- Schema de bază a circuitului pompei de curent Howland
- Simularea pompei de curent Howland
- Componenta obligatorie
- OP-amp IC LM741
- Testarea hardware-ului pompei de curent Howland
- Aplicarea pompei de curent Howland
Sursa simplă de curent nu este perfectă pentru sarcini variabile, deoarece curentul prin sarcină se schimbă și cu rezistența la sarcină. Soluția pentru această problemă este o sursă de curent constant, cum ar fi circuitul pompei de curent Howland.
Howland Pompa de curent a fost inventat în 1962 de profesorul Bradford Howland de la MIT. Acesta constă dintr-un amplificator operațional IC și o punte de rezistență echilibrată pentru a menține valoarea curentă constantă, deși sarcina, chiar dacă valoarea rezistenței la sarcină se schimbă. Aici vom înțelege funcționarea și circuitul de bază al sursei de curent Howland, construindu-l pe hardware.
Schema de bază a circuitului pompei de curent Howland
Acum, aplicând Legea curentă a lui Kirchhoff și Legea lui Ohm, vedem că curentul de ieșire este egal cu suma curentului de intrare și curentului prin rezistorul R4.
i o = i 1 + i 2 i o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (ecuația 1)
R 1 și R 2 cu op-AMP formează un amplificator neinversor în raport cu tensiunea de sarcină V L. Astfel, obținem
V A = (1 + R 4 / R 3) V L … (ecuația 2)
Puneți valoarea lui V A din ecuația (2) în ecuația (1), i o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
Acum, la rezolvarea și punerea valorii lui i o = AV 1 - V L / R O, Unde, A = 1 / R 1
Prin urmare, evaluând R O din ecuație, vom obține:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
Pentru a face curentul de ieșire constant sau independent în raport cu tensiunea de ieșire a rezistenței la sarcină, trebuie să realizăm starea punții de echilibru, care este
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
Simularea pompei de curent Howland
Circuitul Howland este un circuit ideal de sursă de curent care menține constantă curentul în ceea ce privește schimbarea rezistenței la sarcină sau a tensiunii. In mai jos video de simulare puteți vedea că valoarea curentă este constantă, indiferent de R L. Aici, simularea se execută de trei ori cu trei valori diferite ale rezistorului de sarcină, adică 1k, 2k și 3k, dar curentul din rezistor rămâne constant, indiferent de valoarea rezistorului. Aici obținem o ieșire de curent constantă de 9mA în orice condiție.
Componenta obligatorie
- Op-amp IC - LM741
- Rezistor - (3,9k - 2 nos, 1K- 3 nos)
- Breadboard
- Alimentare 9V
- Conectarea firelor
OP-amp IC LM741
Amplificatorul operațional LM741 este un amplificator de tensiune electronică cu câștig ridicat cuplat în curent continuu. Este un cip mic cu 8 pini. Un amplificator operațional IC este folosit ca un comparator care compară cele două semnale, semnalul inversor și non-inversor. În Op-amp IC 741 PIN2 este un terminal de intrare inversor, iar PIN3 este un terminal de intrare non-inversor. Pinul de ieșire al acestui IC este PIN6. Funcția principală a acestui CI este de a efectua operația matematică în diferite circuite.
Când tensiunea la intrarea fără inversare (+) este mai mare decât tensiunea la intrarea inversantă (-), atunci ieșirea comparatorului este ridicată. Și dacă tensiunea intrării inversoare (-) este mai mare decât capătul neinversibil (+), atunci ieșirea este scăzută. În acest circuit de comutare fără fir, LM741 este utilizat pentru a furniza impulsul de ceas de la cel mai mic la IC 4017, de fiecare dată când se trece o mână peste LDR. Aflați mai multe despre Op-amp 741 aici.
Diagrama pin a LM741
Configurarea pinului LM741
|
PIN NR. |
Descriere PIN |
|
1 |
Offset nul |
|
2 |
Terminal de intrare inversă (-) |
|
3 |
terminal de intrare fără inversare (+) |
|
4 |
sursa de tensiune negativă (-VCC) |
|
5 |
compensat nul |
|
6 |
Pin de tensiune de ieșire |
|
7 |
sursa de tensiune pozitivă (+ VCC) |
|
8 |
nu este conectat |
Testarea hardware-ului pompei de curent Howland
Conform legii lui ohm, creșterea valorii rezistenței la sarcină va schimba și tensiunea pe ea. Dar o sursă ideală ar trebui să mențină cantitatea constantă de curent care curge prin rezistența la sarcină. Mai jos este configurarea hardware pentru a testa circuitul pompei de curent Howland, aici sursa de alimentare de 9v este dată printr-un RPS (Regulated Power Supply), dar o baterie de 9v poate fi folosită și pentru testare. Aici, am testat circuitul cu o rezistență la sarcină de 2k și 3,9k și am măsurat curentul peste sarcină folosind un multimetru digital. Așa cum se arată în imagini de mai jos, curentul rămâne constant în ambele condiții.
Rezistorul poate fi, de asemenea, înlocuit cu o sarcină activă, cum ar fi motorul sau LED-ul. Videoclipul demonstrativ complet al pompei de curent Howland este prezentat mai jos.
Aplicarea pompei de curent Howland
Mai jos sunt câteva aplicații pentru pompa de curent Howland:
- Testarea altor dispozitive
- Experimentarea
- Test de producție
- Diodele și tranzistoarele de polarizare
- Pentru setarea condițiilor de testare