Ток на веригата на помпата Howland

Обикновеният източник на ток не е идеален за променливи натоварвания, тъй като токът на натоварване също се променя в зависимост от съпротивлението на натоварването. Решението на този проблем е постоянен източник на ток като верига на помпата Howland.

В Хауланд Текущ помпа е изобретен през 1962 г. от проф Брадфорд Хауланд от Масачузетския технологичен институт. Състои се от операционен усилвател IC и балансиран резисторен мост за поддържане на постоянна стойност на тока, въпреки че натоварването, дори ако стойността на съпротивлението на товара се промени. Тук ще разберем основната работа и веригата на източника на ток Howland, като го изградим върху хардуер.

Основна схема на веригата на помпата на Howland

Сега, като прилагаме настоящия закон на Kirchhoff и закона на Ом, виждаме, че изходният ток е равен на сумата от входния ток и тока през резистора R4.

i _o = i ₁ + i ₂ i _o = (V ₁ - V _L / R ₁) + (V _A - V _L / R ₂)… (уравнение 1)

R ₁ и R ₂ с оп-усилвател се образува неинвертиращ усилвател по отношение на натоварване напрежение V на _L. По този начин получаваме

V _A = (1 + R ₄ / R ₃) V _L … (уравнение 2)

Поставете стойността на V _A от уравнение (2) в уравнение (1), i _o = (V ₁ - V _L / R ₁) + ((1 + R ₄ / R ₃) V _L - V _L / R ₂)

Сега, за решаване и поставяне на стойността на i _o = AV ₁ - V _L / R _O, Къде, A = 1 / R ₁

Следователно, оценявайки R _O от уравнението, ще получим:

R _О = R ₂ / ((R ₂ / R ₁) - (R ₄ / R ₃))

За да направим изходния ток постоянен или независим по отношение на изходното напрежение на съпротивлението на натоварване, трябва да постигнем състоянието на балансиращия мост, което е

R ₄ / R ₃ = R ₂ / R ₁

Симулация на Howland Current Pump

Веригата Howland е идеална верига за източник на ток, която поддържа постоянната на тока по отношение на промяната в съпротивлението на натоварването или напрежението в него. В по-долу симулация видео можете да видите, че стойността на ток е постоянен, независимо от R _L. Тук симулацията се изпълнява три пъти с три различни стойности на резистора на натоварване, т.е. 1k, 2k и 3k, но токът през резистора остава постоянен, независимо от стойността на резистора. Тук получаваме постоянен токов изход от 9mA във всяко състояние.

Необходим компонент

• IC с усилвател - LM741
• Резистор - (3.9k - 2 носа, 1K - 3 носа)
• Макет
• Захранване 9V
• Свързване на проводници

OP-усилвател IC LM741

Операционният усилвател LM741 е електронен усилвател с високо усилване с постоянен ток. Това е малък чип с 8 пина. IC за операционен усилвател се използва като компаратор, който сравнява двата сигнала, инвертиращия и неинвертиращия сигнал. В Op-amp IC 741 PIN2 е инвертиращ входен терминал, а PIN3 е неинвертиращ входен терминал. Изходният щифт на този IC е PIN6. Основната функция на тази интегрална схема е да извършва математическа операция в различни вериги.

Когато напрежението на неинвертиращия вход (+) е по-високо от напрежението на инвертиращия вход (-), тогава изходът на компаратора е висок. И ако напрежението на инвертиращия вход (-) е по-високо от неинвертиращия край (+), тогава изходът е LOW. В тази безжична комутационна схема LM741 се използва за осигуряване на импулс от нисък до висок часовник към IC 4017 за всеки път, когато човек прекара ръка над LDR. Научете повече за Op-amp 741 тук.

Диаграма на щифта на LM741

ПИН конфигурация на LM741

ПИН БР.	ПИН Описание
1	Нула на отместването
2	Обръщащ (-) входен терминал
3	неинвертиращ (+) входен терминал
4	захранване с отрицателно напрежение (-VCC)
5	компенсира нула
6	Щифт на изходното напрежение
7	захранване с положително напрежение (+ VCC)
8	няма връзка

Тестване на хардуера на помпата Howland

Съгласно закона на ома, увеличаването на стойността на съпротивлението на натоварване също ще промени напрежението в него. Но идеалният източник трябва да поддържа постоянно количество ток, протичащ през съпротивлението на товара. По-долу е хардуерната настройка за тестване на веригата на помпата Howland, тук захранването 9v се дава чрез RPS (регулирано захранване), но за тестване може да се използва и 9v батерия. Тук тествахме веригата с устойчивост на натоварване 2k и 3.9k и измерихме тока в товара с помощта на цифров мултиметър. Както е показано на снимките по-долу, токът остава постоянен и при двете условия.

Резисторът може също да бъде заменен с някакъв активен товар като двигател или светодиод. Пълно демонстрационно видео на Howland Current Pump е дадено по-долу.

Приложение на Howland Current Pump

По-долу има някои приложения за Howland Current Pump:

• Тестване на други устройства
• Експериментиране
• Производствен тест
• Отклоняващи диоди и транзистори
• За задаване на условия за изпитване