- Osnovni diagram tokovne črpalke Howland
- Simulacija tokovne črpalke Howland
- Komponenta je obvezna
- OP-amp IC LM741
- Testiranje strojne opreme Howland Current Pump
- Uporaba črpalke Howland Current
Preprost vir toka ni popoln za spremenljive obremenitve, saj se tok skozi obremenitev spreminja tudi z odpornostjo na obremenitev. Rešitev te težave je stalni vir toka, kot je vezje tokovne črpalke Howland.
Howlandov Trenutni Pump je izumil leta 1962, ki ga profesor Bradford Howlandov iz MIT. Sestavljen je iz operacijskega ojačevalnika IC in uravnoteženega uporovnega mostu za vzdrževanje konstantne tokovne vrednosti, čeprav obremenitev, tudi če se vrednost obremenitvene upornosti spremeni. Tu bomo razumeli osnovno delovanje in vezje Howland Current Source, tako da ga bomo zgradili na strojni opremi.
Osnovni diagram tokovne črpalke Howland
Zdaj z uporabo Kirchhoffovega trenutnega zakona in Ohmovega zakona vidimo, da je izhodni tok enak vsoti vhodnega toka in toka skozi upor R4.
i o = i 1 + i 2 i o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (enačba 1)
R 1 in R 2 z op-amp se tvori neinvertirajoči ojačevalnik z ozirom na obremenitve napetosti V L. Tako smo dobili
V A = (1 + R 4 / R 3) V L … (enačba 2)
Dajte vrednost V A iz enačbe (2) v enačbo (1), i o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
Zdaj, ko rešujemo in postavljamo vrednost i o = AV 1 - V L / R O, Kje je A = 1 / R 1
Zato bomo iz enačbe ocenili R O:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
Da bi bil izhodni tok konstanten ali neodvisen glede na izhodno napetost upornosti obremenitve, moramo doseči stanje ravnotežnega mostu, ki je
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
Simulacija tokovne črpalke Howland
Vezje Howland je idealno vezje tokovnega vira, ki vzdržuje konstanto toka glede na spremembo odpornosti obremenitve ali napetosti na njem. V nadaljevanju simulacije videu lahko vidite, da je vrednost toka konstantna ne glede na R L. Tu se simulacija izvede trikrat s tremi različnimi vrednostmi obremenitvenega upora, tj. 1k, 2k in 3k, vendar tok skozi upor ostane konstanten, ne glede na vrednost upora. Tu dobimo konstantni izhodni tok 9 mA v vseh pogojih.
Komponenta je obvezna
- Op-amp IC - LM741
- Upor - (3,9 k - 2 št., 1 K - 3 št.)
- Breadboard
- Napajanje 9V
- Povezovanje žic
OP-amp IC LM741
Operacijski ojačevalnik LM741 je enosmerni elektronski ojačevalnik z visoko ojačitvijo. To je majhen čip z 8 nožicami. Kot primerjalnik se uporablja operacijski ojačevalnik IC, ki primerja oba signala, invertirni in neinvertirni signal. V op-amp IC 741 je PIN2 invertirni vhodni terminal, PIN3 pa neinvertirni vhodni terminal. Izhodni zatič tega IC je PIN6. Glavna naloga te IC je matematična operacija v različnih vezjih.
Ko je napetost na neinvertirajočem vhodu (+) višja od napetosti na invertirajočem vhodu (-), je izhod primerjalnika visok. In če je napetost invertirajočega vhoda (-) višja od neinvertirajočega konca (+), je izhod NIZKA. V tem brezžičnem stikalnem vezju se LM741 uporablja za oddajanje impulza od nizke do visoke ure na IC 4017, in sicer vsakič, ko nekdo poda roko čez LDR. Več o Op-amp 741 najdete tukaj.
Shema pin LM741
Konfiguracija zatiča LM741
PIN ŠT. |
PIN Opis |
1. |
Odmik ničen |
2. |
Obračanje (-) vhodnega terminala |
3. |
neinvertirajoči (+) vhodni terminal |
4. |
negativna napetost (-VCC) |
5. |
odmik nič |
6. |
Zatič izhodne napetosti |
7. |
pozitivna napetost (+ VCC) |
8. |
brez povezave |
Testiranje strojne opreme Howland Current Pump
Po ohmovem zakonu bo povečanje vrednosti odpornosti proti obremenitvi spremenilo tudi napetost na njem. Toda idealen vir bi moral vzdrževati konstantno količino toka, ki teče skozi odpornost na obremenitev. Spodaj je nastavitev strojne opreme za preizkušanje tokokroga črpalke Howland, tukaj se napajanje 9v daje prek RPS (regulirano napajanje), za testiranje pa se lahko uporabi tudi 9v baterija. Tu smo preizkusili vezje z odpornostjo na obremenitev 2k in 3,9k in z digitalnim večmetrom izmerili tok čez obremenitev. Kot je prikazano na spodnjih slikah, ostane tok v obeh pogojih konstanten.
Upor lahko zamenjamo tudi z nekaj aktivnimi obremenitvami, kot sta motor ali LED. Popoln predstavitveni video o Howland Current Pump je spodaj.
Uporaba črpalke Howland Current
Spodaj je nekaj aplikacij za Howland Current Pump:
- Testiranje drugih naprav
- Eksperimentiranje
- Preskus proizvodnje
- Predsmerne diode in tranzistorji
- Za nastavitev preskusnih pogojev