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六月 3 2019

LM393比较器的典型电路

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LM393LM393TexasInstruments差分20.3μs

  LM393内具有2个独立的高精密度电压比较器,其偏置电压可低至2.0mV。使用单电源供电,供电压宽。优点是:高精度比较器;可减少温度单的VOS漂移;不用双电源供电;全部用一致的逻辑格式。本文先容LM393比较器的典型电路。

  一、LM393红外避障模块

LM393红外避障模块电原理图

  图1 LM393红外避障模块电原理图

  1.模块描述

  该传感器模块对环境光线适应能力强,其具有一对红外线发射与接收管,发射管发射出频率的红外线,当检测方向遇到障碍物(反射面)时,红外线反射回来被接收管接收,经过比较器电路处理之后,绿色指示灯会亮起,同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平信号),可通过电位器旋钮调节检测距离,有效距离范围2~30cm,工作电压为3.3V-5V。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点,可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。

  2.模块参数说明

  (1)当模块检测到前方障碍物信号时,电路板上绿色指示灯点亮电平,同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2~30cm,检测角度35°,检测距离可以通过电位器进行调节,顺时针调电位器,检测距离增加;逆时针调电位器,检测距离减少;

  (2)传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离小,白色大;小面积物体距离小,大面积距离大;

  (3)传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可,也可以直接驱动一个5V继电器;连接方式:VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO;

  (4)比较器采用LM393,工作稳定;

  (5)可采用3-5V直流电源对模块进行供电。当电源接通时,红色电源指示灯点亮;

  (6)具有3mm的螺丝孔,便于固定、安装;

  (7)电路板尺寸:3.2CM*1.4CM;

  (8)模块已经将阈值比较电压通过电位器调节好,非特殊情况,请勿随意调节电位器。

  3.模块接口说明

  (1)VCC外接3.3V-5V电压(可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连);

  (2)GND外接GND;

  (3)OUT小板数字量输出接口(0和1);

  (4)工作电流是10ma以内;

  如图2所示壁障传感器模块

壁障传感器模块

  图2 壁障传感器模块

  二、镍镉电池充电器

  LM393构成的高性价比镍镉电池充电器如图3所示,它具有以下特点:

  (1)恒流充电穿插大电流放电,恒流充电电流约300mA,放电电流随着电池电压的升高而加大,电池接近充满时放电电流达400mA。充电1.5秒、放电0.5秒,间隔进行。大电流充电结束后,约有5mA涓流充电。

  (2)电池电压的检测是在放电时进行的,因为充电时的电压总是高于放电时的电压,如在充电时检测与电池实际工作状态有误差,在放电时检测更可反映出电池的容量。

  (3)充电电池可以是1至4节,对于500mAh镍镉电池,充电时间约2小时,能满足一般需要。

镍镉电池充电器(LM393)电路图

  图3 镍镉电池充电器(LM393)电路图

  三、有刷控制器

  使用LM324、LM393和LM339制作的有刷控制器可靠性是很高的,就是器件数量多些。该控制器仅用一片LM339制作有刷控制器部分。用另一块LM339制成电量显示部分。显示部分见图4,电路原理见图5所示。

LM339制成的电量显示部分电路图

  图4 LM339制成的电量显示部分电路图

电路原理图

  图5 电路原理图

  对该控制器的调速采用了光电速度转把。由于北方干燥,沙土灰尘大,影响了光电速度转把的使用。实践证明,完全可以用霍尔速度转把替代它。具体方法见图6。

霍尔速度转把

  图6 霍尔速度转把

  光电速度转把改为霍尔速度转把关键有两点:一是加装+5V稳压电源;二是根据原速度信号输出点信号变化规律,选用相应信号变化的霍尔调速转把。

  该有刷控制器以PWM电路为核心,前面有三角波发生器、电瓶欠压检测、电机过电流检测;后面有驱动、功率开关等。每部分都是独立的。检查调试都比较方便。三角波发生器由IC2A、R17、C5、D2、R9、R10等组成施密特振荡器,在C5上产生三角波。脉宽调制器是IC2B,它的输入之一⑥脚,为来自C5上的三角波,输入之二⑦脚,是来自速度转把(J1)①脚的速度信号。从IC2B①脚输出调宽脉冲,送互补推挽放大器。互补推挽驱动由T3、T4组成,脉冲高电平到来,上管NPN管T4导通,12V加到功率管T1、T2的栅极,T1、T2导通;脉冲低电平到来,上管NPN管T4截止。下管PNP管T2导通,将T1、T2栅极的电荷迅速放掉,T1、T2截止。电池欠压保护由IC2C组成电压比较器,当电瓶电压低于31.5V时,它的⒁脚变为低电位,相当于R13输入一端接地,将转把速度信号降到接近零伏。使IC2B①脚呈低电平,T4截止、T3导通;T1、T2截止。过电流保护由IC2D组成电压比较器,当过电流时。R4右端电位变低。通过R5加到IC2D⑾脚,比较器翻转⒀脚变为低电位,同样相当于R13输入一端接地。将转把速度信号降到接近零伏,使T1、T2截止。

  四、PWM调制电路

  大家知道,PWM一般需要锯齿波与控制电压经过比较器比较获得PWM脉冲。LM393的比较器2将作为PWM比较器,其同相输入端为控制电压输入端,反相输入端为锯齿波输入端,输出端(管脚7)作为输出端经过隔离二极管VD将PWM调光信号送IRS2540/1的ENN管脚。电路图如图7所示。

PWM调制电路图

  图7 PWM调制电路图

  锯齿波的产生有LM393的比较器1实现,如果不去看电容器C1,比较器1是一个方波输出的多谐振荡器。为了获得锯齿波,在比较器1输出端与COM端并接一个电容器C1。这实际上是比较器1的输出端R1、C1充电过程,如果这个电容器的电容量足够大,由于C1的充电需要R1,而C1的放电则是比较器的输出晶体管,这样比较器输出端电压上升与下降将会不对称,形成“锯齿波”振荡波形。由于图中电路的电源应用的VBUS,需要用RS降压,并且需要VD2的稳压以及电源旁路电容器C3、C4。

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