require($_SERVER["DOCUMENT_ROOT"]."/interactive/interactive.php"); ~~NOCACHE~~ =====BeamBOT тренирует реакцию на свет. Микросхема MCP6002===== Представь уличный фонарь, который зажигается сам, как только стемнеет. Внутри него установлен датчик освещенности, например, уже изученный нами фоторезистор. Но возникает вопрос как "объяснить" электронной схеме когда пора включать фонарь, а когда выключать? В основе лежит простая, но гениальная идея: сравнение двух напряжений. Одно напряжение – эталонное, от некоторого источника напряжения, регулируемое по желанию оператора- наладчика фонарей. Другое напряжение — сигнал с датчика света (фоторезистора). Опорное напряжение постоянно, его выставляет наладчик однажды. А напряжение с датчика освещенности изменяется: растёт, когда светлеет, и падает, когда темнеет. Электронная схема умного фонаря сравнивает напряжения от фоторезистора с эталонным напряжением. Когда напряжение от датчика света превышает эталонное – схема выключает фонарь, иначе – включает. Для сравнения напряжений существует специальная микросхема – компаратор (от английского compare – сравнивать) – непрерывно задаёт вопрос: «Сигнал с улицы стал больше, чем наш порог?» Ответы: * Нет (темно) → Выход «1» → Фонарь зажёгся. * Да (светло) → Выход «0» → Фонарь погас. Вот так, через простое сравнение напряжений, автомат «понимает», что наступила ночь. Мы будем использовать микросхему операционного усилителя MCP6002 в режиме компаратора. В нашем наборе она есть – самая маленькая из всех MCP6002, у нее всего восемь выводов, но зато два операционных усилителя внутри. Операционные усилители в MCP6002 по умолчанию (без присоединения дополнительных компонентов) работают в режиме компараторов. Для упрощения мы дальше так и будем их называть – компараторами или пользоваться сокращением ОУ. pinlab_draw_picture("beambot/treniruet_reakciyu_na_svet/OA"); Выводы 4 и 8 используются для подключения питания микросхемы. У первого компаратора входы подключены к выводам 2 и 3, а выход к 1. Второй компаратор подключен к выводам 5, 6, 7. Входы компараторов подписаны знаками «+» – неинвертирующий *прямой) и «-» – инвертирующий (обратный). Названия, конечно, сложные, но смысл простой. Когда напряжение на входе «+» превышает напряжение на входе «-», выход компаратора переходит в состояние «высокого» уровня напряжения, или логического «1». И наоборот – напряжение на входе «+» ниже напряжение на входе «-», то на выходе состояние «низкого» уровня, или логического «0». Логический уровень «1» означает, что напряжение примерно равно напряжению «+» питания, а «0» – близко к «-» питания, или, по-другому, к «земле». В дальнейшем на схемах мы не будем рисовать батарейку, а будем использовать отдельные значки «+» и «-» («земля). Соберем нашу первую схему с использованием ОУ (компараторов). ==== Схема эксперимента ==== pinlab_draw_picture("beambot/treniruet_reakciyu_na_svet/scheme1"); В схеме есть два делителя напряжения. Первый это подстроечный резистор R3, средняя точка которого подключена к неинвертирующему «+» входу компаратора. Это наш источник опорного напряжения. С его помощью мы можем настраивать порог срабатывания нашего датчика. Второй делитель образуют фоторезистор R1 и резистор R2, его средняя точка подключена к инвертирующему «-» входу. Это сигнал от внешнего датчика, который мы будем сравнивать с опорным с помощью компаратора. ==== Таблица компонентов ==== pinlab_bom("beambot/treniruet_reakciyu_na_svet/scheme1.mont"); ==== Монтажная схема ==== pinlab_draw_instruction("beambot/treniruet_reakciyu_na_svet/scheme1.mont"); Поверни ручку подстроечного резистора сначала до упора против часовой стрелки светодиод при этом должен загореться, после чего потихоньку поворачивай в обратную сторону, пока светодиод не погаснет. Теперь если ты закроешь фоторезистор светодиод загорится. Можешь попробовать настроить датчик при другом освещении. Отлично, у нас получился умный датчик света с широким диапазоном регулировки. После настойки напряжение на входе «+» меньше чем на входе «-», соответственно на выходе компаратора логический уровень «0». Индикатором состояния выхода компаратора является светодиод VD1: горит — логический уровень «1», не горит — «0». Когда ты закрываешь фоторезистор его сопротивление увеличивается, напряжение на средней точке второго становиться меньше чем на «+» и выход компаратора переключается в состояние логической «1». У этой схемы есть недостаток, который сказывается, если очень плавно затенять фоторезистор. В какой-то момент светодиод будет гореть вполсилы или мерцать, а это означает, что мы в определенный момент не будем получать четкого сигнала «1» или «0», это недопустимо в цифровой электронике. Недостаток можно исправить добавлением всего одного резистора. Попробуем. ==== Схема эксперимента ==== pinlab_draw_picture("beambot/treniruet_reakciyu_na_svet/scheme2"); ==== Таблица компонентов ==== pinlab_bom("beambot/treniruet_reakciyu_na_svet/scheme2.mont"); ==== Монтажная схема ==== pinlab_draw_instruction("beambot/treniruet_reakciyu_na_svet/scheme2.mont"); Новая схема работает также как и предыдущая, но теперь как бы плавно ты не затенял фоторезистор, у тебя не получиться заставить его мерцать. Этого мы добились благодаря добавлению положительной обратной связи соединив резистором R5 выход компаратора с его «+» входом. Обратная связь — это процесс передачи части выходного сигнала устройства обратно на его вход. Она бывает положительной (увеличивает исходный сигнал, используется в генераторах) и отрицательной (уменьшает сигнал, но повышает стабильность и качество работы усилителей). В предыдущей схеме напряжение срабатывания на входе «+», заданное подстроечным резистором, было одинаковое при переходе от «0» к «1» и наоборот от «1» к «0». Теперь же когда на выходе компаратора логическая «1», обратная связь немного увеличит напряжение заданное потенциометром на входе «+», и наоборот когда на выходе «0», то напряжение на входе «+» немного уменьшиться. Получившаяся разница между немного уменьшенным и немного увеличенным напряжением называется гистерезисом. __Гистерезис__ – это свойство системы дополнительно сопротивляться изменению состояния. Чтобы наглядно убедиться как работает гистерезис в нашей схеме замени резистор R5 со 100 кОм на 10 кОм и попробуй плавно затенять/освещать фоторезистор. ---- [[products:beambot:uchitsya_reagirovat_na_svet|☚ Предыдущий ]] | [[products:beambot|Содержание]] | [[products:beambot:ispolzuet_reakciyu_na_svet| Следующий ☛]]