kategorier: Utvalgte artikler » Praktisk elektronikk
Antall visninger: 214,227
Kommentarer til artikkelen: 7
Indikatorer og signalanordninger på en justerbar zenerdiode TL431
Den integrerte TL431-stabilisatoren brukes hovedsakelig i strømforsyninger. Men for det kan du finne mange flere applikasjoner. Noen av disse ordningene er gitt i denne artikkelen.
Denne artikkelen vil snakke om enkle og nyttige enheter laget med Chips TL431. Men i dette tilfellet bør du ikke være redd for ordet "mikrokrets", det har bare tre konklusjoner, og utad ser det ut som en enkel laveffekttransistor i TO90-pakken.
Først litt historie
Det hendte at alle elektroniske ingeniører kjenner til magiske nummer 431, 494. Hva er dette?
TEXAS INSTRUMENTS var i forkant av halvledertiden. Hele denne tiden har hun vært i utgangspunktet på listen over verdensledere innen produksjon av elektroniske komponenter, og holder seg fast i topp ti eller, som de sier oftere, i verdensrangeringen TOP-10. Den første integrerte kretsen ble opprettet i 1958 av Jack Kilby, en ansatt i dette selskapet.
Nå produserer TI et bredt utvalg av mikrokretser, hvis navn begynner med TL- og SN-prefikset. Dette er henholdsvis analoge og logiske (digitale) mikrokretser, som for alltid har gått inn i TIs historie og fremdeles finner bred anvendelse.
Blant de aller første på listen over "magiske" brikker bør antagelig vurderes regulerbar spenningsregulator TL431. I det trepinnede tilfellet av denne mikrokretsen er 10 transistorer skjult, og funksjonen som utføres av den er den samme som en konvensjonell zener-diode (Zener diode).
Men på grunn av denne komplikasjonen har mikrokretsen høyere termisk stabilitet og økte skråningsegenskaper. Hovedtrekket er det med ekstern skillelinje stabiliseringsspenning kan endres innen 2,5 ... 30 V. For de nyeste modellene er den nedre terskelen 1,25 V.
TL431 ble opprettet av TI-ansatt Barney Holland på begynnelsen av syttitallet. Da var han engasjert i å kopiere stabilisatorbrikken til et annet selskap. Vi vil si å rippe, ikke kopiere. Så Barney Holland lånte en referansespenningskilde fra den opprinnelige mikrokretsen, og laget på sin basis en egen stabilisatormikrokrets. Først ble det kalt TL430, og etter noen forbedringer ble det kalt TL431.
Siden den gang har det gått mye tid, og nå er det ikke en eneste datamaskin strømforsyning, uansett hvor den finner anvendelse. Den finner også anvendelse i nesten alle svakstrømforsyninger med lite strøm. En av disse kildene er nå i hvert hjem, er lader for mobiltelefoner. Slik levetid kan bare misunnes. Figur 1 viser funksjonsdiagrammet til TL431.
Figur 1. Funksjonsdiagram for TL431.
Barney Holland opprettet også den ikke mindre berømte og fremdeles etterspurte TL494-brikken. Dette er en push-pull PWM-kontroller, på grunnlag av hvilken mange modeller for vekslende strømforsyninger ble opprettet. Derfor refererer tallet 494 også med rette til "magien".
La oss nå gå videre til vurderingen av forskjellige design basert på TL431-brikken.
Indikatorer og signaler
TL431-brikken kan ikke bare brukes til sitt tiltenkte formål som en zenerdiode i strømforsyninger. På grunnlag av dette er det mulig å lage forskjellige lysindikatorer og til og med lydsignalanordninger. Ved å bruke slike enheter kan du spore mange forskjellige parametere.
For det første er det bare elektrisk spenning. Hvis noen fysiske mengder ved hjelp av sensorer blir presentert i form av spenning, er det mulig å lage et apparat som overvåker for eksempel vannstanden i tanken, temperatur og fuktighet, belysning eller trykk på en væske eller gass.
Overspenningsalarm
Driften av en slik signalanordning er basert på det faktum at når spenningen ved kontrollelektroden til zenerdioden DA1 (pinne 1) er mindre enn 2,5 V, lukkes zenerdioden, bare en liten strøm strømmer gjennom den, vanligvis ikke mer enn 0,3 ... 0,4 mA. Men denne strømmen er nok for en veldig svak lys av HL1 LED. For å forhindre dette fenomenet er det nok å koble en motstand med en motstand på ca. 2 ... 3 KOhm parallelt med lysdioden. Overspenningsdetektorkretsen er vist i figur 2.
Figur 2. Overspenningsdetektor.
Hvis spenningen på kontrollelektroden overstiger 2,5 V, vil zenerdioden åpne og HL1-LED lyser. den nødvendige strømbegrensningen gjennom zenerdioden DA1 og LED HL1 gir motstanden R3. Maksimal strøm for zenerdioden er 100 mA, mens den samme parameteren for HL1 LED bare er 20 mA. Det er fra denne tilstanden at motstanden til R3 blir beregnet. mer presist, denne motstanden kan beregnes ved å bruke formelen nedenfor.
R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. Følgende notasjon brukes her: Upit - forsyningsspenning, Uhl - direkte spenningsfall på LED, Uda spenning på en åpen krets (vanligvis 2V), Ihl LED strøm (satt innen 5 ... 15 mA). Ikke glem at maksimal spenning for zenerdioden TL431 bare er 36 V. Denne parameteren kan heller ikke overskrides.
Alarmnivå
Spenningen ved kontrollelektroden som LED HL1 (Uз) lyser på, er innstilt av deleren R1, R2. skillelinjeparametere blir beregnet med formelen:
R2 = 2,5 * R1 / (Uz - 2,5). For en mer presis justering av responsterskelen, kan du installere en innstillingstrim i stedet for motstanden R2, med en nominell verdi på halvannen gang mer enn det som ble beregnet. Etter at tinkturen er laget, kan den erstattes av en konstant motstand, hvis motstand er lik motstanden til den innførte delen av innstillingen.
Noen ganger er det nødvendig å kontrollere flere spenningsnivåer. I dette tilfellet vil tre slike signalanordninger være nødvendige, som hver er konfigurert for sin egen spenning. Dermed er det mulig å lage en hel linje indikatorer, en lineær skala.
For å drive skjermkretsen, bestående av LED HL1 og motstand R3, kan du bruke en separat strømkilde, til og med ustabilisert. I dette tilfellet blir den kontrollerte spenningen tilført terminalen til motstanden R1, som skal kobles fra motstanden R3. Med denne inkluderingen kan den kontrollerte spenningen variere fra tre til flere titalls volt.
Underspenningsindikator
Figur 3. Underspenningsindikator.
Forskjellen mellom denne kretsen og den forrige er at lysdioden slås på annerledes. Denne inkluderingen kalles invers, siden LED lyser når brikken er lukket. Hvis den kontrollerte spenningen overskrider terskelen som er satt av skillelinjen R1, R2, er mikrosirkulasjonen åpen, og strømmen strømmer gjennom motstanden R3 og pinnene 3 - 2 (katode - anode) til mikrokretsen.
På brikken i dette tilfellet er det et spenningsfall på 2 V, som ikke er nok til å tenne LED. For å sikre at lysdioden ikke blir garantert, installeres to dioder i serie med den. Noen typer lysdioder, for eksempel blå, hvite og noen typer grønne, lyser når spenningen overstiger 2,2 V. I dette tilfellet er hoppere laget av ledning installert i stedet for dioder VD1, VD2.
Når den overvåkede spenningen blir mindre enn den som er satt av skillelinjen R1, R2, lukkes mikrokretsen, spenningen ved utgangen vil være mye mer enn 2 V, så HL1-LED-en vil lyse.
Hvis du bare vil kontrollere spenningsendringen, kan indikatoren settes sammen i henhold til skjemaet vist i figur 4.
Figur 4. Indikator for spenningsendring.
Denne indikatoren bruker en tofarget LED HL1. Hvis den overvåkede spenningen overstiger terskelverdien, lyser den røde LED-en, og hvis spenningen er lav, lyser den grønne.
I tilfelle når spenningen er i nærheten av en forhåndsbestemt terskel (omtrent 0,05 ... 0,1 V), slukkes begge indikatorene, siden overføringskarakteristikken til zenerdioden har en veldefinert skråning.
Hvis du vil overvåke endringen i fysisk mengde, kan motstanden R2 erstattes av en sensor som endrer motstanden under påvirkning av omgivelsene. En lignende enhet er vist på figur 5.
Figur 5. Skjema for overvåking av miljøparametere.
Konvensjonelt er det på ett diagram vist flere sensorer samtidig. Hvis det blir fototransistordet vil vise seg foto stafett. Mens belysningen er stor, er fototransistor åpen, og dens motstand er liten. Derfor er spenningen på kontrollterminalen DA1 mindre enn terskelen; som et resultat lyser ikke LED.
Når belysningen synker, øker fototransistorens motstand, noe som fører til en økning i spenningen ved kontrollterminalen DA1. Når denne spenningen overskrider terskelen (2,5 V), åpnes zenerdioden og LED-en lyser.
Hvis, i stedet for en fototransistor, en termistor, for eksempel en MMT-serie, er koblet til inngangen til enheten, oppnås en temperaturindikator: når temperaturen synker, lyser LED.
Den samme ordningen kan brukes som fuktighetssensorfor eksempel land. For å gjøre dette, i stedet for en termistor eller en fototransistor, bør elektroder av rustfritt stål kobles til, som på en viss avstand fra hverandre skal skyves ned i bakken. Når jorden tørker til det nivået som er bestemt under oppsettet, lyser LED-en.
Terskelen til enheten er i alle tilfeller satt med en variabel motstand R1.
I tillegg til de listede lysindikatorene på TL431-brikken, er det også mulig å sette sammen en lydindikator. Et diagram av en slik indikator er vist på figur 6.
Figur 6. Væskenivåindikator for lyd.
For å kontrollere nivået av en væske, for eksempel vann i et bad, er en sensor laget av to rustfrie plater, som er plassert i en avstand på flere millimeter fra hverandre, koblet til kretsen.
Når vann når sensoren, reduseres motstanden, og brikken går inn i den lineære modus gjennom motstandene R1 R2. Derfor skjer selvgenerering ved resonansfrekvensen til den piezoceramiske senderen HA1, hvor lydsignalet vil lyde.
Som emitter kan du bruke radiatoren ZP-3. enheten drives fra en spenning på 5 ... 12 V. Dette lar deg strømforsyning til og med fra galvaniske batterier, noe som gjør det mulig å bruke den på forskjellige steder, inkludert på badet.
Hovedomfanget av TL434-brikken, selvfølgelig, strømforsyninger. Men som vi ser er ikke mulighetene til mikrokretsen begrenset til dette alene.
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: