- דיאגרמת מעגל משאבה נוכחית של Howland
- סימולציה של משאבת זרם Howland
- רכיב נדרש
- מגבר OP IC IC LM741
- בדיקת חומרת המשאבה הנוכחית של Howland
- יישום משאבת זרם Howland
מקור הזרם הפשוט אינו מושלם לעומסים משתנים מכיוון שהזרם דרך העומס משתנה גם עם התנגדות העומס. הפתרון לבעיה זו הוא מקור זרם קבוע כמו מעגל המשאבה הנוכחי של Howland.
המשאבה הנוכחית האולנד הומצאה בשנת 1962 על ידי פרופ 'ברדפורד האולנד מ- MIT. הוא מורכב ממגבר IC תפעולי וגשר נגד מאוזן לשמירה על ערך הזרם הקבוע למרות העומס גם אם ערך עמידות העומס משתנה. כאן נבין את העבודה והמעגל הבסיסי של מקור ההולנד הנוכחי על ידי בנייתו על חומרה.
דיאגרמת מעגל משאבה נוכחית של Howland
כעת, על ידי יישום החוק הנוכחי של קירכהוף וחוק אוהם, אנו רואים כי זרם המוצא שווה לסכום זרם הקלט והזרם דרך הנגד R4.
i o = i 1 + i 2 i o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (משוואה 1)
R 1 ו R 2 עם-מגבר שרת מקימי מגבר לא הופך ביחס V מתח עומס L. כך, אנו מקבלים
V A = (1 + R 4 / R 3) V L… (משוואה 2)
שים את הערך של V A ממשוואה (2) למשוואה (1), i o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
עכשיו, על פתרון והצבת הערך של i o = AV 1 - V L / R O, איפה, A = 1 / R 1
לפיכך, בהערכת R O מהמשוואה, נקבל:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
כדי להפוך את זרם המוצא לקבוע או עצמאי ביחס למוצא המוצא של התנגדות העומס, עלינו להשיג את מצב גשר האיזון, שהוא
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
סימולציה של משאבת זרם Howland
מעגל Howland הוא מעגל מקור זרם אידיאלי השומר על קבוע הזרם ביחס לשינוי התנגדות העומס או המתח עליו. להלן וידאו סימולציה ניתן לראות כי השווי הנוכחי הוא קבוע ללא תלות R L. כאן, ההדמיה מופעלת שלוש פעמים עם שלושה ערכים שונים של נגד עומס, כלומר 1k, 2k ו- 3k, אך הזרם על פני הנגד נשאר קבוע ללא קשר לערך הנגד. כאן אנו מקבלים את התפוקה הנוכחית הקבועה של 9mA בכל מצב.
רכיב נדרש
- אופ מגבר IC - LM741
- נגד - (3.9k - 2 נק ', 1K- 3 נק')
- קרש לחם
- אספקת 9V
- חוטי חיבור
מגבר OP IC IC LM741
מגבר תפעולי LM741 הוא מגבר מתח אלקטרוני בעל מתח גבוה בעל DC. זה שבב קטן עם 8 פינים. מגבר תפעולי IC משמש כמשווה המשווה בין שני האותות, האות ההפוך והלא הפוך. ב- Op-amp IC 741 PIN2 הוא מסוף קלט הפוך ו- PIN3 הוא מסוף קלט שאינו הופך. סיכת הפלט של IC זה היא PIN6. התפקיד העיקרי של IC זה הוא לבצע את הפעולה המתמטית במעגלים שונים.
כאשר המתח בקלט שאינו הופך (+) גבוה מהמתח בכניסה ההפוך (-), אז תפוקת המשווה גבוהה. ואם המתח של הקלט ההפוך (-) גבוה יותר מהקצה הלא הפוך (+), אז הפלט הוא נמוך. במעגל מתג אלחוטי זה, LM741 משמש לספק את דופק השעון הנמוך לגבוה ל- IC 4017, בכל פעם שמעבירים יד על ה- LDR. למידע נוסף על Op-amp 741 כאן.
תרשים סיכה של LM741
תצורת סיכה של LM741
|
מספר PIN. |
תיאור PIN |
|
1 |
קיזוז אפס |
|
2 |
מסוף קלט הפוך (-) |
|
3 |
מסוף קלט שאינו הופך (+) |
|
4 |
ספק מתח שלילי (-VCC) |
|
5 |
קיזוז אפס |
|
6 |
סיכת מתח יציאה |
|
7 |
ספק מתח חיובי (+ VCC) |
|
8 |
לא מחובר |
בדיקת חומרת המשאבה הנוכחית של Howland
על פי חוק אוהם, הגדלת ערך עמידות העומס תשנה גם את המתח שמעליו. אבל מקור אידיאלי צריך לשמור על כמות זרם קבועה הזורמת דרך עמידות העומס. להלן הגדרת החומרה לבדיקת מעגל המשאבה הנוכחי Howland, כאן אספקת החשמל 9v ניתנת באמצעות RPS (ספק כוח מוסדר) אך ניתן להשתמש גם בסוללת 9V לבדיקה. כאן בדקנו את המעגל עם עמידות עומס של 2k ו- 3.9k ומדדנו את הזרם על פני העומס באמצעות רב-מטר דיגיטלי. כפי שמוצג בתמונות למטה הזרם נשאר קבוע בשני התנאים.
הנגד יכול גם להיות מוחלף בעומס פעיל כלשהו כמו מנוע או LED. סרטון הדגמה מלא של המשאבה הנוכחית של Howland מובא להלן.
יישום משאבת זרם Howland
להלן מספר יישומים עבור משאבת זרם Howland:
- בדיקת מכשירים אחרים
- מתנסים
- מבחן ייצור
- הטיית דיודות וטרנזיסטורים
- לקביעת תנאי הבדיקה