kategorier: Udvalgte artikler » Praktisk elektronik
Antal visninger: 214.227
Kommentarer til artiklen: 7
Indikatorer og signalanordninger på en justerbar zenerdiode TL431
Den integrerede TL431-stabilisator bruges hovedsageligt i strømforsyninger. Men for det kan du finde mange flere applikationer. Nogle af disse ordninger findes i denne artikel.
Denne artikel vil tale om enkle og nyttige enheder lavet ved hjælp af Chips TL431. Men i dette tilfælde skal du ikke være bange for ordet "mikrokredsløb", det har kun tre konklusioner, og udadtil ser det ud som en simpel laveffekttransistor i TO90-pakken.
Først lidt historie
Det skete så, at alle elektroniske ingeniører kender de magiske numre 431, 494. Hvad er dette?
TEXAS INSTRUMENTS var på forkant med halvlederen. Hele denne tid har hun været på førstepladsen på listen over verdensledere inden for produktion af elektroniske komponenter, hvor hun fast holder sig i top ti eller, som de siger oftere, i verdensrankingen TOP-10. Det første integrerede kredsløb blev oprettet i 1958 af Jack Kilby, en medarbejder i dette firma.
Nu producerer TI en bred vifte af mikrokredsløb, hvis navn begynder med TL- og SN-præfikserne. Disse er henholdsvis analoge og logiske (digitale) mikrokredsløb, der for evigt er gået ind i TI's historie og stadig finder bred anvendelse.
Blandt de allerførste på listen over "magiske" chips bør sandsynligvis overvejes regulerbar spændingsregulator TL431. I det trepindede tilfælde af denne mikrokredsløb er 10 transistorer skjult, og funktionen, der udføres af den, er den samme som en konventionel zenerdiode (Zener diode).
Men på grund af denne komplikation har mikrokredsløbet højere termisk stabilitet og øget hældningsegenskaber. Dets vigtigste funktion er, at med ekstern divider stabiliseringsspænding kan ændres inden for 2,5 ... 30 V. For de nyeste modeller er den nederste tærskel 1,25 V.
TL431 blev oprettet af TI-medarbejder Barney Holland i de tidlige 70'ere. Derefter var han engageret i at kopiere stabiliseringschippen fra et andet firma. Vi siger at rippe, ikke kopiere. Så Barney Holland lånte en referencespændingskilde fra den originale mikrokredsløb, og skabte på sin basis en separat mikrokredsløb til stabilisator. Først kaldte den TL430, og efter nogle forbedringer kaldte den TL431.
Siden da er der gået meget tid, og nu er der ikke en eneste computer-strømforsyning, uanset hvor den finder anvendelse. Den finder også anvendelse i næsten alle strømforsyninger med lav effekt. En af disse kilder findes nu i hvert hjem oplader til mobiltelefoner. Sådan lang levetid kan kun misundes. Figur 1 viser funktionsdiagrammet for TL431.
Figur 1. Funktionsdiagram over TL431.
Barney Holland skabte også den lige så velkendte og stadig efterspurgte TL494-chip. Dette er en PWM-controller med push-pull, på grundlag af hvilken der blev oprettet mange modeller af skiftende strømforsyninger. Derfor henviser tallet 494 også med rette til "magien".
Lad os nu gå videre til overvejelsen af forskellige designs baseret på TL431-chippen.
Indikatorer og signaler
TL431-chippen kan ikke kun bruges til det tilsigtede formål som en zenerdiode i strømforsyninger. På grundlag heraf er det muligt at oprette forskellige lysindikatorer og endda lydsignalanordninger. Ved hjælp af sådanne enheder kan du spore mange forskellige parametre.
For det første er det bare elektrisk spænding. Hvis der vises en fysisk mængde ved hjælp af sensorer i form af spænding, er det muligt at fremstille en anordning, der for eksempel overvåger vandstanden i tanken, temperatur og fugtighed, belysning eller tryk på en væske eller gas.
Overspændingsalarm
Betjeningen af en sådan signalanordning er baseret på det faktum, at når spændingen ved kontrolelektroden for zenerdioden DA1 (stift 1) er mindre end 2,5 V, lukkes zenerdioden kun en lille strøm gennem den, normalt ikke mere end 0,3 ... 0,4 mA. Men denne strøm er nok til en meget svag glød af HL1 LED. For at forhindre dette fænomen er det nok at tilslutte en modstand med en modstand på ca. 2 ... 3 KOhm parallelt med lysdioden. Overspændingsdetektor-kredsløbet er vist i figur 2.
Figur 2. Overspændingsdetektor.
Hvis spændingen ved kontrolelektroden overstiger 2,5 V, åbner zenerdioden, og HL1-LED'en lyser. den nødvendige strømbegrænsning gennem zenerdioden DA1 og LED HL1 giver modstanden R3. Den maksimale strøm for zenerdioden er 100 mA, mens den samme parameter for HL1 LED kun er 20 mA. Det er fra denne betingelse, at modstanden R3 beregnes. mere præcist kan denne modstand beregnes ved hjælp af nedenstående formel.
R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. Følgende notation bruges her: Upit - forsyningsspænding, Uhl - direkte spændingsfald på lysdioden, Uda spænding på et åbent kredsløb (normalt 2V), Ihl LED strøm (indstillet inden for 5 ... 15 mA). Glem heller ikke, at den maksimale spænding for zenerdioden TL431 kun er 36 V. Denne parameter kan heller ikke overskrides.
Alarmniveau
Spændingen ved kontrolelektroden, hvorpå LED HL1 (Uз) lyser, indstilles af skillelinjen R1, R2. divideringsparametre beregnes ved formlen:
R2 = 2,5 * R1 / (Uz - 2,5). For en mere nøjagtig justering af responstærsklen kan du installere en tuningtrim i stedet for modstanden R2 med en nominel værdi halvanden gang mere, end den viste sig i henhold til beregningen. Når tinkturen er lavet, kan den erstattes af en konstant modstand, hvis modstand er lig med modstanden for den indførte del af tuning.
Nogle gange er det nødvendigt at styre flere spændingsniveauer. I dette tilfælde kræves tre sådanne signalanordninger, som hver er konfigureret til sin egen spænding. Det er således muligt at skabe en hel linje indikatorer, en lineær skala.
For at tænde for skærmkredsløbet, der består af LED HL1 og modstand R3, kan du bruge en separat strømkilde, endda ustabiliseret. I dette tilfælde påføres den styrede spænding til terminalen på modstanden R1, som skal afbrydes fra modstanden R3. Med denne inkludering kan den kontrollerede spænding ligge i området fra tre til flere titalls volt.
Indikator for underspænding
Figur 3. Underspændingsindikator.
Forskellen mellem dette kredsløb og det foregående er, at LED'en tændes forskelligt. Denne inkludering kaldes omvendt, da LED lyser, når chippen er lukket. Hvis den kontrollerede spænding overskrider tærsklen, der er indstillet af skillelinjen R1, R2, er mikrokredsløbet åben, og strømmen strømmer gennem modstanden R3 og stifter 3 - 2 (katode - anode) i mikrokredsløbet.
På chippen er der i dette tilfælde et spændingsfald på 2 V, hvilket ikke er nok til at antænde lysdioden. For at sikre, at lysdioden ikke er garanteret, installeres to dioder i serie med den. Nogle typer lysdioder, for eksempel blå, hvide og nogle typer grøn, lyser, når spændingen overstiger 2,2 V. I dette tilfælde er hoppere fremstillet af tråd installeret i stedet for dioder VD1, VD2.
Når den overvågede spænding bliver mindre end den, der er indstillet af skillelinjen R1, R2, lukkes mikrokredsløbet, spændingen ved dens udgang vil være meget mere end 2 V, så HL1-LED'en lyser.
Hvis du kun vil kontrollere spændingsændringen, kan indikatoren samles i henhold til skemaet vist i figur 4.
Figur 4. Spændingsændringsindikator.
Denne indikator bruger en tofarvet LED HL1. Hvis den overvågede spænding overskrider tærskelværdien, lyser den røde LED, og hvis spændingen er lav, lyser den grønne.
I tilfælde, hvor spændingen er nær en forudbestemt tærskel (ca. 0,05 ... 0,1 V), slukkes begge indikatorer, da overføringsegenskaben for zenerdioden har en veldefineret hældning.
Hvis du vil overvåge ændringen i fysisk mængde, kan modstanden R2 erstattes af en sensor, der ændrer modstanden under påvirkning af miljøet. En lignende anordning er vist i figur 5.
Figur 5. Skema til overvågning af miljøparametre.
Konventionelt er der på et diagram flere sensorer vist på én gang. Hvis det bliver fototransistordet vil vise sig foto relæ. Mens belysningen er stor, er fototransistoren åben, og dens modstand er lille. Derfor er spændingen på kontrolterminalen DA1 mindre end tærsklen, hvilket betyder, at LED'en ikke tændes.
Efterhånden som belysningen aftager, øges fototransistorens modstand, hvilket fører til en stigning i spændingen ved kontrolterminalen DA1. Når denne spænding overskrider tærsklen (2,5 V), åbnes zenerdioden, og LED'en lyser.
Hvis der i stedet for en fototransistor er tilsluttet en termistor, for eksempel en MMT-serie, til enhedens indgang, opnås en temperaturindikator: når temperaturen falder, lyser LED'en.
Den samme ordning kan bruges som fugtighedsfølerfor eksempel land. For at gøre dette, i stedet for en termistor eller en fototransistor, skal elektroder af rustfrit stål tilsluttes, som i en vis afstand fra hinanden skal skyves ned i jorden. Når jorden tørrer til det niveau, der er bestemt under opsætningen, lyser LED'en.
Enhedens tærskel indstilles i alle tilfælde ved hjælp af en variabel modstand R1.
Ud over de listede lysindikatorer på TL431-chippen er det også muligt at samle en lydindikator. Et diagram af en sådan indikator er vist i figur 6.
Figur 6. Indikator for lydvæskeniveau.
For at kontrollere niveauet af en væske, såsom vand i et bad, er en sensor lavet af to rustfrie plader, som er placeret i en afstand af flere millimeter fra hinanden, forbundet til kredsløbet.
Når vand når sensoren, falder dens modstand, og chippen går ind i den lineære tilstand gennem modstande R1 R2. Derfor sker selvgenerering ved resonansfrekvensen af den piezoceramiske emitter HA1, hvor lydsignalet vil lyde.
Som emitter kan du bruge radiatoren ZP-3. enheden er forsynet med en spænding på 5 ... 12 V. Dette giver dig mulighed for at tænde for den selv fra galvaniske batterier, hvilket gør det muligt at bruge det forskellige steder, også på badeværelset.
Det største omfang af TL434-chip, selvfølgelig, strømforsyninger. Men som vi ser, er mulighederne i mikrokredsløbet ikke begrænset til dette alene.
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: