Las comparaciones precisas y exactas son la base del análisis de señales y de los sistemas electrónicos. Para lograr esto, es esencial una comprensión integral de los diferentes tipos de comparadores. Diseñados para evaluar señales con diferentes frecuencias, amplitudes y propiedades electrónicas, estos comparadores desempeñan un papel crucial en la determinación de relaciones y valores relativos entre señales. Al observar en profundidad las diferentes categorías de estos comparadores lineales y no lineales, se pueden obtener conocimientos valiosos sobre sus funciones, aplicaciones y ventajas inherentes individuales. Estos dispositivos encuentran su uso crítico en relés estáticos, donde comparan múltiples entradas y proporcionan salidas basadas en estas comparaciones. Este estudio de variantes de comparadores ilustra su importancia crucial en muchas aplicaciones tecnológicas.
Comparadores en análisis de señales y relés estáticos.
Para realizar comparaciones precisas y precisas, es esencial tener un conocimiento sólido de los diferentes tipos de comparadores (dispositivos que comparan señales con diferentes frecuencias, amplitudes y propiedades electrónicas). Estos comparadores lineales o no lineales son cruciales para determinar la relación o los valores relativos de las señales que evalúan. Examinar estos diferentes comparadores le brindará información valiosa sobre sus características, aplicaciones y beneficios únicos. El uso de cualquier comparador para evaluar señales electrónicas, independientemente de si tienen diferentes frecuencias o amplitudes, pone de relieve su importante papel en diversas aplicaciones tecnológicas.
El comparador es parte de un relé estático que toma dos o más entradas para comparar y genera una salida basada en la comparación.
Explora los diferentes tipos de comparadores
Los diferentes tipos de comparadores son;
- Comparador de amplitud
- Comparador de fase
- Comparador híbrido
Comparador de amplitud
Un comparador de amplitud compara la magnitud de dos variables de entrada independientemente del ángulo entre ellas. Una de las variables de entrada es el tamaño de la empresa, la otra es una variable limitante.
Cuando la amplitud de la cantidad operativa excede la del área de retención, el relé envía una señal de disparo al disyuntor.
- El comparador de amplitud compara dos vectores, A y B.
- Produce una salida: la diferencia algebraica entre los valores A y B
- La salida es +ve si A > B
- La salida es –ve si A < B
- La salida es cero si A = B
Comparación por proporción:
- La salida es >1 si A > B
- Salida <1 si A < B
- La salida es cero si A es cero.
Tipos de amplitud del comparador.
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Comparador integrador
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Comparador instantáneo
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Comparador de muestreo
Comparador integrador
- Tipo de corriente circulante
- Tipo de contratensión
Tipo de corriente circulante
También se puede utilizar como relé de impedancia. Se pueden disponer dos puentes rectificadores como se muestra en la figura siguiente para que actúen como un comparador de amplitud de tipo circulación.
El po/2016/07/distance-protection-impedance-relay funciona cuando S 1 >S 2 Donde es 1 =K 1 EU 1 y S 2 =K 2 EU 2 . De esta disposición se obtiene un relé sensible cuya tensión se puede representar mediante la curva característica VI en la figura.
Tipo de contratensión
Este tipo trabaja con señales de entrada de tensión derivadas de TT. El funcionamiento depende de la diferencia de media tensión rectificada (V1-V2). Aquí los rectificadores no están protegidos contra corrientes más altas. El relé se activa cuando V1 >V2.
Comparador instantáneo
La señal de retención se rectifica y se suaviza completamente para lograr un efecto de retención uniforme.
Luego se compara con el valor máximo de una señal operativa que puede rectificarse o no, pero se suaviza. La señal de activación se proporciona cuando la señal de operación excede el nivel de restricción. El diagrama de bloques se muestra en la figura anterior. Dado que este método implica suavizar, el proceso es lento. Un método más rápido es la división de fases. Las formas de onda del comparador de amplitud instantánea se muestran en la siguiente figura antes de que se pueda eliminar la rectificación y el circuito promediador.
Comparador de muestreo
Está diseñado específicamente para su uso en circuitos de muestreo y retención o circuitos de seguimiento y retención. Un comparador de muestreo es un tipo especial que se utiliza en sistemas que requieren muestreo y retención de señales analógicas. Su objetivo principal es capturar con precisión el valor instantáneo de una señal de entrada durante la fase de muestreo y mantener ese valor durante la fase de retención. Los comparadores de muestreo se utilizan comúnmente en una variedad de aplicaciones, que incluyen:
- Convertidores analógicos a digitales (ADC)
- Muestreo y retención de circuitos.
- ADC anidados en el tiempo
Características y propiedades
Las principales características y propiedades de un comparador de muestreo incluyen:
Respuesta rápida: los comparadores de muestreo están diseñados para tiempos de respuesta rápidos. Deben estabilizarse rápidamente en el nivel de la señal de entrada durante el muestreo para capturar el valor de voltaje preciso.
Voltaje de compensación bajo: el voltaje de compensación es la diferencia de voltaje requerida entre las entradas de un comparador para que su salida cambie de estado. Para los comparadores de muestreo, minimizar el voltaje de compensación es fundamental para muestrear y almacenar con precisión la señal de entrada.
Deriva baja: La deriva es el cambio en la tensión de desplazamiento a lo largo del tiempo o debido a fluctuaciones de temperatura. En los comparadores de muestreo, es deseable una desviación baja para mantener la precisión del valor muestreado durante el período de retención.
Alta impedancia de entrada: los comparadores de muestreo suelen tener una alta impedancia de entrada para minimizar el efecto de la carga en la señal de entrada durante la fase de muestreo. Esto asegura que la impedancia de entrada del comparador no afecte significativamente el valor muestreado.
Alta ganancia inactiva: una alta ganancia de bucle abierto permite que el comparador responda rápidamente a pequeñas diferencias de voltaje entre la señal de entrada y el voltaje mantenido durante la fase de retención. Esto ayuda a mantener la precisión del valor almacenado.
Comparador de fase
La técnica de comparación de fases se utiliza a menudo para todos los relés prácticos de dirección, distancia, diferencial y portadora.
Si las dos señales de entrada S 1 y S 2, la salida se produce cuando las entradas tienen una relación de fase dentro de los límites especificados.
Ambas entradas deben existir para que se produzca la salida. El funcionamiento es independiente de sus tamaños y depende únicamente de su relación de fase . Las siguientes figuras muestran que el comparador de fase es una forma simple. La función está definida por el límite de operación de frontera y está representada por líneas rectas desde el origen del plano S.
La condición de funcionamiento es β 1 < θ < β 2 .
θ es el ángulo por el cual S 2 aterriza S 1 Si β 1 =β 2 =90 Ó el comparador se llama comparador coseno, y si β 1 =0 y β 2 =180 Ó es un comparador sinusoidal .
En resumen, un comparador de fase compara dos variables de entrada en ángulo de fase (vertical) independientemente del tamaño y funciona si el ángulo de fase entre ellas < 90.
Hay dos tipos de comparadores de fase :
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Comparador de productos vectoriales
-
Comparador de fases tipo coincidencia.
Comparador de productos vectoriales
Este comparador detecta el producto cruzado o la división entre dos o más cantidades. Por tanto, la salida es A, B o A/B.
comparador de coincidencias
Consideremos dos señales, p 1 y S 2. El período de coincidencia de S 1 y S 2 depende de la diferencia de fase entre S 1 y S 2 . La siguiente figura muestra el encuentro de S 1 y S 2 si S 2 está rezagado respecto de S 1 en menos de π/2, es decir, θ.
El período de encuentro de S 1 y S 2 con una diferencia de fase de θ, Ψ = 180 Ó –θ. Se utilizan varias técnicas para medir el período de coincidencia. Dos de los más importantes son
- Dude Great Method (comparación directa de fases)
- Tipo de coincidencia – Comparador de fase integral
Comparador híbrido
Este tipo de comparador compara la magnitud y fase de las variables de entrada. Entonces es una forma mixta.
En el comparador híbrido se utilizan comparadores de amplitud y fase. Las señales de entrada se envían a un comparador de fase. La señal de salida del comparador de fase se envía al comparador de amplitud.
Los relés de impedancia estática que comparan V e I son generalmente comparadores híbridos.
Indicador de nivel
El detector de nivel determina el nivel de su entrada en relación con una configuración determinada.
Si la entrada I excede el nivel (L) y la salida (O) del detector de nivel lo excede, la etapa de salida del relé recibe una señal de disparo a través de un amplificador.
Conclusión
En resumen, los comparadores son esenciales para realizar mediciones y comparaciones precisas entre industrias. Vienen en diferentes tipos, como comparadores de voltaje, comparadores de ventana y convertidores analógico-digital, cada uno de ellos adaptado a requisitos específicos. La elección del comparador adecuado depende de la aplicación. Comprender estos tipos permite a los ingenieros tomar decisiones informadas para un rendimiento óptimo. A medida que avanza la tecnología, podemos esperar soluciones de comparación más eficientes y avanzadas para mediciones y comparaciones precisas en diversas aplicaciones.
Preguntas frecuentes
¿Qué son los comparadores de amplitud y fase y cómo funcionan?
Los comparadores de amplitud y fase son dispositivos para comparar amplitudes y fases de señales. Analizan formas de onda utilizando un detector de fase y determinan la relación de fase y la magnitud entre las señales de entrada y de referencia.
¿Cuáles son los principales componentes y ventajas de los comparadores de amplitud?
Los comparadores de amplitud constan de componentes importantes como "Top" para respuestas más rápidas y "Spectrum" para analizar componentes de frecuencia y proporcionar resultados precisos en sistemas digitales.
¿Cómo contribuyen los comparadores de amplitud y fase al análisis de señales?
Muestrean señales de entrada en expresiones y bucles de control, proporcionando información valiosa para un análisis de señales preciso en sistemas digitales.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar comparadores de amplitud y fase en tecnología?
Los comparadores de amplitud permiten una fácil comparación de la intensidad de la señal. Determinan si las señales están en un cierto rango y juzgan si las señales están en fase o no.
¿Qué impacto tienen los comparadores de amplitud y fase en el costo del sistema y la eficiencia del espacio?
Al utilizar equipos económicos y optimizar el diseño, los ingenieros pueden reducir costos y ahorrar espacio sin comprometer la precisión del sistema.
