zu Bild 1:
Beim Komparator wird eine Spannung am Eingang EIN (invertierenden Eingang
Pin 2, Pin-Numerierung hier für Opamp 741 im 8 poligen DIL-Gehäuse)
bezogen auf Ground GND mit der am nichtinvertierenden Eingang Pin 3 liegenden
Spannung verglichen. Ist die Spannung an EIN kleiner als die Spannung an
Pin3, so liegt der Ausgang Pin 6 des Opamps auf + Ub. Wird die Spannung
an EIN größer als die Spannung an Pin 3, so schlägt die
Spannung am Ausgang Pin 6 nach - Ub um wegen der voll wirksamen hohen Leerlaufverstärkung
des Opamps. Das als Beispielbeschaltung des Ausgangs hier gezeigte Relais
zieht an.
Der Umschalt-Schwellenwert kann mit R2 eingestellt werden. R1 ist in der
Größe von ca. 10k bis einige 100k zu wählen. An den Komparatoreingang
kann eine beliebige Spannungsquelle angeschlossen werden, z.B. auch wie
im Bild angedeutet, ein Spannungsteiler R3, R4, wobei einer der beiden Widerstände
(hier durch R4 angedeutet) ein Sensor, z.B. NTC- oder PTC-Widerstand für
Temperatur oder LDR für Licht sein kann.
zu Bild 2: Ergänzt
man die Komparatorschaltung um eine positive Rückkopplung (Mitkopplung)
mittels R5 (R1 kann hier entfallen), so erhält man einen sogenannten
Schmitt-Trigger, der im Prinzip das gleiche macht wie der Komparator, aber
zufolge der Rückkopplung noch schlagartiger umschaltet. Er ist daher
für besonders langsam oder gering veränderliche Spannungen an
EIN gedacht. Der Schmitt-Trigger zeigt einen Hysterese-Effekt, d.h. das
Umschalten in die beiden Richtungen erfolgt nicht genau bei der gleichen
Eingangsspannung. Die Umschalt-Schwellenspannung hängt von R2, R5 ab.
R5 ist in der Regel deutlich größer als R2 und sollte einige
10 kOhm gewählt werden.
zu beiden Bildern:
Hat man nur kleine zu vergleichende Eingangsspannungen (um 0 Volt herum)
und entsprechend niedrige Umschaltschwellen, so benötigt der Opamp
(es gibt auch spezielle Komparator-ICs) die negative Betriebsspannung -
Ub. Hat man hingegen größere (positive) Eingangsspannungen (man
würde z.B. in Bild 1 R3, R4 etwa gleich groß wählen, so
daß Uein ca. = 1/2 Ub ist) und eine Umschaltschwelle über ca.
4 Volt , so ist eine -Ub für zuverlässige Funktion nicht unbedingt
erforderlich. Pin 4 ist dann mit GND zu verbinden. Selbstverständlich
schaltet dann der Ausgang nur zwischen ca. GND und + Ub um. In Bild 2 ist
dann R1 wie in Bild 1 einzufügen, um die Umschaltschwelle auf einen
Wert von einigen Volt einstellen zu können.
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