- Шта је круг судопера са константном струјом?
- Наводно контролисани струјни судопер помоћу Оп-Амп-а
- Конструкција
- Струјни круг судопера под надзором напона ради
- Побољшања дизајна
Извор струје и струја су два главна појма која се користе у дизајну електронике, ова два израза диктирају колико струје може напустити или ући у терминал. На пример, струја умиваоника и извора типичног дигиталног излазног пина 8051 микроконтролера износи 1,6 мА, односно 60 уА. То значи да пин може испоручити (извор) до 60уА када је висок и може примити (судопер) до 1,6мА када је низак. Током нашег дизајна кола, понекад морамо да изградимо сопствени круг извора струје и струје судопера. У претходном водичу направили смо коло напона контролисаног напона помоћу уобичајених опцијских појачала и МОСФЕТ-а који се могу користити за напајање струје до оптерећења, али у неким случајевима уместо изворне струје требат ће нам тренутна опција судопера.
Отуда ћемо у овом упутству научити како да направимо круг умиваоника константне струје под напоном. Круг судопера константне струје контролисан напоном, као што и само име говори, контролише количину струје која је кроз њега потонула на основу примењеног напона. Пре него што наставимо даље са конструкцијом кола, хајде да схватимо о кругу умиваоника са константном струјом.
Шта је круг судопера са константном струјом?
Круг судопера са константном струјом заправо понире без обзира на отпор оптерећења све док се улазни напон не промени. За коло са отпором од 1 ома, напајано помоћу улаза од 1 В, константна струја је 1А према Закону ома. Али, ако Охмов закон одлучује колико струје тече кроз коло, зашто нам онда требају константни извор струје и струјни круг струје?
Као што видите са горње слике, струјно коло даје струју за погон оптерећења. Количину тренутног оптерећења примаће круг извора струје, јер он делује као напајање. Слично томе, струјни круг умиваоника делује као уземљење, опет ће се количином струје коју прима оптерећење контролисати тренутним кругом умиваоника. Главна разлика је у томе што изворни круг мора према извору (напајању) довољно струје за оптерећење, док струјни круг мора само ограничити струју кроз коло.
Наводно контролисани струјни судопер помоћу Оп-Амп-а
Напон-контролисани круг судопера са константном струјом ради тачно на исти начин као и круг извора напона са контролисаним извором струје који смо раније направили.
За струјни круг судопера, оп-амп веза се мења, то јест негативни улаз је повезан на ранжирни отпорник. Ово ће пружити неопходне негативне повратне информације опционом појачалу. Тада имамо ПНП транзистор, који је повезан преко оп-амп излаза, тако да излазни пин оп-амп-а може покретати ПНП транзистор. Увек се сетите да ће Оп-Амп покушати да напон на оба улаза (позитивни и негативни) изједначи.
Претпоставимо да је 1В улаз дат преко позитивног улаза оп-појачала. Оп-амп ће сада покушати да направи други негативни улаз такође као 1В. Али како се то може учинити? Излаз опамп-а ће укључити транзистор на начин да ће други улаз добити 1В од нашег напајања.
Рутацијски отпор ће произвести пад напона према Закону ома, В = ИР. Због тога ће 1А протока струје кроз транзистор створити пад напона од 1В. ПНП транзистор ће спустити ову 1А струје, а оп-појачало ће искористити овај пад напона и добити жељене повратне информације од 1В. На овај начин, променом улазног напона управљаће се базом као и струјом кроз ранжирни отпорник. Уведимо сада оптерећење које треба контролисати у наш круг.
Као што видите, већ смо осмислили струјне кругове судопера под надзором напона користећи Оп-Амп. Али за практичну демонстрацију, уместо да користимо РПС за пружање променљивог напона Вину, употребимо потенциометар. Већ знамо да доле приказани потенциометар делује као преградник потенцијала за пружање променљивог напона између 0В и В-напајања (+).
Сада, хајде да направимо склоп и проверимо како то ради.
Конструкција
Као и у претходном упутству, користићемо и ЛМ358 јер је врло јефтин, лак за проналажење и широко доступан. Међутим, има два оп-амп канала у једном пакету, али потребан нам је само један. Претходно смо направили много кола заснованих на ЛМ358, а можете их и проверити. Слика доле је преглед шеме ЛМ358 пинова.
Даље, потребан нам је ПНП транзистор, у ту сврху се користи БД140. Остали транзистори ће такође радити, али је одвођење топлоте проблем. Због тога пакет транзистор мора да има могућност повезивања додатног хладњака. Исјечак БД140 приказан је на доњој слици -
Друга главна компонента је Схунт отпорник. За овај пројекат се држимо отпорника од 2 охма од 47 охма. Појединости потребне компоненте описане су на доњој листи.
- Опционо појачало (ЛМ358)
- ПНП транзистор (БД140)
- Отпорник за шант (47 ома)
- 1к отпорник
- 10к отпорник
- Напајање (12В)
- 50к потенциометар
- Даска за хлеб и додатне прикључне жице
Струјни круг судопера под надзором напона ради
Коло је направљено у једноставној плочи за тестирање, као што можете видети на доњој слици. За испитивање објекта са константном струјом користе се различити отпорници као отпорно оптерећење.
Улазни напон се мења помоћу потенциометра и тренутне промене се одражавају у оптерећењу. Као што се види на доњој слици, оптерећење понире струју од 0,16А. Такође можете погледати детаљан рад у видео запису на дну ове странице. Али, шта се тачно догађа у кругу?
Као што је претходно речено, током улаза од 8 В, опционо појачало ће направити пад напона на ранжирном отпорнику за 8 В у свом повратном контакту. Излаз оп-појачала ће укључити транзистор све док ранжирни отпорник не произведе пад од 8В.
Према закону Ома, отпор ће произвести пад од 8В само када је тренутни проток 170мА (.17А). То је зато што је напон = струја к отпор. Према томе, 8В =.17А к 47 Ома. У овом сценарију, повезано отпорно оптерећење које је у серији као што је приказано на шеми такође ће допринети протоку струје. Опцијско појачало ће укључити транзистор и иста количина струје ће бити спуштена на земљу као и ранжирни отпорник.
Ако је напон фиксан, без обзира на прикључено отпорно оптерећење, проток струје ће бити исти, иначе напон на опционом појачалу неће бити исти као улазни напон.
Дакле, можемо рећи да је струја кроз терет (струја је утонула) једнака струји кроз транзистор која је такође једнака струји кроз ранжирни отпорник. Преуређивањем горње једначине, Понирање струје оптерећењем = Пад напона / отпор шанта.
Као што је претходно речено, пад напона биће исти као и улазни напон на опционом појачалу. Стога, Понирање струје од оптерећења = Улазни напон / отпор шанта.
Ако се промени улазни напон, промениће се и струја кроз терет.
Побољшања дизајна
- Ако је одвођење топлоте веће, повећајте снагу отпорника ранжирања. За одабир снаге напонског отпора може се користити Р в = И 2 Р, при чему је Р в отпорна снага, а И је максимални проток струје, а Р је вредност разводног отпорника.
- ЛМ358 има два оп-појачала у једном пакету. Осим овог, многи оптички интегрисани микроконтролери имају два оптичка појачала у једном пакету. Ако је улазни напон пренизак, можете користити друго опционо појачало за појачавање улазног напона по потреби.