LM393 Komparator: Pinout, Eigenschaften, Anwendungen & Betrieb – Übersicht

Ein Spannungskomparator ist ein elektronisches Bauteil, das zwei Ströme oder Spannungen vergleicht und am Ausgang bestimmt, welcher größer ist. Allgemein sind Komparatoren Miniatur-Voltmeter mit Schaltfunktion. Es gibt diverse Komparatoren wie LM311, LM393 etc. – wir fokussieren uns auf den LM393.

Komparatoren

Was ist LM393?

Der LM393 ist ein integrierter Schaltkreis mit zwei internen Operationsverstärkern, die mit einer einzigen Versorgungsspannung verschiedene Aufgaben erfüllen. Er kann auch mit geteilter Versorgungsspannung arbeiten – ein Dual-Paket-Komparator-IC.

IC LM393

LM393 Pinout-Konfiguration

Ein IC LM393 Komparator enthält zwei unabhängige Spannungskomparatoren in einem einzelnen 8-Pin-Gehäuse. Die Tabelle erklärt Pinout und Funktionen jedes Pins im 8-Pin-Gehäuse.

LM393 Merkmale und Spezifikationen

Die Merkmale des LM393 IC umfassen folgende Parameter und Werte:

• Einzelne Versorgungsspannung – 2 V bis 36 V
• Differenzielle Eingangsspannung – 36 V
• Gehäuse – DIP und SOIC 8 Pin
• Stromaufnahme – 0,4 mA
• Lagertemperatur – -65 °C bis 150 °C
• Anschlusstemperatur – 260 °C
• Leistungsverlust – 660 mW
• Geteilte Versorgung – ±1 V bis ±18 V
• Eingangs-Offset-Spannung

Verwendung des LM393

Beispiel: IC LM393 erhält +5 V Versorgungsspannung.

Schaltplan mit +5 V Spannungsversorgung

• Pin 8 (Versorgungspin) wird mit +5 V verbunden. Pin 4 bleibt geerdet, um das Schaltungspotenzial auf 0 V zu halten.
• Aus dem Beispielschaltplan: Hohe Ausgangsspannung, wenn Pin 7 niedrigere Spannung als Pin 2 hat. Ein Potentiometer variiert die Spannung am nicht-invertierenden Eingang, während die invertierende Eingangsspannung 2,5 V beträgt.
• Pin 6 und Pin 5 dienen zum Spannungsausgleich, falls manuelle DC-Offset-Justage nötig. Normalerweise sind sie inaktiv und kurzgeschlossen, da der Eingangs-Offset-Strom bessere Kontrolle bietet.
• Pin 1 ist geerdet, Pin 7 (Kollektor des Transistors) liefert den Ausgang. Beide Pins bilden einen Kollektor-Ausgangsschaltkreis.

Hinweis

Falls LM393 nicht verfügbar: Äquivalente/Alternativen sind LM358, LM311, LM741, LM193, TL082, LM339, LM293, LM2903.

LM393 IC-basierte automatische Nachtschaltung

Bei dieser LM393-basierten Nachtschaltung starten wir mit dem Komparatorprinzip. Ein Fotowiderstand steuert häufig einen Spannungsteiler.

Bauteilliste

• IC LM393
• Potentiometer (1 kΩ – 20 kΩ)

Ein Potentiometer

• LED
• Widerstände – 330 Ω und 33 Ω (oder annähernde Werte)
• Gleichstromversorgung oder 3 „AA“ Batterien
• Lichtsensor / Fotowiderstand

Schaltplan

Automatische Nachtschaltung mit LM393 IC

Schaltungsfunktion erklärt

Zuerst: LM393 IC hat zwei Versorgungseingänge, GND und Vcc. GND ist Masse der Spannungsquelle, Vcc die positive Versorgung bis ca. 36 V. Beide vervollständigen den Versorgungszweig und ermöglichen den Schaltbetrieb.

In typischen Situationen arbeiten die operativen Verstärker-ICs separat und liefern unabhängige Ergebnisse. Der LM393 IC enthält zwei interne Op-Amps. Jeder Op-Amp hat zwei Ein- und Ausgänge.

(Operationsverstärker)

Hier ist ein Op-Amp ungenutzt, da LM393 nur einen Op-Amp verwendet. Die Schaltung prüft nur einen Spannungs-/Strompegel – ein Op-Amp genügt.

Zu beachtende Schritte

• Nach Anlegen der Versorgungsspannung werden die Spannungswerte verglichen. Höhere Spannung am invertierenden Eingang als am nicht-invertierenden lässt den Op-Amp-Ausgang auf Masse fallen. Strom fließt von positiver Versorgung nach GND.
• Höhere Spannung am nicht-invertierenden Eingang hält Op-Amp-Ausgang auf Vcc (positive Versorgungsspannung). Kein Stromfluss, da kein Potenzialunterschied über der Last.
• Hohe Spannung am invertierenden Eingang schaltet Last (LED) EIN. Niedrige Spannung am invertierenden Eingang schaltet LED AUS.
• Die Schaltung nutzt einen Fotowiderstand zur Lichtdetektion statt LED als Last. Der Fotowiderstand hat einen vom Licht abhängigen Widerstand: Helles Licht → Widerstand sinkt; Dunkelheit → Widerstand steigt.
• Spannungsteiler mit Festwiderstand und Fotowiderstand: Erkennt der Fotowiderstand Dunkelheit, nimmt er mehr Spannung auf (wegen höherem Widerstand). Bei hellem Licht führt höherer Widerstand zu niedrigerer Spannungsaufnahme.
• Resultat: Komparator-Schaltung sorgt dafür, dass LED bei Dunkelheit AN und bei hellem Licht AUS bleibt. Kurz: Die Eingangsspannung am nicht-invertierenden Eingang fungiert als Referenzspannung. Diese wird in Dunkelheit niedriger als Fotowiderstandsspannung, im Licht umgekehrt.

(Automatische Nachtschaltung)

LM393 Anwendungen

LM393 IC findet sich in vielfältigen Anwendungen:

• Spitzenspannungsdetektor
• Batteriebetriebene Anwendungen
• Zeitverzögerungsgeneratoren
• Analog-Digital-Wandler (ADC)
• Oszillatorschaltungen
• Logiksystem-Anwendungen
• Ansteuerung von Motor, Relais, Lampen etc.

(Straßenlaterne)

• Spannungskomparatorschaltungen
• Hochspannungsschutz oder -warnung
• Nulldurchgangsdetektor

Fazit

Zusammenfassend: LM393 IC ist ein Einfachversorgungs-, Dual-, Niedrigleistungs-, Niedrig-Offset-Spannungs- und Differenzspannungskomparator. Heute weit verbreitet in Automobil-, Industrie- oder Bildungsanwendungen u. v. m.

Noch Fragen? Unser Profi-Team hilft gerne – kontaktieren Sie uns.