هاولاند دائرة مضخة التيار

المصدر الحالي البسيط ليس مثاليًا للأحمال المتغيرة حيث يتغير التيار من خلال الحمل أيضًا مع مقاومة الحمل. الحل لهذه المشكلة هو مصدر تيار ثابت مثل Howland Current Pump Circuit.

و هاولاند مضخة الحالي اخترع في عام 1962 من قبل أستاذ برادفورد هاولاند من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. يتكون من مضخم تشغيلي IC وجسر مقاوم متوازن للحفاظ على قيمة التيار الثابت على الرغم من الحمل حتى لو تغيرت قيمة مقاومة الحمل. هنا سوف نفهم العمل الأساسي والدائرة لمصدر Howland الحالي من خلال بنائه على الأجهزة.

الرسم التخطيطي لدائرة مضخة Howland الأساسية الحالية

الآن ، من خلال تطبيق قانون كيرشوف الحالي وقانون أوم ، نرى أن تيار الخرج يساوي مجموع تيار الإدخال والتيار عبر المقاوم R4.

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

R ₁ و R ₂ مع المرجع أمبير وتشكيل مكبر للصوت غير قلب فيما يتعلق تحميل الجهد V _L. وهكذا نحصل

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

ضع قيمة V _A من المعادلة (2) إلى المعادلة (1) ،

أنا _o = (V ₁ - V _L / R ₁) + ((1 + R ₄ / R ₃) V _L - V _L / R ₂)

الآن ، عند حل ووضع قيمة i _o = AV ₁ - V _L / R _O ،

حيث ، أ = 1 / ص ₁

ومن ثم ، عند تقييم R _O من المعادلة ، نحصل على:

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

لجعل تيار الإخراج ثابتًا أو مستقلاً فيما يتعلق بجهد الخرج لمقاومة الحمل ، يتعين علينا تحقيق حالة جسر التوازن ، وهو

ص ₄ / ص ₃ = ص ₂ / ص ₁

محاكاة مضخة تيار Howland

دارة Howland هي دائرة مصدر تيار مثالي تحافظ على ثابت التيار فيما يتعلق بالتغير في مقاومة الحمل أو الجهد عبرها. في أدناه الفيديو محاكاة يمكنك أن ترى أن القيمة الحالية هي ثابتة بغض النظر عن R _L. هنا ، يتم تشغيل المحاكاة ثلاث مرات بثلاث قيم مختلفة لمقاومة الحمل ، أي 1 كيلو و 2 كيلو و 3 كيلو لكن التيار عبر المقاوم يظل ثابتًا بغض النظر عن قيمة المقاوم. هنا نحصل على الناتج الحالي الثابت البالغ 9 مللي أمبير في كل حالة.

المكون مطلوب

• Op-amp IC - LM741
• المقاوم - (3.9k - 2 nos، 1K- 3 nos)
• اللوح
• 9V العرض
• توصيل الأسلاك

OP-amp IC LM741

مكبر الصوت التشغيلي LM741 هو مضخم جهد إلكتروني عالي الكسب يقترن بالتيار المستمر. إنها شريحة صغيرة بها 8 دبابيس. يتم استخدام مكبر للصوت التشغيلي IC كمقارن يقارن بين الإشارتين ، الإشارة المقلوبة وغير المقلوبة. في Op-amp IC 741 PIN2 هو طرف إدخال عكسي و PIN3 هو طرف إدخال غير مقلوب. دبوس الإخراج لهذا IC هو PIN6. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا IC في إجراء العمليات الحسابية في دوائر مختلفة.

عندما يكون الجهد عند المدخلات غير العاكسة (+) أعلى من الجهد عند عكس المدخلات (-) ، فإن ناتج المقارنة يكون مرتفعًا. وإذا كان جهد المدخل المقلوب (-) أعلى من الطرف غير المقلوب (+) ، فإن الناتج يكون منخفضًا. في دائرة التبديل اللاسلكي هذه ، يتم استخدام LM741 لتوفير نبض الساعة المنخفض إلى العالي إلى IC 4017 ، في كل مرة يمر فيها أحدهم يدويًا على LDR. تعرف على المزيد حول Op-amp 741 هنا.

مخطط دبوس LM741

تكوين الدبوس لـ LM741

رقم التعريف الشخصي.	دبوس الوصف
1	الإزاحة فارغة
2	عكس (-) المدخلات الطرفية
3	طرف إدخال غير عكسي (+)
4	إمداد الجهد السلبي (-VCC)
5	تعويض فارغ
6	خرج الجهد دبوس
7	إمداد الجهد الإيجابي (+ VCC)
8	غير متصل

اختبار أجهزة المضخة الحالية Howland

وفقًا لقانون أوم ، فإن زيادة قيمة مقاومة الحمل ستؤدي أيضًا إلى تغيير الجهد عبرها. لكن يجب أن يحافظ المصدر المثالي على كمية ثابتة من التيار المتدفق عبر مقاومة الحمل. يوجد أدناه إعداد الأجهزة لاختبار دائرة مضخة Howland الحالية ، وهنا يتم توفير مصدر الطاقة 9 فولت من خلال RPS (مزود طاقة منظم) ولكن يمكن أيضًا استخدام بطارية 9 فولت للاختبار. هنا ، قمنا باختبار الدائرة بمقاومة حمل تبلغ 2k و 3.9k ، وقمنا بقياس التيار عبر الحمل باستخدام مقياس رقمي متعدد. كما هو موضح في الصور أدناه ، يظل التيار ثابتًا في كلتا الحالتين.

يمكن أيضًا استبدال المقاوم ببعض الأحمال النشطة مثل المحرك أو LED. يتم عرض فيديو توضيحي كامل لمضخة Howland Current Pump أدناه.

تطبيق مضخة تيار Howland

فيما يلي بعض التطبيقات لمضخة Howland Current Pump:

• اختبار الأجهزة الأخرى
• التجريب
• اختبار الإنتاج
• الثنائيات المتحيزة والترانزستورات
• لضبط ظروف الاختبار