В большинстве измерительных приборов, выпускаемых НПФ “КонтрАвт” (регуляторы, нормирующие преобразователи, модули ввода-вывода, видеографические регистраторы), присутствуют такие функциональные элементы как компараторы. Чаще всего они применяются для выполнения функции сигнализации. Но это далеко не единственное их функциональное назначение.
К сожалению, наша практика показывает, что пользователи часто не применяют компараторы в своих задачах, а, значит, не используют весь потенциал, содержащийся в измерительном приборе.
На наш вопрос “Почему не применяете?”, отвечают “Не совсем понимаем, что это такое, как работает”, “Не знаем зачем они нужны”, “Нет задачи для них”, “Зачем усложнять”.
В связи с этим мы начинаем серию небольших статей, посвященных компараторам, в которых расскажем что такое компараторы, как они работают, а главное, на конкретных примерах покажем какие задачи призваны решать компараторы.
Мы уверены, что измерительные приборы НПФ “КонтрАвт” должны работать на все 100%.
Что такое компараторы
В общем смысле компаратор - (от лат. to compare – "сравнивать") – это пороговое логическое устройство, предназначенное для сравнения каких-либо величин.
В измерительных приборах НПФ КонтрАвт компараторы реализованы программно как функциональные блоки.
На выходе компаратора возникает дискретный сигнал, который может находиться в одном из двух состояний: включено (1) или выключено (0).
Каким именно будет состояние сигнала на выходе у компаратора зависит от соотношения измеренного сигнала на входе компаратора и задаваемых пользователем порогов (уставок).
Конкретная зависимость состояния выходного сигнала компаратора от измеренного сигнала в его сравнении с порогами описывается функцией компаратора, которую удобно представлять в графическом виде.
Пример функции компаратора показан на рисунке. Он наглядно иллюстрирует принцип работы компаратора. Пороги задаются величинами H и h.
Так, если входной сигнал находится в области 1 и увеличивается, то при достижении порога H компаратор переходит в из состояния «ВЫКЛЮЧЕНО» в состояние «ВКЛЮЧЕНО».
Если же входной сигнал находится в области 2 и уменьшается, то при достижении порога h компаратор переходит из состояния «ВКЛЮЧЕНО» в состояние «ВЫКЛЮЧЕНО».
Обратим внимание на то, что в области порогов h и H в поведении компаратора наблюдается гистерезис и состояние выхода компаратора зависит не только от соотношения измеренного сигнала и порогов, но и от предшествующей истории, т.е. от того, каким путем измеренный сигнал приближается к порогам.
Более подробно о том, для чего в компараторах вводят гистерезис мы опишем в отдельной статье.
Основные функции компараторов
Обычно рассматривают основные четыре функции компаратора. Для удобства в название функции компаратора мы включили указание на ту область значений входного сигнала, где компаратор находится в состоянии “ВКЛЮЧЕНО”.
- Функция “БОЛЬШЕ” - компаратор ВКЛЮЧЕН, если входной сигнал больше значения порога.
2. Функция “МЕНЬШЕ” - компаратор ВКЛЮЧЕН, если входной сигнал меньше значения порога.
3. Функция “В ИНТЕРВАЛЕ” - компаратор ВКЛЮЧЕН, если входной сигнал находится в интервале между порогами.
4. Функция “ВНЕ ИНТЕРВАЛА” - компаратор ВКЛЮЧЕН, если входной сигнал находится вне интервала между порогами.
ПРИМЕЧАНИЕ. Здесь показаны функции с одним или двумя порогами. Если возникает необходимость в функциях с большим числом порогов, то их на практике получают путем логического соединения нескольких таких простейших функций компараторов.
Указанные функции описывают работу компаратора в зависимости только лишь от соотношения входного сигнала и порога. Однако можно ввести дополнительные условия, при которых компаратор будет срабатывать, например, задержка срабатывания, пропуск первого срабатывания и т.д. Об этих дополнительных возможностях компараторов, которые расширяют спектр решаемых задач, будет идти речь далее.
Часть 2 - статья "Гистерезис в компараторах"
Часть 3 - статья "Уставки в компараторах"
НПФ «КонтрАвт», Нижний Новгород
тел./факс: (831) 260-13-08
e-mail: sales@contravt.ru
