- Що таке ланцюг мийки постійного струму?
- Сигнал струму з керованою напругою за допомогою Op-Amp
- Будівництво
- Струм раковини з керованою напругою працює
- Покращення дизайну
Джерело струму і струм струму - два основні терміни, що використовуються в електроніці, ці два терміни визначають, скільки струму може вийти або вступити в термінал. Наприклад, струм поглинання та джерела струму типового цифрового вихідного виводу мікроконтролера 8051 становить 1,6 мА та 60 мкА відповідно. Це означає, що штифт може подавати (джерело) до 60 мкА, якщо його зробили високим, і може приймати (опускати) до 1,6 мА, коли робить його низьким. Під час проектування нашої схеми нам іноді доводиться будувати власні ланцюги джерела струму та струму. У попередньому підручнику ми побудували схему джерела струму, керовану напругою, використовуючи загальні підсилювачі та MOSFET, які можуть бути використані для подачі струму на навантаження, але в деяких випадках нам замість струму джерела потрібен варіант струмовідведення.
Отже, у цьому підручнику ми дізнаємося, як побудувати контур постійного струму з контролем напруги. Схема поглинання постійного струму, керована напругою, як випливає з назви, контролює величину струму, потопленого через нього, на основі прикладеної напруги. Перш ніж продовжувати будувати схему, давайте розберемося з контуром стоку постійного струму.
Що таке ланцюг мийки постійного струму?
Схема поглинання постійного струму фактично опускає струм незалежно від опору навантаження, якщо вхідна напруга не змінюється. Для ланцюга з опором 1 Ом, що живиться від входу 1 В, постійний струм становить 1 А відповідно до закону Ом. Але, якщо закон Ома вирішує, скільки струму протікає по ланцюгу, то навіщо нам потрібні постійне джерело струму та схема відведення струму?
Як видно з наведеного зображення, схема джерела струму забезпечує струм для руху навантаження. Величина струмового навантаження визначається схемою джерела струму, оскільки вона діє як джерело живлення. Подібним чином, схема струму потоку діє як земля, знову ж величина струму, яке отримує навантаження, буде регулюватися ланцюгом струму струму. Основна відмінність полягає в тому, що ланцюг джерела має до джерела (живлення) достатньо струму для навантаження, тоді як ланцюг раковини повинен просто обмежувати струм через ланцюг.
Сигнал струму з керованою напругою за допомогою Op-Amp
Схема поглинання постійного струму з керованою напругою працює точно так само, як і схема джерела струму з керованим напругою, яку ми побудували раніше.
Для схеми струмовідвідного струму підключення операційного підсилювача змінюється, тобто негативний вхід підключається до шунтуючого резистора. Це забезпечить необхідний негативний зворотний зв'язок для операційного підсилювача. Тоді ми маємо транзистор PNP, який підключений через вихід Op-amp, так що вихідний штифт op-amp може керувати транзистором PNP. Тепер завжди пам’ятайте, що Op-Amp намагатиметься зрівняти напругу на обох входах (позитивну та негативну).
Припустимо, 1В вхід подається через позитивний вхід операційного підсилювача. Тепер підсилювач спробує зробити інший негативний вхід також 1В. Але як це можна зробити? Вихід операційного підсилювача ввімкне транзистор таким чином, що інший вхід отримає 1 В від нашого джерела живлення.
Шунтуючий резистор вироблятиме падіння напруги відповідно до закону Ом, V = IR. Отже, 1А струму, що протікає через транзистор, створить напругу падіння 1В. Транзистор PNP опустить цей струм 1А, а операційний підсилювач використає це падіння напруги і отримає бажаний зворотний зв'язок 1В. Таким чином, зміна вхідної напруги буде керувати базою, а також струмом через маневровий резистор. Тепер давайте введемо навантаження, яке потрібно контролювати, у нашу схему.
Як бачите, ми вже розробили схеми струмовідвідної мережі з контролем напруги за допомогою Op-Amp. Але для практичної демонстрації, замість використання RPS для забезпечення змінної напруги Vin, давайте використаємо потенціометр. Ми вже знаємо, що показаний нижче потенціометр працює як дільник потенціалу, щоб забезпечити змінну напругу від 0 В до напруги живлення (+).
Тепер давайте побудуємо схему і перевіримо, як вона працює.
Будівництво
Як і в попередньому навчальному посібнику, ми використовуватимемо LM358, оскільки він дуже дешевий, його легко знайти та широко доступний. Однак він має два операційних підсилювача в одному пакеті, але нам потрібен лише один. Ми вже побудували багато схем на основі LM358, ви також можете їх перевірити. Нижче зображення - огляд штифтової схеми LM358.
Далі нам потрібен транзистор PNP, для цього використовується BD140. Інші транзистори також будуть працювати, але розсіювання тепла є проблемою. Отже, пакет транзисторів повинен мати можливість підключення додаткового радіатора. Розпилювання BD140 показано на малюнку нижче -
Ще одним важливим компонентом є шунтовий резистор. Давайте зупинимося на 47 Ом резисторі 2 Вт для цього проекту. Деталі необхідних компонентів описані в наведеному нижче списку.
- Операційний підсилювач (LM358)
- Транзистор PNP (BD140)
- Шунтовий резистор (47 Ом)
- 1k резистор
- 10k резистор
- Джерело живлення (12 В)
- Потенціометр 50k
- Хлібна дошка та додаткові сполучні дроти
Струм раковини з керованою напругою працює
Схема побудована у простій макетній платі для цілей тестування, як ви можете бачити на малюнку нижче. Для перевірки установки постійного струму в якості резистивного навантаження використовуються різні резистори.
Вхідна напруга змінюється за допомогою потенціометра, а зміни струму відображаються на навантаженні. Як видно на зображенні нижче, струм 0,16 А падає під навантаженням. Ви також можете перевірити детальну роботу у відео, на яке посилається внизу цієї сторінки. Але що саме відбувається всередині схеми?
Як обговорювалося раніше, під час вводу 8 В операційний підсилювач зробить падіння напруги на шунтуючому резисторі на 8 В у своєму контактному контакті. Вихід операційного підсилювача ввімкне транзистор, поки шунтуючий резистор не зробить падіння 8 В.
Відповідно до закону Ом, резистор буде виробляти падіння 8 В лише тоді, коли струм потоку дорівнює 170 мА (.17 А). Це тому, що напруга = струм x опір. Отже, 8V =.17A x 47 Ом. У цьому випадку підключене резистивне навантаження, яке послідовно, як показано на схемі, також сприятиме потоку струму. Операційний підсилювач увімкне транзистор, і така ж сила струму буде притоплена до землі, як і шунтуючий резистор.
Тепер, якщо напруга фіксована, незалежно від того, яке підключене резистивне навантаження, струм потоку буде однаковим, інакше напруга на операційному підсилювачі не буде таким, як вхідна напруга.
Таким чином, можна сказати, що струм через навантаження (струм потонув) дорівнює струму через транзистор, який також дорівнює струму через шунтуючий резистор. Отже, переставивши вищенаведене рівняння, Поточний струм від навантаження = падіння напруги / опір шунту.
Як обговорювалося раніше, падіння напруги буде таким же, як і вхідна напруга на операційному підсилювачі. Отже, Поглинач струму від навантаження = Вхідна напруга / опір шунту.
Якщо вхідну напругу змінити, ток струму через навантаження також зміниться.
Покращення дизайну
- Якщо тепловіддача вище, збільште потужність шунтуючого резистора. Для вибору потужності шунтуючого резистора може бути використаний R w = I 2 R, де R w - потужність резистора, а I - максимальний потік струму, а R - значення шунтуючого резистора.
- LM358 має два операційних підсилювача в одному корпусі. Окрім цього, багато операційних підсилювачів мають два операційних підсилювача в одному корпусі. Якщо вхідна напруга занадто низька, можна використати другий операційний підсилювач для посилення вхідної напруги за необхідності.