¿Qué hace este circuito LM393N?

Question

Estoy intentando conectarme a Loconet(especificaciones) a un PIC32, y he encontrado un circuito para conectar a un Arduino, pero no estoy seguro de qué hace exactamente:

(página de origen)

Específicamente, no sé qué hace el comparador de voltaje LM393N en la parte central superior del esquemático. Creo que lo que sucede es que el LM393N está limitando el voltaje a un cierto nivel, entre 0 y 5V más o menos, para que un microcontrolador lo lea como un 0 o 1. Supongo esto debido a las siguientes afirmaciones en las especificaciones, así como lo indicado de que VCC=5v:

Página 3: 
a) Alto = 1 = "MARK" : voltaje LOCONET+/- por encima de +4.0 Volts con respecto a los conductores de tierra. 
b) Bajo = 0 = "SPACE" : voltaje LOCONET+/- por debajo de +4.0 Volts con respecto a tierra. 
c) Los datos deben ser recibidos con 1.0 voltios de HISTERESIS centrados en +4.0 voltios. 
d) El voltaje alto máximo de LOCONET+/- es +24V y el nominal es +12V

He visto otro circuito similar, pero que utiliza un optoaislador después del comparador de voltaje para interfazr realmente con el microcontrolador, lo cual supongo que reducirá el voltaje a niveles CMOS si no lo está ya.

PREGUNTA EXTRA: El LM393N en el centro no parece estar conectado a nada, ¿qué ocurre con eso?

Answer 1

El comparador proporciona una copia a 5V de los datos en la conexión LocoNet. Aquí está cómo -

Un LM393 puede manejar hasta 36V en una de sus entradas INDEPENDIENTEMENTE del voltaje utilizado para alimentarlo (siempre y cuando la otra entrada permanezca por debajo del voltaje utilizado para alimentarlo), en esta aplicación se está utilizando a 5V (VCC a pin 8) con una entrada mantenida en 3V mientras que la otra entrada varía entre aproximadamente 16V y 0V. La 'salida' es una conexión al colector de un transistor NPN interno que tiene su emisor conectado internamente a 0V a través del pin 4.

Los valores de 47K y 150K proporcionan ~200K, una carga mínima en el LocoNet (16V / 200,000 = 80 microamperios). El 47K también protegerá al comparador de cualquier corriente inicial.

Los valores de 27K y 39K proporcionan un voltaje de referencia para activar el comparador (5V * 39K / 68K = 2.9V).

La resistencia de 'feedback' de 240K evita que el comparador oscile si las señales de LocoNet no tienen transiciones nítidas, efectivamente 'limpiando' la señal copiada.

El valor de 1K en la 'salida' proporciona 5V a 5mA en la conexión 'LN_RX' que se cambia a 0V cuando el comparador se activa.

Hay 2 comparadores en el paquete LM393, el segundo debería ser apagado conectando ambas entradas a 0V si no se está utilizando.

'LN_TX' utiliza un transistor para cambiar el LocoNet a 0V cuando sea necesario. Dado que LocoNet típicamente utiliza solo de 12 a 15mA, el transistor de salida en el comparador no utilizado puede ser utilizado en su lugar, compartir el voltaje de referencia conectando el pin 2 al pin 6, conectar el 'LN_TX' al pin 3 y conectar el LocoNet directamente al pin 1.

Answer 2

El pin de entrada inversor (pin 6) al comparador es una referencia de voltaje de 3V. Esto es a lo que estás comparando la entrada no inversora (pin 5). Cuando la entrada no inversora es mayor que la entrada inversora, la salida (pin 7) estará en alto.

Observa que hay una resistencia de retroalimentación desde la entrada no inversora hasta la salida. Esto es para la histéresis. Mantendrá el voltaje en el pin no inversor ligeramente más alto cuando la salida esté en alto, y mantendrá el voltaje ligeramente más bajo cuando la salida esté en bajo. Esto evitará que la salida se alterné cuando ambas entradas estén en niveles de voltaje muy similares.

Básicamente esto es lo que hace un disparador Schmitt.

Te proporciona una salida digital agradable para tu microcontrolador.

Bonus: Hay dos comparadores en el LM393N. Uno simplemente no se utiliza.