) Меньшая степень увеличения по сравнению с пневматическими компараторами.	Можно получить высокую степень увеличения
5) Менее дорогой по сравнению с другими компараторами.	Высокая стоимость по сравнению с механическими компараторами

Электрический компаратор

Принцип работы электрических компараторов:

Введение

Электрические компараторы также называют электромеханическими измерительными системами.
Это потому, что они используют электромеханическое устройство, которое преобразует механическое перемещение в электрический сигнал.

LVDT

Подробнее о LVDT: LVDT — схема, работа, характеристики, преимущества, применение

Преимущество электрического компаратора

Небольшое количество движущихся частей.
Возможно очень большое увеличение.
Используется для различных диапазонов.
Возможно также дистанционное управление.

Недостаток электрического компаратора

Для работы требуется внешнее устройство, т. е. источник питания переменного тока. 10
Нагревательные змеевики могут вызвать дрейф нуля.
Более дорогой, чем механический компаратор.

Разница между манометрами и компараторами:

Comparison between gauges and comparators are as follows,

Sr. No.	Gauges	Comparator
1.	Gauge is device designed to compare the manufactured компонент по заданному чертежу.	Компаратор – устройство, предназначенное для сравнения известных, известных, неизвестных, неизвестных и неизвестных параметров.
2.	Датчик может только проверить, принят или отклонен изготовленный компонент.	Компаратор выдает показания измерения изготовленного компонента.
3.	Низкая стоимость	Подробнее
4.	Легкие в использовании на магазине	.	Ограниченная область применения	Широкая область применения
6.	Пример — калибры-кольца, калибры-пробки, калибры-скобы	Пример — Пневматические, электрические, механические компараторы

Разница между измерительными приборами и компараторами:

Сравнение между измерительным прибором и компараторами:

8 Sr99

Механический прибор	Компаратор
1.	Не дает увеличения.	Дает увеличение.
2.	Требуются квалифицированные операторы.	Требуются операторы средней квалификации.
3.	Произошла ошибка наблюдения.	Возникла ошибка параллакса.
4.	Техническое обслуживание меньше.	Техническое обслуживание — это больше.
5.	Дистанционное управление невозможно.	Может управляться дистанционно.
6.	Единообразный ответ не получен.	Получен однородный ответ.
7.	Используется для проверки и измерения.	Используется для сравнения.
8.	Менее чувствительный.	Более чувствительный.
9.	Пример. Штангенциркуль	Пример: Сигма-компаратор, циферблатный индикатор

Применение компараторов:

Компараторы используются для следующих целей:

1) Компараторы используются в качестве лабораторных стандартов.
2) Используются в качестве рабочих калибров для предотвращения производственного брака и соблюдения требуемых допусков на всех
важных этапах производства.
3) Используются в качестве калибров для окончательной проверки.
4) Используется в качестве контрольно-измерительного прибора для проверки деталей, полученных из внешних источников.
5) Для проверки новых калибров.

Эл.0002 Сосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схема

Продолжить чтение

Компараторы в метрологии — типы, работа, характеристики, схемы, преимущества

Содержание

Компараторы являются одной из форм линейных измерительных устройств.
Быстрее и удобнее для проверки большего количества одинаковых размеров.
Компараторы обычно не показывают фактические размеры заготовки. Они покажут только отклонение в размере.
Не может использоваться в качестве абсолютного измерительного устройства, но может сравнивать только два измерения.

Принцип компаратора

Принцип работы компараторов

Определение компараторов:

Короче говоря, компаратор — это устройство, которое

(1) улавливает небольшие отклонения в размерах.

(2) Увеличивает.

Необходимость в компараторе

Компаратор используется в массовом производстве для проверки компонентов с жесткими допусками с высокой степенью точности и скорости
Использование линейных эталонов, таких как штангенциркуль и микрометр, требует значительных навыков.
Многие размеры можно проверить за очень короткое время.

Классификация компараторов

1. Механический компаратор: Работает на шестернях, рычагах, рычагах, пружинах и т.д.

4. Электрический компаратор: Работает с использованием повышающих и понижающих трансформаторов.

5. Электронный компаратор: Он работает с использованием усилителя, цифрового сигнала и т. д.

Типы компараторов:

1. Механические компараторы

Dial Indicator
Reed Type comparator
Sigma Comparator
Johansson Mikrokator

2. Mechanical Optical Comparators

Optical Lever
Zeiss Optimeter
Zeiss Ultra Optimeter
Zeiss Optotest Comparators

9000

Brouks Broukes Level Comparators 9000 9000

Broukes Brookes Level Role-Role 9000.

Миллионные Компараторы

Характеристики Хороших Компараторов:

1. Должен быть компактным.

2. С ним должно быть легко обращаться.

3. Он должен давать быстрые ответы или быстрые результаты.

4. Должен быть надежным в эксплуатации.

5. На компаратор не должно оказываться влияние окружающей среды.

6. Его вес должен быть меньше.

7. Должно быть дешевле.

8. Он должен быть легко доступен на рынке.

9. Он должен быть чувствительным в соответствии с требованием.

10. Конструкция должна быть прочной.

11. Он должен быть линейным по масштабу, чтобы его было легко читать и получать однородный отклик.

12. Необходимо меньше обслуживания.

13. Он должен иметь твердую точку контакта с длительным сроком службы.

14. Не должно быть люфтов и износа.

Механические компараторы:

Принцип работы механических компараторов:

JOHANSSON «МИКРОКАТОР»:

Johansson «Микрокатор» — механический компаратор, имеющий увеличение около 5000.
Работает по принципу пуговицы, вращающейся на петле из веревки.
Прибор состоит из плунжера, скрученной тонкой металлической полоски, пружинного колена, указки и т. д.
Очень легкая стеклянная указка прикреплена к центру скрученной полоски.
Две половинки полосы от центра скручены в противоположных направлениях, так что любое натяжение полосы приводит к вращению центра и, следовательно, указателя.

JOHANSSON MIKROKATOR DIAGRAM

Один конец полосы крепится к регулируемой консольной планке, а другой конец крепится к кронштейну пружинного колена.
Измерительный поршень установлен на гибкой диафрагме. Его внутренний конец прикреплен к другому плечу пружинного колена.
Таким образом вертикальное движение плунжера передается на металлическую полосу через колено.
Любые вертикальные движения плунжера заставляют его закручиваться или раскручиваться.
При этом указатель повернется на величину, пропорциональную изменению длины полоски.
Увеличение инструмента зависит от длины, ширины и количества поворотов скрученной полоски.
Может изменяться путем изменения длины планки с помощью винтов на регулируемой консольной планке.

СИГМА-КОМПАРАТОР:

Это механический компаратор, обеспечивающий увеличение от 300 до 5000.
Состоит из плунжера, закрепленного на двух стальных струнах (щелевых диафрагмах). Это обеспечивает линейное движение плунжера без трения.
Плунжер имеет острие, которое упирается в торец подвижного блока поперечного шарнира. 9№ 0006
Поперечная петля состоит из кусков плоских стальных пружин, расположенных под прямым углом, и представляет собой очень эффективную ось для малых угловых перемещений.
Подвижный блок несет Y-образные рычаги из легкого металла. Тонкая лента из фосфористой бронзы прикреплена к концам раздвоенных плеч и обернута вокруг небольшого барабана, установленного на шпинделе, несущем указатель.
Любое вертикальное смещение измерительного плунжера и, следовательно, лезвия ножа приводит к повороту подвижного блока шарнира поперечной планки.

Сигма-компараторная диаграмма

Вызывает вращение Y-образных плеч. Металлическая полоса, прикрепленная к рычагам, заставляет вращаться приводной барабан и, следовательно, указатель.
Отношение эффективной длины (L) плеча к расстоянию (X) кромки ножа от шарнира дает увеличение первой ступени
Отношение длины стрелки (R) к радиусу r приводного барабана дает Увеличение второй ступени прибора.
Таким образом, общее увеличение инструмента составляет (L/X×R/r).
Увеличение инструмента можно изменять, изменяя расстояние (X) от края ножа путем затягивания или ослабления регулировочных винтов.

Преимущества механических компараторов

Они дешевле по сравнению с другими усилительными устройствами.
Не требуют электричества или воздуха, поэтому изменения во внешних источниках не влияют на точность.
Имеют прочную линейную шкалу и просты в обращении.
Подходит для обычной мастерской, а также легко переносится.

Недостатки механических компараторов

У них больше подвижных звеньев, из-за чего больше трение и ниже точность.
Любой износ, дефекты размеров используемых механических устройств также будут увеличены.
Дальность действия прибора ограничена, поскольку указатель перемещается по фиксированной шкале

ОПТИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР

Введение

Принцип работы оптических компараторов:

Принцип работы оптического рычага

принцип работы оптического компаратора

Zeiss ультра- Optimeter

Оптическая система этого прибора обеспечивает двойное отражение света и, таким образом, дает более высокую степень увеличения.
Лампа пропускает световые лучи через зеленый фильтр, чтобы отфильтровать все лучи, кроме зеленого света, который меньше утомляет глаза.
Затем зеленый свет проходит через конденсор, который через индексную метку проецирует его на подвижное зеркало M1. Затем он отражается на другое неподвижное зеркало М2 и обратно на первое подвижное зеркало.
Линза объектива направляет отраженный луч от подвижного зеркала в фокус на прозрачной координатной сетке с точной шкалой, видимой в окуляр.
Проецируемое изображение индексной линии на координатной сетке можно отрегулировать с помощью винта, чтобы установить начальное нулевое значение.
При правильной настройке изображение индексной линии видно на фоне масштабной сетки.
Конец контактного плунжера упирается в другой конец первого подвижного зеркала, так что любое вертикальное движение плунжера будет наклонять зеркало.
Это вызывает смещение положения отраженной линии указателя на шкале сетки окуляра, которая, в свою очередь, измеряет смещение плунжера.

Схема ультраоптиметра Zeiss

Преимущества оптических компараторов:

Оптические компараторы имеют мало подвижных соединений и, следовательно, не подвержены трению, износу и истиранию.
Высокая точность измерения.
Увеличение обычно высокое.

Недостатки оптических компараторов

Для работы этих типов компараторов необходимо электропитание.
Размеры этих компараторов высоки и дороги.
Поскольку шкала проецируется на экран, важно использовать эти приборы в темной комнате, чтобы легко снимать показания.

Пневматические компараторы:

Эти приборы используют изменения давления или скорости воздуха в качестве усиливающей среды.
Струя или струи воздуха подаются на измеряемую поверхность, а колебания противодавления или скорости воздуха, вызванные изменениями во влах, усиливают выходные сигналы.
В зависимости от физических явлений пневматические компараторы делятся на два типа.
Тип потока или скорости
Тип противодавления.

Пневматический компаратор Solex:

Этот прибор был впервые представлен компанией Solex Air. Gauges Ltd. Он использует водяной манометр для индикации противодавления.
Состоит из вертикального металлического цилиндра, наполненного водой до определенного уровня, и погруженной в него погружной трубки на глубину, соответствующую требуемому давлению воздуха.

Схема пневматического манометра Solex

Калиброванная трубка манометра подсоединяется между цилиндром и регулирующим отверстием, как показано на рис.
Давление подаваемого воздуха выше желаемого давления, некоторое количество воздуха будет выходить пузырьками из нижней части погружной трубки, а воздух, поступающий в контрольный объем, будет иметь желаемое постоянное давление.
Затем воздух под постоянным давлением проходит через регулирующее отверстие и выходит из измерительных форсунок.
При отсутствии ограничения выхода воздуха уровень воды в трубке манометра будет совпадать с уровнем воды в цилиндре.
Но, если есть ограничение выхода воздуха через форсунки, в контуре возникнет противодавление и уровень воды в трубке манометра упадет.
Ограничение выхода воздуха зависит от различий измеряемых размеров.
Таким образом, изменения измеряемых размеров преобразуются в соответствующие изменения давления, которые можно считать по калиброванной шкале, прилагаемой к манометру.

Преимущества пневматических компараторов :

Недостатки пневматических компараторов

9002 :

Разница между механическим компаратором и пневматическим компаратором

Механический компаратор	Пневматический компаратор
1) Механические компараторы имеют прочную и компактную конструкцию.	Пневматические компараторы не являются портативными и имеют компактную конструкцию
2) Обычно механические компараторы имеют линейную шкалу.	Шкала, как правило, нелинейна
3) Из-за большего количества движущихся частей увеличивается трение, что снижает точность.	У него мало движущихся частей, а в некоторых случаях вообще нет. Таким образом, полученная точность в большей степени обусловлена отсутствием трения и инерции.
4) Меньшая степень увеличения по сравнению с пневматическими компараторами.	Можно получить высокую степень увеличения
5) Менее дорогой по сравнению с другими компараторами.	Высокая стоимость по сравнению с механическими компараторами

Электрический компаратор

Принцип работы электрических компараторов:

Введение

Электрические компараторы также называют электромеханическими измерительными системами.
Это потому, что они используют электромеханическое устройство, которое преобразует механическое перемещение в электрический сигнал.

LVDT

Подробнее о LVDT: LVDT — схема, работа, характеристики, преимущества, применение

Преимущество электрического компаратора

Небольшое количество движущихся частей.
Возможно очень большое увеличение.
Используется для различных диапазонов.
Возможно также дистанционное управление.

Недостаток электрического компаратора

Для работы требуется внешнее устройство, т. е. источник питания переменного тока. 10
Нагревательные змеевики могут вызвать дрейф нуля.
Более дорогой, чем механический компаратор.

Разница между манометрами и компараторами:

Comparison between gauges and comparators are as follows,

Sr. No.	Gauges	Comparator
1.	Gauge is device designed to compare the manufactured компонент по заданному чертежу.	Компаратор – устройство, предназначенное для сравнения известных, известных, неизвестных, неизвестных и неизвестных параметров.
2.	Датчик может только проверить, принят или отклонен изготовленный компонент.	Компаратор выдает показания измерения изготовленного компонента.
3.	Низкая стоимость	Подробнее
4.	Легкие в использовании на магазине	.	Ограниченная область применения	Широкая область применения
6.	Пример — калибры-кольца, калибры-пробки, калибры-скобы	Пример — Пневматические, электрические, механические компараторы

Разница между измерительными приборами и компараторами:

Сравнение между измерительным прибором и компараторами:

8 Sr99

Механический прибор	Компаратор
1.	Не дает увеличения.	Дает увеличение.
2.	Требуются квалифицированные операторы.	Требуются операторы средней квалификации.
3.	Произошла ошибка наблюдения.	Возникла ошибка параллакса.
4.	Техническое обслуживание меньше.	Техническое обслуживание — это больше.
5.	Дистанционное управление невозможно.	Может управляться дистанционно.
6.	Единообразный ответ не получен.	Получен однородный ответ.
7.	Используется для проверки и измерения.	Используется для сравнения.
8.	Менее чувствительный.	Более чувствительный.
9.	Пример. Штангенциркуль	Пример: Сигма-компаратор, циферблатный индикатор

Применение компараторов:

Компараторы используются для следующих целей:

1) Компараторы используются в качестве лабораторных стандартов.

Входы				Выходы

0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	1	0	0
0	0	1	0	1	0	0
0	0	1	1	1	0	0
0	1	0	0	0	0	1
0	1	0	1	0	1	0
0	1	1	0	1	0	0
0	1	1	1	1	0	0
1	0	0	0	0	0	1
1	0	0	1	0	0	1
1	0	1	0	0	1	0
1	0	1	1	1	0	0
1	1	0	0	0	0	1
1	1	0	1	0	0	1
1	1	1	0	0	0	1
1	1	1	1	0	1	0

Входы				Выходы

0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	1	0	0
0	0	1	0	1	0	0
0	0	1	1	1	0	0
0	1	0	0	0	0	1
0	1	0	1	0	1	0
0	1	1	0	1	0	0
0	1	1	1	1	0	0
1	0	0	0	0	0	1
1	0	0	1	0	0	1
1	0	1	0	0	1	0
1	0	1	1	1	0	0
1	1	0	0	0	0	1
1	1	0	1	0	0	1
1	1	1	0	0	0	1
1	1	1	1	0	1	0

Компаратор. Описание и применение. Часть 1

Компаратор напряжения — выход с открытым коллектором

Принцип работы

Схема эквивалента компаратора напряжения с однополярным источником питания

Назначение

Схема эквивалента компаратора напряжения с двухполярным источником питания

Как обозначается компаратор на схемах

Описание работы компаратора

Сигнал на выходе:

Компараторы. Устройство и работа. Виды и применение. Особенности

Принцип работы и виды интегральных компараторов

При выборе компаратора следует обратить внимание на следующие параметры:

Обозначения выводов выглядят следующим образом:

Работа компаратора напряжения

Характеристики компараторов

Устройство

Компаратор с памятью и стробированием

Простая схема структуры устройства со стробированием.

Классификация

Похожие темы:

Реле приоритета. Виды и особенности. Принцип действия

Реле напряжения. Принцип действия, виды, применения

Электронные весы. Виды и устройство. Работа и применение

Переключатель фаз. Виды и работа. Применение и как выбрать

Входное напряжение смещения компаратора

Программирование и компаратор

Общая информация

Проектирование гистерезиса компаратора

Где применяется компаратор напряжения

Триггер Шмитта

Гистерезис с практическим примером

Примеры и использование устройств уточнения веса

Конструкция компаратора

Фотореле контроля

Зарядный блок

Кварцевый генератор

Компаратор напряжения: характеристики и разновидности

Работа операционного усилителя без обратной связи

Принцип работы компаратора

Основные схемы компаратора

Разновидности компараторов

Пороговый компаратор

Гистерезисный компаратор

Самый простой компаратор

Деление по принципу действия

Триггер Шмитта

Процессы переключения компараторов.

Компаратор Цифровой компаратор кратко Цифровые устройства. Микропроцессоры…

Логические функции

Таблицы истинности компаратора

Контрольные вопросы и задания

См. также

Компараторы в метрологии. Типы, работа, характеристики, схемы, преимущества

Определение компараторов:

Необходимость в компараторе

Типы компараторов:

Механические компараторы:

Принцип работы механических компараторов:

JOHANSSON «МИКРОКАТОР»:

СИГМА-КОМПАРАТОР:

Преимущества механических компараторов

Недостатки механических компараторов

ОПТИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР

Принцип работы оптических компараторов:

Принцип работы оптического рычага

Zeiss ультра- Optimeter

Преимущества оптических компараторов:

Недостатки оптических компараторов

Пневматические компараторы:

Пневматический компаратор Solex:

Преимущества пневматических компараторов :

Недостатки пневматических компараторов

Разница между механическим компаратором и пневматическим компаратором

Электрический компаратор

LVDT

Недостаток электрического компаратора

Разница между манометрами и компараторами:

Разница между измерительными приборами и компараторами:

Применение компараторов:

Компараторы в метрологии — типы, работа, характеристики, схемы, преимущества

Входы				Выходы

0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	1	0	0
0	0	1	0	1	0	0
0	0	1	1	1	0	0
0	1	0	0	0	0	1
0	1	0	1	0	1	0
0	1	1	0	1	0	0
0	1	1	1	1	0	0
1	0	0	0	0	0	1
1	0	0	1	0	0	1
1	0	1	0	0	1	0
1	0	1	1	1	0	0
1	1	0	0	0	0	1
1	1	0	1	0	0	1
1	1	1	0	0	0	1
1	1	1	1	0	1	0