- Pagrindinė Howlando srovės siurblio grandinės schema
- „Howland“ srovės siurblio modeliavimas
- Būtinas komponentas
- OP stiprintuvo IC LM741
- „Howland Current Pump Hardware“ bandymai
- Howland srovės siurblio taikymas
Paprastas srovės šaltinis nėra tobulas kintamoms apkrovoms, nes srovė per apkrovą taip pat kinta priklausomai nuo apkrovos pasipriešinimo. Šios problemos sprendimas yra nuolatinis srovės šaltinis, pavyzdžiui, Howlando srovės siurblio grandinė.
„ Howland Current Pump “ 1962 m. Išrado profesorius Bradfordas Howlandas iš MIT. Jį sudaro operacinis stiprintuvas IC ir subalansuotas rezistoriaus tiltelis, palaikantis pastovią srovės vertę per apkrovą, net jei keičiasi atsparumo apkrovai vertė. Čia mes suprasime pagrindinį Howland srovės šaltinio veikimą ir grandinę, pastatydami jį į aparatinę įrangą.
Pagrindinė Howlando srovės siurblio grandinės schema
Dabar, taikydami dabartinį Kirchhoffo įstatymą ir Ohmo dėsnį, matome, kad išėjimo srovė yra lygi įėjimo ir srovės per rezistorių R4 sumai.
i o = i 1 + i 2 i o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (1 lygtis)
R 1 ir R 2 su op-amp yra formuojant neinvertinį stiprintuvas su atsižvelgiant į apkrovos įtampos V L. Taigi, mes gauname
V A = (1 + R 4 / R 3) V L … (2 lygtis)
Įveskite V A reikšmę iš (2) lygties į (1) lygtį, i o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
Dabar, išsprendus ir įdėjus i o = AV 1 - V L / R O vertę, Kur A = 1 / R 1
Taigi, įvertinę R O iš lygties, gausime:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
Kad išėjimo srovė būtų pastovi arba nepriklausoma nuo atsparumo apkrovai išėjimo įtampos, turime pasiekti balanso tilto sąlygą, kuri yra
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
„Howland“ srovės siurblio modeliavimas
„Howland“ grandinė yra ideali srovės šaltinio grandinė, palaikanti srovės konstantą atsižvelgiant į apkrovos pasipriešinimo ar įtampos pokyčius. Žemiau modeliavimo video galite pamatyti, kad srovės vertė yra pastovus nepriklausomai nuo R L. Čia modeliavimas atliekamas tris kartus, naudojant tris skirtingas apkrovos rezistoriaus reikšmes, ty 1k, 2k ir 3k, tačiau srovė visame rezistoriuje išlieka pastovi, nepaisant rezistoriaus vertės. Čia gauname pastovią 9mA srovės išėjimą bet kokiomis sąlygomis.
Būtinas komponentas
- „Op-amp IC“ - LM741
- Rezistorius - (3,9k - 2 nos, 1K - 3 nos)
- Bandomoji Lenta
- 9 V maitinimas
- Laidų sujungimas
OP stiprintuvo IC LM741
LM741 operacinis stiprintuvas yra nuolatinės srovės sujungtas didelio pelno elektroninis įtampos stiprintuvas. Tai nedidelis lustas, turintis 8 kaiščius. Operacinis stiprintuvo IC naudojamas kaip lygintuvas, kuris lygina du signalus, invertuotąjį ir neinversinį. „Op-amp IC 741“ PIN2 yra invertuojantis įvesties terminalas, o PIN3 - ne invertuojantis įvesties terminalas. Šio IC išvesties kaištis yra PIN6. Pagrindinė šio IC funkcija yra atlikti matematinę operaciją įvairiose grandinėse.
Kai įtampa neinvertuojančiame įėjime (+) yra didesnė už įtampą esant invertuojančiosios įvesties (-), tada lyginamojo įrenginio išėjimas yra didelis. Ir jei invertuojančio įėjimo įtampa (-) yra didesnė už neinvertuojančio galo (+), tada išėjimas yra mažas. Šioje belaidžio jungiklio grandinėje LM741 naudojamas tiekti žemo ir aukšto laikrodžio impulsą į IC 4017 kiekvieną kartą, kai perduodama ranka per LDR. Sužinokite daugiau apie „Op-amp 741“ čia.
LM741 kaiščių schema
LM741 kaiščių konfigūracija
|
PIN Nr. |
PIN aprašas |
|
1 |
Poslinkis nulinis |
|
2 |
Apverskite (-) įvesties gnybtą |
|
3 |
neinvertuojantis (+) įvesties terminalas |
|
4 |
neigiamos įtampos maitinimas (-VCC) |
|
5 |
kompensuoti nulį |
|
6 |
Išėjimo įtampos kaištis |
|
7 |
teigiamos įtampos maitinimas (+ VCC) |
|
8 |
neprisijungęs |
„Howland Current Pump Hardware“ bandymai
Pagal omo dėsnį, padidinus atsparumo apkrovai vertę, pasikeis ir įtampa. Bet idealus šaltinis turėtų išlaikyti pastovų srovės kiekį, tekantį per atsparumą apkrovai. Žemiau pateikiama aparatinės įrangos sąranka norint patikrinti Howland srovės siurblio grandinę. Čia 9v maitinimas tiekiamas per RPS (reguliuojamą maitinimo šaltinį), tačiau bandymams taip pat gali būti naudojama 9v baterija. Čia mes išbandėme grandinę, kurios atsparumas apkrovai yra 2k ir 3,9k, ir išmatavome srovę visoje apkrovoje naudodami skaitmeninį daugmatį. Kaip parodyta žemiau esančiuose vaizduose, srovė išlieka pastovi abiem sąlygomis.
Rezistorius taip pat galima pakeisti tam tikra aktyvia apkrova, pavyzdžiui, varikliu ar šviesos diodu. Išsamus Howland srovės siurblio demonstracinis vaizdo įrašas pateiktas žemiau.
Howland srovės siurblio taikymas
Toliau pateikiamos kelios „Howland Current Pump“ programos:
- Kitų prietaisų testavimas
- Eksperimentuoti
- Gamybos bandymas
- Įjungimo diodai ir tranzistoriai
- Bandymo sąlygų nustatymui