- Alap Howland áramszivattyú áramkör diagram
- A Howland áramszivattyú szimulációja
- Alkatrész szükséges
- LM741 OP erősítő IC
- A Howland Current Pump Hardware tesztelése
- Howland áramszivattyú alkalmazása
Az egyszerű áramforrás nem tökéletes változó terhelésekhez, mivel a terhelésen átmenő áram is változik a terhelés ellenállásával. A probléma megoldása egy állandó áramforrás, mint a Howland áramszivattyú áramkör.
A Howland Current Pump- ot 1962-ben találta ki Bradford Howland professzor az MIT-től. Ez egy működési erősítő IC-ből és egy kiegyensúlyozott ellenállási hídból áll, amelyek az állandó áramértéket a terhelés mellett is fenntartják, még akkor is, ha a terhelési ellenállás értéke változik. Itt megértjük a Howland áramforrás alapvető működését és áramkörét, hardverre építve.
Alap Howland áramszivattyú áramkör diagram
Kirchhoff aktuális törvényének és Ohm törvényének alkalmazásával azt látjuk, hogy a kimeneti áram megegyezik a bemeneti áram és az R4 ellenálláson átáramló áram összegével.
i o = i 1 + i 2 i o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (1. egyenlet)
R 1 és R 2 a op-erősítő alkotnak egy nem-invertáló erősítőt tekintetében a terhelési feszültség V L. Így megkapjuk
V A = (1 + R 4 / R 3) V L … (2. egyenlet)
Helyezze V A értékét a (2) egyenletből az (1) egyenletbe, i o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
Most, a megoldása és üzembe az i értéke O = AV 1 - V L / R O, Ahol: A = 1 / R 1
Ezért az egyenletből kiértékelve R O- t kapjuk:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
Ahhoz, hogy a kimeneti áram állandó vagy független legyen a terhelési ellenállás kimeneti feszültségétől, el kell érnünk az egyensúlyi híd állapotát, amely
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
A Howland áramszivattyú szimulációja
A Howland áramkör ideális áramforrás áramkör, amely fenntartja az áramállandót a terhelési ellenállás vagy a feszültség változásánál. Az alábbi szimulációs videóban láthatja, hogy az áram értéke állandó, függetlenül az R L-től. Itt a szimulációt háromszor futtatjuk a terhelési ellenállás három különböző értékével, azaz 1k, 2k és 3k, de az ellenálláson átáramló áram állandó marad, függetlenül az ellenállás értékétől. Itt minden körülmények között megkapjuk a 9mA állandó áramkimenetet.
Alkatrész szükséges
- Op-amp IC - LM741
- Ellenállás - (3,9k - 2 nos, 1K - 3 nos)
- Kenyérlemez
- 9V-os táp
- Vezetékek csatlakoztatása
LM741 OP erősítő IC
Az LM741 műveleti erősítő egy DC-vel kapcsolt nagy nyereségű elektronikus feszültségű erősítő. Ez egy kis chip, 8 csapos. Műveleti erősítő IC-t használunk összehasonlítóként, amely összehasonlítja a két jelet, az invertáló és a nem invertáló jelet. Op-amp IC 741-ben a PIN2 egy invertáló bemeneti terminál, a PIN3 pedig egy nem invertáló bemeneti terminál. Ennek az IC-nek a kimeneti tűje PIN6. Ennek az IC-nek a fő feladata a matematikai művelet elvégzése különböző áramkörökben.
Amikor a nem invertáló bemenet (+) feszültsége nagyobb, mint az invertáló bemenet (-) feszültsége, akkor az összehasonlító kimenete magas. És ha az invertáló bemenet (-) feszültsége magasabb, mint a nem invertáló vég (+), akkor a kimenet LOW. Ebben a vezeték nélküli kapcsoló áramkörben az LM741-et használják az alacsony és magas óra impulzus továbbítására az IC 4017 IC számára, minden alkalommal, amikor az ember átadja az LDR-t. Tudjon meg többet az Op-amp 741-ről itt.
Az LM741 csapdiagramja
Az LM741 tűkonfigurációja
|
PIN NO. |
PIN leírás |
|
1 |
Eltolás null |
|
2 |
Invertáló (-) bemeneti terminál |
|
3 |
nem invertáló (+) bemeneti terminál |
|
4 |
negatív feszültségellátás (-VCC) |
|
5. |
offszet null |
|
6. |
Kimeneti feszültség csap |
|
7 |
pozitív feszültségellátás (+ VCC) |
|
8. |
Nem kapcsolódik |
A Howland Current Pump Hardware tesztelése
Ohm törvénye szerint a terhelési ellenállás értékének növelése megváltoztatja a feszültséget is. De egy ideális forrásnak állandó mennyiségű áramot kell fenntartania a terhelési ellenálláson keresztül. Az alábbiakban bemutatjuk a Howland áramszivattyú áramkör teszteléséhez szükséges hardverbeállítást, itt a 9v-os tápellátás RPS-en (Regulated Power Supply) keresztül történik, de tesztelésre 9v-os akkumulátor is használható. Itt teszteltük az áramkört 2k és 3,9k terhelési ellenállással, és digitális többmérővel mértük a terhelés teljes áramát. Amint az alábbi képeken látható, az áram mindkét körülmények között állandó marad.
Az ellenállást valamilyen aktív terhelésre is ki lehet cserélni, például motorra vagy LED-re. Az alábbiakban bemutatjuk a Howland Current Pump teljes bemutató videóját.
Howland áramszivattyú alkalmazása
Az alábbiakban bemutatunk néhány alkalmazást a Howland áramszivattyúhoz:
- Más eszközök tesztelése
- Kísérletezés
- Gyártási teszt
- Előerősítő diódák és tranzisztorok
- A vizsgálati feltételek beállításához