En aquesta pràctica s'assaja un circuit comparador sense histèresi, emprant un amplificador operacional.

            A  la  fig. 1  s'indica  un  esquemàtic  del  seu  principi  de  funcionament  i  a  la  fig. 2,  la  seva  característica  sortida-entrada    V_o(V_i) .

fig. 1

fig. 2

           V_R   és  una  tensió  fixa, de referència, i   V_i    una tensió que pot variar i que es pretén comparar amb   V_R .  Si    V_i < V_R   llavors    V_o = +V_oSat    i si    V_i > V_R    llavors    V_o = −V_oSat    -raoneu-ho.

            A la fig. 3 s'indica l'esquemàtic complet del comparador a assajar.

fig. 3

            Amb la resistència    R₂    es varia    V_i .  Els díodes  LED  a la sortida de l'AO ens indiquen les dues situacions   possibles:  si   V_i < V_R    s'il·luminarà   el   LED   verd; si    V_i  > V_R    s'il·luminarà   el   vermell -raoneu-ho.

            A la fig. 4 s'indica una planificació del muntatge a la protoboard.

fig. 4

Relació de components per al   1r   assaig:

            Totes les resistències fixes són de  0,25 W  de dissipació.  R₂   és un potenciòmetre multivolta.

            Una fotografia del muntatge s'indica a la fig. 5.

fig. 5

             Procediment:

            • Ajusteu les tensions d'alimentació a    12 V .

            • Mesureu la tensió de referència, la qual ha de ser aproximadament    12  / 2 = 6 V    -raoneu-ho.

            • Disposeu el multímetre per mesurar    V_i . Variar    R₂   per variar    V_i    fins que es produeixi la commutació en els LEDs i comproveu les previsions que si   V_i < V_R   s'il·lumina el LED verd i si    V_i > V_R    s'il·lumina el vermell.

            •  Mesureu les tensions    +V_oSat   i   -V_oSat .

            2n assaig

            És molt senzill transformar aquest circuit amb un termòstat per controlar la temperatura de, per exemple, un sistema de calefacció.  Només cal substituir    R₄   per un termistor el qual farà la funció de sensor de temperatura. 

            A la fig. 6 es pot veure la substitució així com el símbol corresponent a un termistor de coeficient de temperatura negatiu -NTC-, és a dir, que la seva resistència disminueix amb la temperatura.  A la mateixa figura es pot veure també que s'han intercanviat els papers de   V_i   i   V_R .  V_i   és la variable d'entrada que dependrà del valor instantani del termistor, és a dir, de la temperatura ambient en cada moment.  La tensió de referència    V_R    es pot regular actuant manualment sobre    R₂   la qual cosa ens servirà per fixar la temperatura ambient que desitgem -raoneu tot això.

fig. 6

            A la fig. 7 s'indica les característiques resistència-temperatura de termistors NTC.  Són resistències no lineals i els seus valors es donen a la temperatura de   25^o C  -observeu-ho.

fig. 7

            La fig. 8 correspon a un termistor de     10 kΩ , tipus perla, que emprarem en aquest   2n   assaig.

fig. 8

            Procediment:

            • Substituïu    R₄   pel termistor i    R₃    per una resistència de   10 kΩ .

            • Ajusteu   R₂  de manera que s'il·lumini el LED verd la qual cosa voldrà dir que el sistema de calefacció demanda calor i el circuit interfície a afegir al termòstat estaria activant el sistema de calefacció, per exemple, una estufa elèctrica -raoneu-ho tot això.

            • Escalfeu el termistor -simplement tocant-lo amb els dits- fins que el termòstat commuti i s'il·lumini el LED vermell.  Amb aquesta acció estarem simulant que la temperatura ambient ha augmentat, ha rebassat  el valor desitjat i, en conseqüència, es desactiva l'estufa.   Retireu els dits del termistor per deixar que aquest es refredi de nou amb la qual cosa estarem simulant que la temperatura ambient disminueix.  En arribar el termistor al valor corresponent a la temperatura desitjada, el termòstat commutarà de nou per activar  l'estufa, i aquest cicle es va repetint -raoneu tot això. 

            3r assaig

            Emprant un generador de funcions i un oscil·loscopi en mode  X-Y , veurem la característica     V_o(V_i)   del circuit.   

            Procediment:

            • Restituïu el divisor de tensió inicial format per les resistències   R₃   i   R₄   de   4,7 kΩ , amb la qual cosa   V_i   i   V_R    tornaran a ser les indicades a les fig. 3 i 4 .

            • Suprimiu el divisor de tensió format per les resistències    R₁   i   R₂ , connecteu el generador de funcions i el CH1 de l'oscil·loscopi directament a l'entrada inversora de l'AO i el CH2 a la sortida de l'AO.  A les fig. 9 i 10 s'indiquen aquests canvis.

fig. 9

fig. 10

        • Al generador de funcions seleccioneu forma d'ona triangular i una freqüència d'uns  50 Hz.  A l'oscil·loscopi seleccioneu les escales de   5 V/div   per a ambdós canals i seleccioneu també el mode X-Y.

            • Ajusteu el nivell de sortida i el  DC Offset del generador de funcions de forma que a la pantalla de l'oscil·loscopi es vegi la característica   V_o(V_i)   com s'indica a la fig. 10.  Observeu a la pantalla la transició de  la  tensió  de  sortida     V_o     quan     V_i = V_R  ≅  6 V .  Observeu   també  els  valors    +V_oSat   i   −V_oSat   -raoneu tot això.  

            Observació: A la fig. 11 es veu que per fer visible el traç de transició cal augmentar considerablement i momentània la lluminositat de l'oscil·loscopi; així, un cop vist aquest traç, reduïu-la per a no malmetre la pantalla.  

fig. 11

            • Aneu disminuint progressivament la freqüència del senyal fins    0,1 Hz   i raoneu les imatges.

Escriure un comentari