LM393: Обзор, схема подключения и примеры применения

Компараторы являются важным элементом в электронике, используемым для сравнения двух аналоговых сигналов и генерации соответствующего цифрового выхода. Они нашли широкое применение во многих областях, включая автомобильную электронику, промышленные устройства, системы управления, и даже в бытовой технике. Один из наиболее популярных компараторов – это LM393.

Принцип работы компаратора LM393 основан на сравнении напряжений на его двух входах, обозначенных как инвертирующий (-) и неинвертирующий (+). Когда напряжение на входе (+) превышает напряжение на входе (-), выход компаратора переходит в состояние “высокого” уровня напряжения (обычно примерно равного напряжению питания), а если напряжение на входе (-) превышает напряжение на входе (+), то выход переходит в состояние “низкого” уровня напряжения (обычно близкого к земле).

Одна из особенностей LM393 – это его открытый коллекторный выход, что означает, что выходной транзистор компаратора не прямо подключен к напряжению питания. Вместо этого, он подключен к коллектору транзистора, который может быть подключен к внешнему источнику напряжения через резистор. Это делает LM393 более гибким в использовании, поскольку пользователь может настраивать выходное напряжение в соответствии с требованиями схемы.

Давай разберемся, как работает данный компаратор на примере простой схемы уличного светильника.

На диаграмме видно, что оба входа компаратора соединены с делителями напряжения. Первый делитель, который подключен к инвертирующему входу (2), состоит из постоянного резистора и фоторезистора.

Когда фоторезистор не освещен, его сопротивление очень высокое (более 1МОм), а при освещении оно уменьшается. Поэтому в ночное время напряжение на входе (2) будет выше, чем в дневное.

Для включения и выключения света в зависимости от освещенности необходимо установить порог переключения. Это делается через неинвертирующий вход (3), куда подается постоянное напряжение от переменного резистора R3, также являющегося делителем напряжения.

Теперь компаратор сравнивает напряжения на двух входах (2 и 3). Если напряжение на входе 2 выше, чем на входе 3, то светодиод включается. Когда напряжение на входе 2 (от фоторезистора) становится ниже напряжения на входе 3, светодиод выключается.

Более подробную информацию о технических характеристиках, функциональных особенностях и применении компаратора вы можете найти в datasheet на английском языке.

Некоторые ключевые особенности компаратора LM393:

• Может работать в широком диапазоне напряжения питания от 2 до 36 В однополярного или ±1 до ±18 В двухполярного
• Потребление тока составляет всего 2.5 мА
• Входной ток смещения составляет всего 20 нА, что обеспечивает точность в сигнальных цепях
• Входное напряжение смещения ограничено ±1 мВ типовым значением, обеспечивая точность в сравнении напряжений
• При насыщении выходное напряжение остается низким, составляя всего 80 мВ, что обеспечивает быстрое и четкое переключение
• Доступен в нескольких вариантах корпусов: DFN8, MiniSO8, TSSOP8 и SO8

Компаратор LM393 может использоваться во множестве приложений, где требуется сравнение напряжений или обнаружение изменений в сигналах. Вот несколько примеров его применения:

1. В уличных светильниках или автоматических системах освещения LM393 можно использовать для определения уровня освещенности. Например, компаратор можно настроить таким образом, чтобы включать уличный светильник, когда уровень освещенности падает ниже определенного порога, а выключать его, когда освещенность достигает определенного уровня.
2. В солнечных зарядных устройствах компаратор LM393 может использоваться для контроля напряжения на аккумуляторе. Когда напряжение аккумулятора достигает определенного уровня, компаратор может отключить солнечную панель, чтобы предотвратить перезарядку аккумулятора и повреждение.
3. В сельском хозяйстве или в системах автоматического полива растений LM393 можно использовать для обнаружения изменений влажности почвы. Когда влажность падает ниже установленного уровня, компаратор может активировать систему полива.
4. В системах терморегуляции и охлаждения компаратор LM393 может использоваться для контроля температуры. Когда температура превышает установленный предел, компаратор может активировать вентиляторы или другие устройства для охлаждения.
5. LM393 может быть использован в качестве детектора напряжения, например, для обнаружения перенапряжений в сети или недостаточного напряжения в батарейных системах.

Это лишь небольшой список примеров, где можно использовать компаратор LM393. Его гибкость и низкое энергопотребление делают его полезным компонентом во многих электронных устройствах.