Explicaremos cómo construir un circuito de comparación de voltaje de la manera más sencilla utilizando el IC del comparador LM311.
El LM311 es un comparador único. Esto significa que está compuesto internamente de un comparador.
Compara estas entradas de voltaje y determina cuál es el valor más grande. En base a esto, se pueden tomar decisiones electrónicas en función de qué entrada es mayor y cuál es menor. Por lo tanto, un comparador es muy útil en circuitos donde medimos niveles y queremos que nuestro circuito actúe de cierta manera en función de si el nivel de una entrada es mayor o menor que un cierto umbral.
Antes de construir nuestro circuito comparador, primero debemos revisar en detalle el pinout de un IC comparador LM311, para que sepa qué es cada pin y qué hace cada pin.
Un LM311 es un chip de 8 pines.
El pinout se muestra a continuación:
El LM311 tiene 2 entradas de alimentación. Estos están etiquetados como VCC y VEE. VCC, pin 8, es donde se inserta el terminal positivo de la fuente de voltaje. Este voltaje de alimentación puede ser tan alto como 36V. VEE, pin 4, es el pin que conectamos a tierra o a voltaje negativo. En este circuito, simplemente conectamos VEE a tierra.Estos 2 terminales completan la ruta de alimentación del chip LM311 y le dan la potencia que necesita para funcionar.
El pin GND, pin 1, se conecta a tierra. Si observa el diagrama de los componentes internos del LM311, verá que este pin es el emisor del transistor de salida del chip. Así que cuando conectamos este pasador a tierra, estamos conectando a tierra el emisor de la salida. Este pasador debe estar conectado a tierra para que el circuito funcione correctamente. Si no, la salida siempre estará encendida, independientemente de que la entrada no invertida sea mayor o menor que la entrada invertida.
A continuación, tenemos el pin de salida del chip. Este es el pin 7 del chip. Este pin es un pin de colector abierto. Es el colector del transistor de salida. Por lo tanto, debe estar conectado a VCC y esto normalmente se hace a través de una resistencia extraíble, pero depende de la carga que estamos alimentando. Para un LED, definitivamente queremos una resistencia para limitar la corriente a la carga.
A continuación, tenemos los pines de entrada para el comparador. Ahora nos ocupamos del comparador que está internamente dentro del chip. El comparador tiene 2 entradas y una salida. Una entrada, el pin 2, es el terminal no inversor. La segunda entrada, el pin 3, es el voltaje del terminal de inversión. Conectaremos un voltaje de referencia al terminal no inversor. Y conectaremos un circuito divisor de voltaje al terminal inversor del comparador. Cuando la tensión del terminal de inversión es mayor que la tensión del terminal no de inversión, la salida se eleva a VCC. Cuando la tensión del terminal de inversión es menor que la tensión del terminal no de inversión, la salida se dibuja a un nivel bajo en VE.
Estos son los únicos 5 pines que vamos a conectar. Los otros pines que controlan la capacidad y el equilibrio del estroboscópico se dejarán desconectados; no usaremos estas características.
Para nuestro circuito, conectaremos un potenciómetro al terminal no inversor. Esto nos permitirá ajustar el potenciómetro para establecer un nivel de voltaje de referencia.
A continuación, conectaremos un circuito divisor de tensión, que consta de una resistencia fija y un fotorresistor, al terminal inversor del comparador.
Cómo funciona el circuito es cuando el fotorresistente está expuesto a luz brillante, tiene una resistencia muy baja. Por lo tanto, muy poco voltaje cae a través de él (la ley de ohm nos dice esto). Por lo tanto, el voltaje en el terminal inversor será menor que en el terminal no inversor. Por lo tanto, la carga conectada a la salida estará apagada. Sin embargo, cuando el fotorresistor está expuesto a la oscuridad, su resistencia aumenta drásticamente, al igual que el voltaje que cae a través de él. Por lo tanto, el voltaje del terminal inversor ahora será mayor que en el terminal no inversor, por lo que se encenderá la carga conectada a la salida.
Por lo tanto, nuestro circuito funcionará como un circuito de luz nocturna. Encenderá un led en condiciones de oscuridad.
Componentes necesarios
- LM311 IC
- Fotorresistente
- Resistencia de 33KΩ
- Resistencia de 220ω
- Potenciómetro
- LED
- 3 pilas AA o fuente de alimentación de CC
Las resistencias no tienen que ser exactas, pero deben estar en algún lugar cercano a los valores indicados.
El potenciómetro puede ser realmente cualquier valor.
Circuito de luz Nocturna del comparador LM311
El diagrama esquemático del circuito de luz nocturna se muestra a continuación.
Este es el circuito más básico que se puede conseguir con el LM311.
Dado que este es un circuito de luz nocturna, queremos que el LED esté encendido cuando está oscuro y apagado durante las condiciones de luz diurna.
Por lo que utilizamos el potenciómetro como calibrador. Lo ajustamos para que el LED esté apagado en condiciones de luz y encendido en condiciones de oscuridad. Ajustar el potenciómetro para que este sea el caso.
Este circuito comparador luego compara esta tensión de referencia con la tensión producida por el divisor de tensión entre el fotorresistor y la resistencia de 33KΩ. Es un concepto muy simple. Cuando el fotorresistor se expone a luz brillante, su resistencia cae muy por debajo de 30KΩ. Por lo tanto, la mayor parte del voltaje se asigna a la resistencia de 33KΩ y poco atraviesa el fotorresistor. Por lo tanto, la tensión producida por el divisor de tensión es menor que la tensión de referencia. Por lo tanto, la salida se dibuja a TIERRA, lo que significa que el LED no está alimentado. Sin embargo, durante la oscuridad, el fotorresistente tiene una resistencia muy alta, por lo que la mayor parte del voltaje se asigna a través de él. Por lo tanto, la tensión producida desde el circuito divisor está por encima de la tensión de referencia. Por lo tanto, la salida se dibuja en alto a Vcc y el LED se enciende.
Y esta es la base de nuestro circuito comparador de voltaje.
Para ver en este circuito en la vida real, vea el video a continuación.