コンパレータを試す

秋月電子で購入したコンパレータ「４回路入コンパレータ　ＮＪＭ２９０１Ｎ」の超基本動作を確認してみる。

コンパレータとは

比較器である。参照（基準）電圧があり、その電圧より大きければ供給電圧を出力、小さければ0Vを出力するのが基本。下記サイト参照。

データシート

NJM2901Nのデータシートは、こちらを参照。ピン配置および基本回路を下記。

ピン配置

基本回路

実験回路

上記基本回路をもとに作成した回路は下記。

Arduino互換機からの3.3Vを基準電圧とし（NJM2901NのPin4）、Arduino互換機で制御するデジタルポテンショメーター（POW）により入力電圧（Pin5）を変化させる。Pin2がアウトプットとなり、上記ではLEDが接続されている。実際の状況は下記のとおり。

左側がコンパレータNJM2901N、右側がポテンショメーターであり、Arduino互換機から制御されている。なお、後述する「実験」では、LEDを接続せず、Pin2の電圧測定も行っている。

ソースコード

デジタルポテンショメーターを操作するもの。こちらの回「エレキ素人が何か考える（その６：ツェナーダイオード；失敗?）」のコードと全く同じ。

#include <SPI.h>

#define W_ADDR 0x00
#define R_ADDR 0x0c
#define CS 10

void setup() {
  pinMode(CS, OUTPUT);
  SPI.begin();
  Serial.begin(9600);
  digitalPotWrite(127);  // 0: Vwb=0V;Vaw=Max   127: Vwb=Max;Vaw=0V
  delay(10);
  int r_val = digitalPotRead();
  Serial.print("Read  "); Serial.println(r_val);
}

void loop() {
  while (Serial.available()) {  // Waiting for writing data (0-127)
    String data = Serial.readStringUntil('\n');
    int w_val = data.toInt();
    Serial.print("Write "); Serial.println(w_val);
    digitalPotWrite(w_val);
    delay(10);
    int r_val = digitalPotRead();
    Serial.print("Read  "); Serial.println(r_val);
  }
  delay(10); 
}

int digitalPotWrite(int value) {
  digitalWrite(CS, LOW);
  SPI.transfer(W_ADDR);
  SPI.transfer(value);
  digitalWrite(CS, HIGH);
}

int digitalPotRead() {
  int val;
  digitalWrite(CS, LOW);
  SPI.transfer(R_ADDR);
  val = SPI.transfer(255); // Must be 255, instead of 127
  digitalWrite(CS, HIGH);
  return val;
}

シリアルコンソールから入力された数値（0-127）により、ポテンショメーターの出力（＝コンパレータへの入力）電圧をコントロールするもの。

実験

シリアルコンソールから入力された数値（入力電圧）により、コンパレータのPin5（インプット）およびPin2（アウトプット）の電圧を測定する。

Arduino互換ボードの、5Vおよび3.3Vの電圧

この＜3.310V＞がコンパレータの基準となる電圧である。

シリアルからの入力値：127

ポテンショメーター出力値最大のケースである。基準値＜3.310V＞より大きいので、コンパレータの出力はVdd（約5V：上記の写真で＜4.959V＞）となる。

シリアルからの入力値：86

入力値は、基準値＜3.310V＞より若干大きい値（3.314V）を探した結果である。コンパレータの出力はVddとなる。

シリアルからの入力値：85

入力値は、基準値＜3.310V＞より若干小さい値（3.276V）を探した結果である。コンパレータの出力は限りなく0Vに近くなり、ここでは、＜106.6mv＞となっている。

終わりに

まずは基本動作を確認。（レベルは低いけど。）