Sot ne përshkruajmë një tjetër komponent i ri i shtuar në listën tonë, këmbëza e Schmitt, një e panjohur për shumë njerëz që tani do të pushojë së qeni një mister. Dhe ne do të përshkruajmë gjithçka që ju duhet të dini për të, si për shembull, çfarë është, për çfarë shërben, si funksionon kjo pajisje elektronike dhe madje edhe atëherë mund ta integroni atë me projektet tuaja me Arduino, Etj
Pra, le të shohim se çfarë mund të bëjë ky element për ne...
Konceptet paraprake të nevojshme
Para se të filloni me këmbëzën Schmitt, është e nevojshme përcaktojnë disa koncepte që do të jetë e dobishme për të kuptuar më mirë se çfarë është dhe si funksionon. Unë i referohem:
- Krahasues: Në elektronikë, një krahasues është një pajisje që krahason dy tensione ose rryma dhe nxjerr një sinjal dixhital që tregon se cili është më i madh. Ka dy terminale hyrëse analoge dhe një dalje dixhitale binar. Kjo është e rëndësishme të theksohet, pasi këmbëza Schmitt është një lloj krahasuesi. Për më tepër, ky krahasues përbëhet nga një përforcues i specializuar diferencial me fitim të lartë.
- Histereza: Hysteresis është një veti në të cilën gjendja e një sistemi varet nga historia e tij. Për shembull, një magnet mund të ketë momente të ndryshme magnetike në një fushë magnetike në varësi të mënyrës se si fusha ka ndryshuar në të kaluarën, duke formuar kthesa histereze. Kjo veti vërehet në materialet ferromagnetike dhe ferroelektrike dhe në fenomene natyrore si deformimi i gomave dhe lidhjeve të memories së formës. Histereza shoqërohet me ndryshime të pakthyeshme, siç janë kalimet fazore, dhe është e zakonshme në sistemet natyrore. Pse duhet ta dini këtë? Epo, sepse këmbëza e Schmitt është një qark krahasues me histerezë.
Çfarë është një shkas Schmitt?
Un Schmitt Trigger, i njohur gjithashtu si një shkas Schmitt në spanjisht, është një qark elektronik krahasues që konverton një sinjal analog hyrës në një sinjal dalës dixhital. Ai e bën këtë duke aplikuar reagime pozitive për të gjeneruar një pikë kalimi histerike, që do të thotë se pragu për kalimin midis gjendjeve logjike "të lartë" dhe "të ulët" është i ndryshëm për ngritjen dhe rënien e sinjalit të hyrjes. Kjo sjellje histerike parandalon luhatjet e padëshiruara dhe siguron një kufi tolerance për sinjalet hyrëse të zhurmshme ose me zhurmë të vogël.
Dizajni u krijua për herë të parë Otto H. Schmitt në 1934, prej nga vjen emri i saj. Që atëherë, ky komponent elektronik përdoret gjerësisht në një mori aplikacionesh siç do ta shohim më vonë. Përveç kësaj, duhet të dini se zakonisht është i kapsuluar në një qark ose çip të integruar, zakonisht DIP, dhe se zakonisht përbëhet nga një përforcues operacional (op-amp) Me reagime pozitive nëpërmjet rezistorëve, një hyrje jo-invertuese (+) dhe një hyrje invertuese (-) e op-amp janë të lidhura përmes zinxhirit të rezistencës, dhe një rezistencë shtesë është përfshirë gjithashtu për reagime pozitive nga dalja në hyrjen përmbysëse. .
Për të sjellje histerike, duhet thënë se kur sinjali i hyrjes kalon një prag të sipërm të caktuar, dalja e Schmitt Trigger-it ndryshon në "të lartë", dhe nëse sinjali i hyrjes bie nën një prag të ndryshëm të poshtëm, dalja ndryshon në "të ulët". Dallimi midis dy pragjeve quhet dritarja e histerezës dhe është thelbësore për sjelljen histeretike. Kjo ka përparësi pasi shmang përgjigjet e shpejta të padëshiruara për shkak të luhatjeve të vogla ose zhurmës në sinjalin e hyrjes. Prandaj, ofron imunitet ndaj zhurmës.
Shkaku i Schmitt është përdorur për të përmirësoni imunitetin ndaj zhurmës në një qark me një prag të vetëm hyrjeje. Në këtë rast, një sinjal i zhurmshëm pranë pragut mund të shkaktojë ndryshime të shpejta në dalje për shkak të zhurmës. Shkaku i Schmitt, duke pasur dy pragje, shmang ndryshimet e padëshiruara, pasi një sinjal i zhurmshëm pranë një pragu prodhon vetëm një ndryshim në dalje; Për të shkaktuar një ndryshim tjetër, sinjali duhet të lëvizë përtej pragut tjetër.
Un shembull praktik Ai përfshin një fotodiodë infra të kuqe të përforcuar që gjeneron një sinjal që ndryshon midis vlerave ekstreme. Ky sinjal zbutet me një filtër me kalim të ulët dhe dalja e filtruar lidhet me këmbëzën Schmitt. Kjo pajisje siguron që dalja të shkojë nga e ulëta në e lartë vetëm pasi një sinjal infra të kuqe eksiton fotodiodën për më shumë se një periudhë e njohur. Sapo këmbëza e Schmitt-it të jetë e lartë, ai kthehet në nivelin e ulët vetëm pasi sinjali infra i kuq ndalon së eksituari fotodiodën për më shumë se një periudhë e ngjashme e njohur. Kjo shmang ndryshimet e rreme të shkaktuara nga zhurma mjedisore. Shkaktarët e Schmitt janë të zakonshëm në qarqet komutuese, të tilla si çelësat debouncing.
Si funksionon Schmitt Trigger
Qarqet me histerezë bazohen në reagime pozitive, duke bërë të mundur konvertimin e çdo qarku aktiv në një shkas Schmitt duke aplikuar reagime pozitive me një fitim të ciklit më të madh se një. Reagimet pozitive përfshijnë shtimin e një pjese të tensionit të daljes në tensionin e hyrjes. Këto qarqe, të cilat përfshijnë një zbutës, një shtues dhe një përforcues që vepron si një krahasues, mund të zbatohen duke përdorur tre teknika specifike.
Dy teknikat e para janë Versione i dyfishtë (seri dhe paralel) i sistemit të përgjithshëm të reagimit pozitiv. Në këto konfigurime, voltazhi i daljes modifikon diferencën efektive të tensionit të hyrjes së krahasuesit, ose duke 'ulur pragun' ose duke 'rritur tensionin e hyrjes në qark'. Këto konfigurime përfshijnë vetitë e pragut dhe të memories në një element të vetëm. Në vend të kësaj, teknika e tretë ndan vetitë e pragut dhe të memories, duke siguruar fleksibilitet më të madh në zbatimin e qarkut.
Shërbimet komunale dhe aplikacionet
Schmitt Triggers mund të përdoren për disa aplikacione praktike në varësi të konfigurimit, për shembull:
- Konvertimi analog në dixhital- Ky komponent është efektivisht një konvertues analog në dixhital me një bit. Kur sinjali arrin një nivel të caktuar, ai ndryshon nga gjendja e tij e ulët në të lartë.
- Zbulimi i nivelit- është në gjendje të sigurojë zbulimin e nivelit. Kur bëni këtë aplikim, është e nevojshme të merret parasysh tensioni i histerezës në mënyrë që qarku të ndryshojë me tensionin e kërkuar.
- Pritja e linjës- Kur sillni një linjë të dhënash që mund të ketë marrë zhurmë në një portë logjike, është e nevojshme të siguroheni që niveli i daljes logjike të ndryshojë vetëm kur ndryshon informacioni dhe jo si rezultat i zhurmës së rreme që merret. Përdorimi i një shkasjeje Schmitt lejon që zhurma nga maja në majë të arrijë nivelin e histerezës përpara se të mund të ndodhë ndezja e rreme.
Si raste më specifike, mund t'i shihni në qarqe ku dëshironi të eliminoni kërcimet në butonat mekanikë, në gjeneratorët e valëve katrore, në detektorët e nivelit, në qarqet e mbrojtjes së zhurmës së linjës së të dhënave, gjeneratorët e pulsit dhe konvertuesit e famshëm ADC.
Përdorni si një oshilator
Një shkas Schmitt është një multivibrator bistable që mund të përdoret për të zbatuar një lloj tjetër multivibratori, oshilatori i relaksimit. Kjo arrihet duke lidhur një qark të vetëm integrues RC midis daljes dhe hyrjes së një këmbëzuesi të përmbysur Schmitt. Dalja do të jetë një valë katrore e vazhdueshme, frekuenca e së cilës varet nga vlerat e R dhe C, si dhe nga pikat e pragut të këmbëzës Schmitt. Meqenëse një IC e vetme mund të sigurojë disa shkas Schmitt (për shembull, pajisja CMOS e serisë 4000 40106 përmban 6 prej tyre), një seksion shtesë i IC mund të përdoret shpejt si një oshilator i thjeshtë dhe i besueshëm me vetëm dy komponentë të jashtëm. .
Në këtë rast, në konfigurimin e tij të përmbysur përdoret një këmbëz Schmitt i bazuar në krahasues. Për më tepër, një reagim i ngadaltë negativ shtohet me një rrjet integrues RC. Rezultati është se dalja varion automatikisht nga VSS në VDD ndërsa kondensatori ngarkohet nga një prag i shkasit Schmitt në tjetrin.
Gjuajtje me gjilpërë
Duhet të keni parasysh se sipas model pinout Mund të ndryshojë, prandaj ju rekomandoj që të shihni gjithmonë fletën e të dhënave të prodhuesit që korrespondon me modelin që keni blerë. Sidoqoftë, si shembull, këtu kemi një çip 74LS14 TTL me 6 këmbëza brenda. Prandaj, ne kemi një pin DIP që do të jetë për fuqinë Vcc, dhe një tjetër për tokëzimin ose GND. Kjo është mënyra se si aktivizohen të gjithë shkasat dhe më pas do të jetë çështje përdorimi i hyrjes dhe daljes që ju përshtatet.
Ku për të blerë
Së fundmi, nëse dëshironi blej një nga këto Schmitt Trigger, Mund t'i gjeni në dyqane të specializuara ose në platforma të shitjeve në internet si Amazon:
