Хорошо, давайте рассмотрим схему подключения для микросхемы LM339. LM339 — это счетверенный компаратор, то есть в одном корпусе содержится четыре независимых компаратора. Это очень удобно, если нужно управлять несколькими светодиодами или иметь несколько порогов срабатывания.
Принцип работы остается тем же, что и для LM393, но мы будем использовать один из четырех компараторов, доступных в LM339.
Микросхема LM339
LM339 имеет 14 выводов. Вот основные из них, которые нам понадобятся для одного компаратора:
*
Vcc (вывод 3): Плюс питания.
*
GND (вывод 12): Земля.
*
Компаратор 1:
* Вывод 1: Выход компаратора 1 (открытый коллектор).
* Вывод 2: Инвертирующий вход (-) компаратора 1.
* Вывод 4: Неинвертирующий вход (+) компаратора 1.
Схема подключения с LM339
Мы будем использовать первый компаратор (выводы 1, 2, 4).
+Vcc (например, 5В)
|
|
R1 (токоограничивающий резистор для фотодиода, 10кОм - 100кОм)
|
|-----> Неинвертирующий вход (+) компаратора 1 (вывод 4 LM339)
|
Фотодиод (анод к R1, катод к земле)
|
|
GND (земля)
+Vcc
|
|
R2 (резистор для делителя опорного напряжения, 10кОм)
|
|-----> Инвертирующий вход (-) компаратора 1 (вывод 2 LM339)
|
Потенциометр (10кОм - 100кОм)
|
|
GND
+Vcc
|
|
R3 (подтягивающий резистор для выхода компаратора, 1кОм - 10кОм)
|
|-----> Выход компаратора 1 (вывод 1 LM339)
|
R4 (токоограничивающий резистор для светодиода, 220 Ом - 1кОм)
|
Светодиод (анод к R4, катод к земле)
|
|
GND
Пояснения к схеме (аналогично LM393, но с учетом выводов LM339):
1.
Питание микросхемы LM339:
* Вывод 3 (Vcc) LM339 подключается к плюсу питания (+Vcc).
* Вывод 12 (GND) LM339 подключается к земле (GND).
2.
Вход с фотодиода (неинвертирующий вход компаратора 1, вывод 4 LM339):
* Резистор R1 (например, 10 кОм) подключается одним концом к +Vcc, другим концом к аноду фотодиода.
* Катод фотодиода подключается к земле (GND).
* Точка соединения R1 и анода фотодиода подключается к неинвертирующему входу компаратора 1 (вывод 4).
*
Как это работает: Когда света нет, сопротивление фотодиода велико, и напряжение на выводе 4 будет близко к +Vcc. Когда свет попадает на фотодиод, его сопротивление уменьшается, и напряжение на выводе 4 падает.
3.
Опорное напряжение (инвертирующий вход компаратора 1, вывод 2 LM339):
* Для установки порога срабатывания используется делитель напряжения, состоящий из резистора R2 и потенциометра.
* Один конец R2 подключается к +Vcc.
* Другой конец R2 подключается к одному из крайних выводов потенциометра.
* Другой крайний вывод потенциометра подключается к земле (GND).
* Средний вывод потенциометра подключается к инвертирующему входу компаратора 1 (вывод 2).
*
Настройка: Вращая потенциометр, можно регулировать опорное напряжение, тем самым устанавливая чувствительность схемы к свету.
4.
Выход компаратора 1 (вывод 1 LM339):
* LM339, как и LM393, имеет выходы с открытым коллектором. Для получения логического "высокого" уровня на выходе, нужен подтягивающий резистор R3 (например, 1 кОм), подключенный между выходом компаратора (вывод 1) и +Vcc.
*
Логика работы:
* Если напряжение на неинвертирующем входе (вывод 4) **ниже** опорного напряжения (вывод 2), то выход компаратора (вывод 1) переходит в низкое состояние (подключается к земле).
* Если напряжение на неинвертирующем входе (вывод 4) **выше** опорного напряжения (вывод 2), то выход компаратора (вывод 1) "отпускается" (становится высокоимпедансным), и благодаря подтягивающему резистору R3 на нем появляется высокий уровень (+Vcc).
5.
Управление светодиодом:
* Светодиод подключается через токоограничивающий резистор R4 (например, 220 Ом).
* Анод светодиода подключается к R4, а катод к земле.
* R4 подключается к выходу компаратора (вывод 1).
*
Поведение светодиода:
* В этой конфигурации, когда выход компаратора становится низким (при ярком свете, так как напряжение на выводе 4 падает ниже опорного), светодиод не горит.
* Когда выход компаратора становится высоким (при отсутствии света, так как напряжение на выводе 4 поднимается выше опорного), светодиод загорается.
* Если вы хотите, чтобы светодиод загорался при наличии света, а гас при его отсутствии, вам нужно поменять местами входы компаратора: фотодиод подключить к инвертирующему входу (вывод 2), а опорное напряжение — к неинвертирующему входу (вывод 4).
Настройка и расчеты
*
Настройка: После сборки, подайте питание. Вращая потенциометр, вы сможете установить порог срабатывания. Например, если вы хотите, чтобы светодиод загорался в темноте, настройте потенциометр так, чтобы при свете он не горел, а при затемнении — загорался.
*
Расчет резисторов: Формулы для расчета резисторов R1, R3, R4 остаются такими же, как и для LM393.
* Для R4 (токоограничивающий для светодиода):
\[ R_4 = \frac{V_{CC} - V_{LED}}{I_{LED}} \]
* Для R1 (фотодиод): Обычно подбирается экспериментально, чтобы получить достаточный диапазон изменения напряжения на входе компаратора. 10кОм - 100кОм — хороший начальный диапазон.
* Для R3 (подтягивающий): Обычно 1кОм - 10кОм.
Эта схема с LM339 очень универсальна и позволяет легко реализовать функцию включения светодиодов в зависимости от освещенности.
