شرح المقارن التماثلي
ما هي دارة المقارن المتكاملة التماثلية LM324؟
تعريف
المقارن التماثلي هو عبارة عن دارة متكاملة الكترونية لها مدخلان، أحدهما موجب
والآخر سالب ومخرج واحد.
عندما تكون قيمة إشارة المدخل الموجب V2 أعلى من قيمة إشارة
المدخل السالب V1
تصبح قيمة المخرج Vout = 1. تكون قيمة إشارة المدخل
الموجب V2
أقل من قيمة إشارة المدخل السالب V1 تصبح قيمة المخرج Vout = 0.
رمز المقارن التماثلي
في الشكل التالي صورة توضح رمز المقارن
التماثلي في الدارة الكهربائية وفي الطبيعة، أي الشكل الحقيقي له
مبدأ عمل المقارن التماثلي
كما ذكرنا في تعريف المقارن التماثلي،
فطريقة عمله هي عندما تكون قيمة إشارة المدخل الثاني الموجب V2 أكبر وأعلى من قيمة إشارة المدخل الأول السالب V1 تصبح قيمة المخرج Vout = 1. تكون قيمة إشارة المدخل
الموجب V2 أقل من قيمة إشارة المدخل السالب V1 أي (V2 < V1)
تصبح قيمة المخرج Vout
تساوي صفراً. ونعني بالرقم صفر، عدم وجود كهرباء على الخرج الفولتي Vout، أما الرقم 1 فيعني أن
قيمة الجهد الكهربائي بين Vout والأرضي GND هو 5 فولت.
مواصفات وخصائص المقارن التماثلي
يمتلك
المقارن التماثلي LM324 العديد من المميزات
أهمها:
1- حماية
المخرج من خطورة وفرصة حدوث التماس والتقصير الكهربائي.
2- دقة
المقارنة واستشعار فرق الجهد في المدخلات.
3- عملية
المقارنة للإشارات التماثلية المدخلة تكون ما بين 3 فولت و32 فولت.
4- يستشعر
في المدخلات تيار كهربائي قليل جداً يصل الى ما يقارب 100 نانو أمبير، خاصة
المقارن التماثلي LM324A.
5- في كل
قطعة دارة متكاملة يوجد فيها أربعة مقارنات Single Supply Quad
Operational
Amplifiers.
6- يتم
معرفة المداخل والمخارج الخاصة بكل مقارن تماثلي من دليل المستخدم، وهي ثابتة
المواقع في جميع إصدارات الإنتاج LM324.
7- يعمل
على درجة حرارة ما بين -25 و 85 سلسيوس.
8- رخص
الثمن ومتوفر في جميع أسواق الالكترونيات المختلفة.
9- يخلو
هذا المقارن التماثلي من عناصر الرصاص، والهالوجينات ويوافق معايير RoHS.
طريقة توصيل المقارن التماثلي LM324 في الدارة
الكهربائية
لمعرفة كيف يعمل المقارن
التماثلي، يجب علينا أولا بالاستعانة بدليل المستخدم من الانترنت لمعرفة أي طرف هو
المدخل Input وأيهم المخرج Output. لذلك يجب مراعاة توصيل الأطراف بدقة حتى
يتسنى للدارة الكهربائية العمل بأكمل وجه. إن الهدف الأساسي من المدخلين في
المقارن التماثلي هو أن يتم المقارنة بينهما كي يتم إبداء فعل تجاه تلك المقارنة. لذلك
يتم ربط أطراف المداخل الخاصة بالمقارن التماثلي بالمقاومات الكهربائية بأنواعها
المختلفة. وذلك لأن فرق الجهد يبدأ بالاختلاف والتوزيع على المقاومات بحسب قيمها.
في الشكل التالي دارة كهربائية فيها الأدوات والقطع الالكترونية التالية: لوحة
تجارب، مقارن LM324، مقاومة 1كيلو
أوم عدد 2، مقاومة متغيرة 10 كيلو أوم، ثنائي باعث للضوء، جهاز فولتميتر لقياس فرق
الجهد عدد 2 وبطاريات 1.5 فولت عدد 4:
لفحص
الدارة في الأعلى، كل ما عليك فعله هو تحريك ذراع المقاومة المتغيرة لتظهر معك
النتائج التالية على شكل جدول:
الحالة
|
المقارنة
|
حالة الثنائي الباعث للضوء
|
1
|
V2 > V1
|
يضيء
|
2
|
V2 > V1
|
لا يضيء
|
3
|
V2 = V1
|
لا يضيء
|
استخدامات واستعمالات المقارن التماثلي LM324
هنالك العديد من التطبيقات التي يدخل المقارن التماثلي في
تركيبها وعملها، أهمها:
1- الموازنة
التلقائية وإعادة التوجيه Orientation
and Auto Balancing
توجيه المركبات تلقائياً، بناء على مقارنة يتم ضبطها
والتحكم بمستويات الخرج الفولتي فيها عن طريق الحساسات المختلفة، مثل حساس IR-LED وحساس الأمواج فوق الصوتية Ultrasonic Sensor وغيرها.
2- خزانات الماء الذكية
حيث يتم تشغيل المضخة الكهربائية للماء عند حد معين، يتم
ضبطه باستخدام المقاومات المتغيرة بعد ربطها بالمقارن التماثلي والذي سيقوم بتشغيل
المرحل (ريلي) المربوط بالمضخة الكهربائية.
3- دارة مستشعر مستوى الصوت
يتم ربط احدى طرفي المقارن مع ترانزستور (بالطرف الباعث Emitter) والطرف الآخر
مع مقاومة متغيرة، وذلك لتحديد قيمة ومستوى الصوت المستشعر عن بعد عن طريق
الميكروفون، والذي بدوره يربط مع قاعدة الترانزستور السابق (Base). فكلما ازدادت
مقدار المقاومة على المدخل الأول، قل مقدار الاستشعار على المدخل الثاني الآخر. كما
وأن المقارن التماثلي LM324 يدخل في صناعة مكبرات الصوت أو ما تعرف
بمضخمات الصوت Sound Amplifiers.
4- حواس الروبوت
يستخدم المقارن التماثلي في تدعيم حواس الروبوت السمعية،
والحرارية وغيرها من الحواس التي تتطلب ابداء رد فعل تجاهها بحسب تأثيرها.
5- التطبيقات التماثلية برمتها
بشكل عام، نستطيع القول، أن المقارن التماثلي بأنواعه
المختلفة يدخل في العديد من التطبيقات التماثلية، كدرجات الحرارة، ومستوى الصوت،
وشدة الضوء وغيرها.
مما يتركب ويتكون المقارن التماثلي؟
يدخل
في التركيب الداخلي للمقارن التماثلي العديد من الترانزستورات والمقاومات
المختلفة، والتي تعمل كمفاتيح الكترونية داخلية للمقارنة بين طرفي المقارن
التماثلي، والتحكم في قيمة الخرج الفولتي المبني على تلك المقارنة. والشكل التالي
يوضح خريطة الدارة الالكترونية التي يتكون منها المقارن التماثلي:
هل هنالك مقارنات تماثلية أخرى؟
بالطبع،
فالمقارنات التماثلية تختلف عن بعضها البعض من حيث التيار التي باستطاعتها تحمله،
وفرق الجهد التي تستشعره وتطبق آلية المقارنة عليه. لذلك فإن تلك المقارنات التماثلية
تمتلك عيوب وميزات مختلفة بناء على الرقم التي تحمله وهذه أهم أنواع المقارن
التماثلي:
LM324,
LM324A, LM324E, LM224, LM2902, LM2902E, LM2902V, NCV2902