- Pamata Howland strāvas sūkņa ķēdes shēma
- Hovlendas strāvas sūkņa simulācija
- Nepieciešams komponents
- OP-amp IC LM741
- Howland Current Pump Hardware testēšana
- Howland strāvas sūkņa pielietošana
Vienkāršais strāvas avots nav ideāls mainīgām slodzēm, jo līdz ar slodzes pretestību mainās arī strāva caur slodzi. Šīs problēmas risinājums ir pastāvīgs strāvas avots, piemēram, Howland Current Pump Circuit.
Howland Pašreizējais sūknis tika izgudrots 1962.gadā profesora Bradford Howland no MIT. Tas sastāv no operatīvā pastiprinātāja IC un līdzsvarota rezistora tilta, lai saglabātu nemainīgu strāvas vērtību, pat ja slodze pat tad, ja mainās slodzes pretestības vērtība. Šeit mēs sapratīsim Howland pašreizējā avota pamatdarbību un ķēdi, balstoties uz aparatūru.
Pamata Howland strāvas sūkņa ķēdes shēma
Tagad, piemērojot Kirhofa pašreizējo likumu un Ohma likumu, mēs redzam, ka izejas strāva ir vienāda ar ieejas strāvas un strāvas caur rezistoru R4 summu.
i o = i 1 + i 2 i o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (1. vienādojums)
R 1 un R 2 ar op-amp tiek veidojot non-apgriežot pastiprinātājs ar attiecībā pret slodzes sprieguma V L. Tādējādi mēs iegūstam
V A = (1 + R 4 / R 3) V L … (2. vienādojums)
Ievietojiet V A vērtību no vienādojuma (2) uz vienādojumu (1), i o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
Tagad, risinot un ievietojot vērtību i o = AV 1 - V L / R O, Kur A = 1 / R 1
Tādējādi, novērtējot R O no vienādojuma, mēs iegūsim:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
Lai izejas strāva būtu konstanta vai neatkarīga no slodzes pretestības izejas sprieguma, mums ir jāsasniedz līdzsvara tilta stāvoklis, kas ir
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
Hovlendas strāvas sūkņa simulācija
Howland ķēde ir ideāla strāvas avota ķēde, kas uztur strāvas konstanti attiecībā uz slodzes pretestības vai sprieguma izmaiņām visā tajā. Jo tālāk simulācijas video jūs varat redzēt, ka vērtība strāva ir nemainīgs neatkarīgi no R L. Šeit simulācija tiek veikta trīs reizes ar trim dažādām slodzes rezistora vērtībām, ti, 1k, 2k un 3k, bet strāva pāri rezistoram paliek nemainīga neatkarīgi no rezistora vērtības. Šeit mēs iegūstam nemainīgu strāvas jaudu 9mA visos apstākļos.
Nepieciešams komponents
- Op-amp IC - LM741
- Rezistors - (3,9k - 2 nos, 1K - 3 nos)
- Maizes dēlis
- 9V barošana
- Vadu savienošana
OP-amp IC LM741
LM741 operacionālais pastiprinātājs ir līdzstrāvas savienojums ar augstu ieguvumu elektronisko sprieguma pastiprinātāju. Tā ir maza mikroshēma ar 8 tapām. Operatīvais pastiprinātāja IC tiek izmantots kā salīdzinātājs, kas salīdzina divus signālus, invertējošo un neinvertējošo signālu. Op-amp IC 741 PIN2 ir invertējošs ievades terminālis, un PIN3 ir neinvertējošs ievades termināls. Šīs IC izejas tapa ir PIN6. Šīs IC galvenā funkcija ir veikt matemātisko darbību dažādās ķēdēs.
Kad spriegums pie neinvertējošās ieejas (+) ir lielāks par spriegumu pie invertējošās ieejas (-), tad salīdzinātāja izeja ir augsta. Un, ja invertējošās ieejas spriegums (-) ir augstāks par neinvertējošo galu (+), tad izeja ir ZEMA. Šajā bezvadu komutācijas ķēdē LM741 tiek izmantots, lai nodrošinātu zemu vai augstu pulksteņa impulsu IC 4017, katru reizi, kad cilvēks nodod roku virs LDR. Uzziniet vairāk par Op-amp 741 šeit.
LM741 tapu diagramma
LM741 tapu konfigurācija
|
PIN Nr. |
PIN apraksts |
|
1 |
Nulles nobīde |
|
2 |
Invertēšanas (-) ieejas terminālis |
|
3 |
neinvertējošs (+) ieejas terminālis |
|
4 |
negatīvā sprieguma padeve (-VCC) |
|
5 |
kompensēt nulli |
|
6 |
Izejas sprieguma tapa |
|
7 |
pozitīva sprieguma padeve (+ VCC) |
|
8 |
nav savienots |
Howland Current Pump Hardware testēšana
Saskaņā ar omu likumu, palielinot slodzes pretestības vērtību, mainīsies arī spriegums tajā. Bet ideālam avotam vajadzētu uzturēt pastāvīgu strāvas daudzumu, kas plūst caur slodzes pretestību. Zemāk ir aparatūras iestatīšana, lai pārbaudītu Howland strāvas sūkņa ķēdi. Šeit 9v strāvas padeve tiek nodrošināta caur RPS (Regulated Power Supply), bet testēšanai var izmantot arī 9v akumulatoru. Šeit mēs esam pārbaudījuši ķēdi ar slodzes pretestību 2k un 3,9k un izmērījuši strāvu visā slodzē, izmantojot digitālo daudzmetru. Kā parādīts zemāk esošajos attēlos, strāva abos apstākļos paliek nemainīga.
Rezistoru var aizstāt arī ar kādu aktīvu slodzi, piemēram, motoru vai LED. Pilns Howland Current Pump demonstrācijas video ir sniegts zemāk.
Howland strāvas sūkņa pielietošana
Tālāk ir sniegti daži Howland Current Pump lietojumi:
- Pārējo ierīču pārbaude
- Eksperimentēšana
- Ražošanas pārbaude
- Slīpēšanas diodes un tranzistori
- Pārbaudes apstākļu iestatīšanai