kategória: Najlepšie články » Praktická elektronika
Počet zobrazení: 214 227
Komentáre k článku: 7
Indikátory a signalizačné zariadenia na nastaviteľnej zenerovej dióde TL431
Integrovaný stabilizátor TL431 sa používa hlavne v napájacích zdrojoch. Avšak, pre to nájdete oveľa viac aplikácií. Niektoré z týchto schém sú uvedené v tomto článku.
Tento článok sa bude zaoberať jednoduchými a užitočnými zariadeniami používanými pri používaní Čipy TL431, Ale v tomto prípade by ste sa nemali báť slova „mikroobvod“, má iba tri závery a navonok to vyzerá ako jednoduchý tranzistor s nízkym výkonom v balíku TO90.
Najprv trochu histórie
Stalo sa tak, že všetci elektronickí inžinieri poznajú magické čísla 431, 494. Čo je to?
TEXAS INSTRUMENTS bol v popredí polovodičovej éry. Celú dobu bola na prvom mieste v zozname svetových lídrov vo výrobe elektronických komponentov, pevne sa držala v prvej desiatke alebo, ako sa hovorí častejšie, vo svetovom rebríčku TOP-10. Prvý integrovaný obvod bol vytvorený už v roku 1958 zamestnancom tejto spoločnosti Jack Kilby.
Teraz TI vyrába širokú škálu mikroobvodov, ktorých názov začína predponami TL a SN. Sú to analogické a logické (digitálne) mikroobvody, ktoré navždy vstúpili do histórie TI a stále nachádzajú široké uplatnenie.
Medzi prvé v zozname „magických“ čipov by sa pravdepodobne malo uvažovať nastaviteľný regulátor napätia TL431, V prípade troch kolíkov tohto mikroobvodu je skrytých 10 tranzistorov a funkcia, ktorú vykonáva, je rovnaká ako konvenčná zenerova dióda (Zenerova dióda).
Ale v dôsledku tejto komplikácie má mikroobvod vyššiu tepelnú stabilitu a zvýšené charakteristiky svahu. Jeho hlavnou vlastnosťou je, že s vonkajší delič stabilizačné napätie je možné meniť v rozsahu 2,5 ... 30 V. V prípade najnovších modelov je dolný prah 1,25 V.
TL431 bol vytvorený zamestnancom TI Barney Hollandom začiatkom sedemdesiatych rokov. Potom sa zaoberal kopírovaním stabilizačného čipu inej spoločnosti. Povedali by sme ripovanie, nie kopírovanie. Barney Holland si preto požičal zdroj referenčného napätia z pôvodného mikroobvodu a na jeho základe vytvoril samostatný stabilizátorový mikroobvod. Spočiatku sa to volalo TL430 a po niekoľkých vylepšeniach sa to volalo TL431.
Odvtedy ubehlo veľa času a teraz nie je k dispozícii jediný počítačový zdroj napájania, kdekoľvek to nájde. Taktiež nájde uplatnenie v takmer všetkých nízkonapäťových spínacích zdrojoch. Jeden z týchto zdrojov je teraz v každej domácnosti nabíjačka pre mobilné telefóny. Takáto dlhovekosť sa dá len závidieť. Obrázok 1 zobrazuje funkčnú schému TL431.
Obrázok 1. Funkčný diagram TL431.
Barney Holland tiež vytvoril nemenej slávny a stále žiadaný čip TL494. Jedná sa o riadený PWM regulátor, na základe ktorého bolo vytvorených veľa modelov spínaných zdrojov energie. Číslo 494 preto správne odkazuje aj na „mágiu“.
Teraz prejdime k úvahám o rôznych dizajnoch založených na čipe TL431.
Ukazovatele a signalizátory
Čip TL431 sa môže používať nielen na určený účel ako zenerova dióda v napájacích zdrojoch. Na jeho základe je možné vytvoriť rôzne svetelné indikátory a dokonca aj zvukové signalizačné zariadenia. Pomocou takýchto zariadení môžete sledovať mnoho rôznych parametrov.
V prvom rade je to iba elektrické napätie. Ak je prítomná nejaká fyzikálna veličina pomocou senzorov vo forme napätia, je možné vyrobiť zariadenie, ktoré napríklad monitoruje hladinu vody v nádrži, teplotu a vlhkosť, osvetlenie alebo tlak kvapaliny alebo plynu.
Alarm prepätia
Činnosť takého signalizačného zariadenia je založená na skutočnosti, že keď je napätie na regulačnej elektróde zenerovej diódy DA1 (pin 1) menšie ako 2,5 V, zenerova dióda je uzavretá, prúdi cez ňu iba malý prúd, zvyčajne nie viac ako 0,3 ... 0,4 mA. Tento prúd však postačuje na veľmi slabú žiaru LED HL1. Aby sa tomuto javu zabránilo, stačí k LED zapojiť odpor s odporom približne 2 ... 3 KOhm. Obvody detektorov prepätia sú znázornené na obrázku 2.
Obrázok 2. Detektor prepätia.
Ak napätie na regulačnej elektróde presiahne 2,5 V, zenerova dióda sa otvorí a rozsvieti sa LED dióda HL1. nevyhnutné obmedzenie prúdu cez Zenerovu diódu DA1 a LED HL1 poskytuje odpor R3. Maximálny prúd zenerovej diódy je 100 mA, zatiaľ čo rovnaký parameter pre HL1 LED je iba 20 mA. Z tohto stavu sa vypočíta odpor rezistora R3. presnejšie, tento odpor sa môže vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca.
R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. Tu sa používa nasledujúci zápis: Upit - napájacie napätie, Uhl - priamy pokles napätia na LED, Uda napätie na otvorenom obvode (obvykle 2V), Ihl prúd LED (nastavený do 5 ... 15 mA). Nezabudnite tiež, že maximálne napätie pre Zenerovu diódu TL431 je iba 36 V. Tento parameter tiež nemôže byť prekročený.
Úroveň alarmu
Napätie na riadiacej elektróde, na ktorej sa rozsvieti LED HL1 (Uз), sa nastavuje deličom R1, R2. parametre deliča sa vypočítajú podľa vzorca:
R2 = 2,5 * R1 / (Uz - 2,5). Na presnejšie nastavenie prahu odozvy môžete namiesto rezistora R2 nainštalovať vylad'ovaciu úpravu s nominálnou hodnotou jeden a polkrát vyššou, ako sa ukázalo podľa výpočtu. Po vytvorení tinktúry ju možno nahradiť konštantným odporom, ktorého odpor sa rovná odporu zavedenej časti ladenia.
Niekedy je potrebné riadiť niekoľko úrovní napätia. V tomto prípade budú potrebné tri také signalizačné zariadenia, z ktorých každé je nakonfigurované pre svoje vlastné napätie. Takto je možné vytvoriť celý rad ukazovateľov, lineárnu stupnicu.
Na napájanie obvodu displeja, ktorý pozostáva z LED HL1 a rezistora R3, môžete použiť samostatný zdroj energie, dokonca nestabilizovaný. V tomto prípade je riadené napätie privedené na svorku rezistora R1, ktorá by mala byť odpojená od rezistora R3. Pri tomto zahrnutí sa môže kontrolované napätie pohybovať od troch do niekoľkých desiatok voltov.
Ukazovateľ podpätia
Obrázok 3. Indikátor podpätia.
Rozdiel medzi týmto obvodom a predchádzajúcim obvodom spočíva v tom, že LED dióda sa zapína inak. Toto zaradenie sa nazýva inverzné, pretože LED dióda sa rozsvieti, keď je čip uzavretý. Ak riadené napätie prekročí prahovú hodnotu nastavenú deličom R1, R2, mikroobvod je otvorený a prúd preteká cez odpor R3 a kolíky 3 - 2 (katóda - anóda) mikroobvodu.
Na čipe je v tomto prípade úbytok napätia 2 V, čo nestačí na zapálenie LED. Aby sa zaručilo, že LED dióda nebude svietiť, sú v sérii nainštalované dve diódy. Niektoré typy LED, napríklad modrá, biela a niektoré druhy zelených, sa rozsvietia, keď napätie prekročí 2,2 V. V tomto prípade sa namiesto diód VD1, VD2 inštalujú prepojky vyrobené z drôtu.
Keď monitorované napätie klesne pod napätie stanovené deličom R1, R2, mikroobvod sa uzavrie, napätie na jeho výstupe bude oveľa väčšie ako 2 V, takže sa rozsvieti LED HL1.
Ak chcete riadiť iba zmenu napätia, indikátor môžete zostaviť podľa schémy znázornenej na obrázku 4.
Obrázok 4. Indikátor zmeny napätia.
Tento indikátor používa dvojfarebnú LED HL1. Ak monitorované napätie prekročí prahovú hodnotu, rozsvieti sa červená LED dióda a ak je napätie nízke, zelená sa rozsvieti.
V prípade, že napätie je blízko vopred stanoveného prahu (približne 0,05 ... 0,1 V), oba indikátory zhasnú, pretože prenosová charakteristika zenerovej diódy má dobre definovaný sklon.
Ak chcete monitorovať zmenu fyzikálnej veličiny, potom je možné rezistor R2 nahradiť snímačom, ktorý mení odpor pod vplyvom prostredia. Podobné zariadenie je znázornené na obr.
Obrázok 5. Schéma monitorovania parametrov prostredia.
Obvykle sú na jednom diagrame znázornené viaceré senzory naraz. Ak bude fototranzistordopadne to foto relé, Keď je osvetlenie veľké, fototranzistor je otvorený a jeho odpor je malý. Preto je napätie na riadiacom termináli DA1 nižšie ako prahová hodnota, v dôsledku toho LED nesvieti.
Keď sa osvetlenie znižuje, odpor fototranzistora sa zvyšuje, čo vedie k zvýšeniu napätia na riadiacej svorke DA1. Ak toto napätie prekročí prahovú hodnotu (2,5 V), zenerova dióda sa otvorí a LED sa rozsvieti.
Ak je namiesto vstupu fototranzistora k vstupu zariadenia pripojený termistor, napríklad séria MMT, získa sa indikátor teploty: keď teplota klesne, rozsvieti sa LED.
Rovnakú schému je možné použiť ako snímač vlhkostinapríklad pôda. Na tento účel by sa namiesto termistora alebo fototranzistora mali pripojiť elektródy z nehrdzavejúcej ocele, ktoré by sa mali v určitej vzdialenosti od seba vrhnúť do zeme. Keď zaschne zem na úroveň stanovenú počas nastavovania, LED sa rozsvieti.
Prahová hodnota zariadenia sa vo všetkých prípadoch nastavuje pomocou variabilného odporu R1.
Okrem uvedených svetelných indikátorov na čipe TL431 je tiež možné zostaviť zvukový indikátor. Schéma takého ukazovateľa je znázornená na obr.
Obrázok 6. Indikátor hladiny akustickej kvapaliny.
Na reguláciu hladiny kvapaliny, ako je voda v kúpeli, je k obvodu pripojený snímač z dvoch nehrdzavejúcich dosiek, ktoré sú umiestnené vo vzdialenosti niekoľkých milimetrov od seba.
Keď voda dosiahne snímač, jeho odpor klesá a čip vstupuje do lineárneho režimu cez odpory R1 R2. Preto k vlastnej generácii dochádza pri rezonančnej frekvencii piezokeramického žiariča HA1, pri ktorej bude znieť zvukový signál.
Ako žiarič môžete použiť žiarič ZP-3. Prístroj je napájaný napätím 5 ... 12 V. To vám umožňuje napájať ho dokonca aj z galvanických batérií, čo umožňuje jeho použitie na rôznych miestach, vrátane kúpeľní.
Hlavným rozsahom čipu TL434 sú samozrejme napájacie zdroje. Ako však vidíme, schopnosti mikroobvodu sa neobmedzujú len na toto.
Boris Aladyshkin
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: