فئات: مقالات مميزة » إلكترونيات عملية
مرات المشاهدة: 214،227
تعليقات على المقال: 7
المؤشرات وأجهزة الإشارات على الصمام الثنائي زينر TL431
يستخدم مثبت TL431 المدمج بشكل أساسي في إمدادات الطاقة. ومع ذلك ، لأنه يمكنك العثور على العديد من التطبيقات. يتم توفير بعض هذه المخططات في هذه المقالة.
هذه المادة سوف نتحدث عن الأجهزة البسيطة والمفيدة التي تستخدم رقائق TL431. لكن في هذه الحالة ، لا ينبغي أن تخاف من كلمة "الدائرة المصغرة" ، فهي تحتوي على ثلاثة استنتاجات فقط ، ويبدو ظاهريًا أنها ترانزستور بسيط منخفض الطاقة في حزمة TO90.
أولا قليلا من التاريخ
لقد حدث أن يعرف جميع المهندسين الإلكترونيين الأرقام السحرية 431 ، 494. ما هذا؟
كانت أدوات تكساس في طليعة عصر أشباه الموصلات. طوال هذا الوقت ، كانت في المرتبة الأولى في قائمة رواد العالم في إنتاج المكونات الإلكترونية ، حيث احتفظت بحزم في المراكز العشرة الأولى أو ، كما يقولون في كثير من الأحيان ، في أعلى 10 تصنيف عالمي. تم إنشاء أول دائرة متكاملة في عام 1958 من قبل جاك كيلبي ، موظف في هذه الشركة.
تصدر TI الآن مجموعة كبيرة من الرقائق ، يبدأ اسمها ببادئات TL و SN. هذه ، على التوالي ، دوائر متناظرة ومنطقية (رقمية) ، والتي دخلت إلى الأبد تاريخ TI وما زالت تجد تطبيقًا واسعًا.
من بين الأول في قائمة "السحر" رقائق ربما ينبغي النظر فيها قابل للتعديل الجهد المنظم TL431. في العلبة ذات الثلاثة سنون لهذه الدائرة الصغيرة ، يتم إخفاء 10 الترانزستورات ، والوظيفة التي تؤديها هي نفس الصمام الثنائي التقليدي زينر (الصمام الثنائي زينر).
ولكن بسبب هذه المضاعفات ، فإن الدائرة الدقيقة لها ثبات حراري أعلى وخصائص انحدار أعلى. الميزة الرئيسية هي أنه مع الفاصل الخارجي يمكن تغيير جهد التثبيت خلال 2.5 ... 30 V. لأحدث الموديلات ، العتبة الدنيا هي 1.25 V.
تم إنشاء TL431 بواسطة موظف TI Barney Holland في أوائل السبعينيات. ثم كان يعمل في نسخ شريحة استقرار شركة أخرى. كنا نقول التمزيق ، وليس النسخ. لذا اقترضت بارني هولاند مصدر الجهد المرجعي من الدائرة الصغرية الأصلية ، واستحدثت على أساسها دائرة كهربائية مثبتة منفصلة. في البداية كان يطلق عليه TL430 ، وبعد بعض التحسينات كان يطلق عليه TL431.
منذ ذلك الحين ، مر الكثير من الوقت ، والآن لا يوجد مصدر طاقة واحد للكمبيوتر ، أينما وجد التطبيق. كما يجد التطبيق في جميع إمدادات الطاقة التبديل منخفضة الطاقة تقريبا. واحد من هذه المصادر هو الآن في كل منزل ، هو شاحن للهواتف المحمولة. مثل هذا العمر لا يمكن إلا أن يكون حسد. يوضح الشكل 1 المخطط الوظيفي لل TL431.
الشكل 1. مخطط وظيفي ل TL431.
بارني هولندا أيضا خلق رقاقة TL494 لا تقل شهرة ولا تزال في الطلب. إنها وحدة تحكم PWM بنظام الدفع والشد ، تم على أساسها إنشاء العديد من طرز تبديل إمدادات الطاقة. لذلك ، يشير الرقم 494 أيضًا بحق إلى "السحر".
الآن دعنا ننتقل إلى النظر في مختلف التصميمات القائمة على شريحة TL431.
المؤشرات والإشارات
لا يمكن استخدام رقاقة TL431 للغرض المقصود منها كصمام ثنائي زينر في مزودات الطاقة. على أساسها ، من الممكن إنشاء مؤشرات ضوئية مختلفة وحتى أجهزة الإشارة الصوتية. باستخدام هذه الأجهزة ، يمكنك تتبع العديد من المعلمات المختلفة.
بادئ ذي بدء ، إنه مجرد جهد كهربائي. إذا تم تقديم أي كمية مادية بمساعدة المستشعرات في شكل جهد ، عندئذٍ يمكن عمل جهاز يراقب ، على سبيل المثال ، مستوى الماء في الخزان ودرجة الحرارة والرطوبة والإضاءة أو ضغط السائل أو الغاز.
أكثر من إنذار الجهد
يعتمد تشغيل جهاز الإشارة هذا على حقيقة أنه عندما يكون الجهد عند قطب التحكم في الصمام الثنائي zener DA1 (دبوس 1) أقل من 2.5 فولت ، يتم إغلاق الصمام الثنائي زينر ، ويتدفق فقط تيار صغير من خلاله ، وعادة ما لا يزيد عن 0.3 ... 0.4 مللي أمبير. لكن هذا التيار يكفي لتوهج ضعيف للغاية في HL1 LED. لمنع هذه الظاهرة ، يكفي توصيل المقاوم بمقاومة حوالي 2 ... 3 كيلو أوم بالتوازي مع الصمام. يظهر دائرة كاشف الجهد الزائد في الشكل 2.
الشكل 2. الكشف عن الجهد الزائد.
إذا تجاوز الجهد في قطب التحكم 2.5 فولت ، سيتم فتح الصمام الثنائي زينر وسوف تضيء HL1 LED. يوفر الحد الحالي اللازم من خلال الصمام الثنائي zener و LED HL1 المقاوم R3. الحد الأقصى الحالي للديود زينر هو 100 مللي أمبير ، في حين أن نفس المعلمة ل HL1 LED ليست سوى 20 مللي أمبير. من هذه الحالة يتم حساب مقاومة المقاوم R3. بتعبير أدق ، يمكن حساب هذه المقاومة باستخدام الصيغة أدناه.
R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. يتم استخدام التدوين التالي هنا: الجهد الكهربائي للتيار الكهربائي (Upit) - الجهد الكهربائي (Uhl) - انخفاض الجهد المباشر على LED ، الجهد الكهربائي Uda على دائرة مفتوحة (عادةً ما تكون 2V) ، تيار Ihl LED (مضبوط ضمن 5 ... 15 مللي أمبير). أيضًا ، لا تنسَ أن الحد الأقصى للجهد لثنائي زينر TL431 هو 36 فولت فقط. لا يمكن تجاوز هذه المعلمة أيضًا.
مستوى الإنذار
يتم تعيين الجهد في القطب التحكم ، حيث تضيء LED HL1 (Uз) ، من قبل الفاصل R1 ، R2. يتم حساب المعلمات مقسم بواسطة الصيغة:
R2 = 2.5 * R1 / (Uz - 2.5). للحصول على ضبط أكثر دقة لعتبة الاستجابة ، يمكنك تثبيت قطع توليف بدلاً من المقاوم R2 ، بقيمة رمزية تزيد بمقدار مرة ونصف عن ما تم حسابه. بعد صناعة الصبغة ، يمكن استبدالها بمقاوم ثابت ، مقاومته مساوية لمقاومة الجزء المدخل من التوليف.
في بعض الأحيان يكون هناك حاجة للسيطرة على عدة مستويات الجهد. في هذه الحالة ، ستكون هناك حاجة إلى ثلاثة أجهزة إشارة من هذا القبيل ، تم تكوين كل منها لجهدها الخاص. وبالتالي ، من الممكن إنشاء مجموعة كاملة من المؤشرات ، مقياس خطي.
لتشغيل دائرة العرض ، التي تتكون من LED HL1 والمقاوم R3 ، يمكنك استخدام مصدر طاقة منفصل ، حتى غير مستقر. في هذه الحالة ، يتم تطبيق الجهد المتحكم به على الطرف العلوي للمقاوم R1 ، والذي يجب فصله عن المقاوم R3. مع هذا التضمين ، يمكن أن يتراوح الجهد المتحكم فيه من ثلاثة إلى عدة عشرات من فولت.
مؤشر الجهد المنخفض
الشكل 3. مؤشر الجهد المنخفض.
الفرق بين هذه الدائرة والدائرة السابقة هو أن الصمام قيد التشغيل بشكل مختلف. يسمى هذا التضمين معكوسًا ، حيث أن مصباح LED يضيء عندما تكون الرقاقة مغلقة. إذا تجاوز الجهد المتحكم فيه العتبة التي حددها الفاصل R1 ، R2 ، فإن الدائرة الدقيقة مفتوحة ، ويتدفق التيار عبر المقاوم R3 والدبابيس 3 - 2 (الكاثود - الأنود) من الدائرة الدقيقة.
على الشريحة في هذه الحالة ، يوجد انخفاض في الجهد بمقدار 2 فولت ، وهو ما لا يكفي لإشعال الصمام. للتأكد من أن مصباح LED غير مضمون للإضاءة ، يتم تثبيت ثنائيين في سلسلة بهما. تضيء بعض أنواع مصابيح LED ، على سبيل المثال الأزرق والأبيض وبعض أنواع المصابيح الخضراء عندما يتجاوز الجهد 2.2 فولت. في هذه الحالة ، يتم تثبيت وصلات عاكسة مصنوعة من الأسلاك بدلاً من الثنائيات VD1 و VD2.
عندما يصبح الجهد الكهربي الذي يتم مراقبته أقل من ذلك الذي حدده الفاصل R1 ، R2 ، يتم إغلاق الدائرة الدقيقة ، فإن الجهد الناتج يكون أكثر من 2 فولت ، وبالتالي فإن مصباح HL1 LED سيضيء.
إذا كنت تريد التحكم في تغيير الجهد فقط ، يمكن تجميع المؤشر وفقًا للمخطط الموضح في الشكل 4.
الشكل 4. مؤشر تغيير الجهد.
يستخدم هذا المؤشر مصباح HL1 بلونين. إذا تجاوز الجهد الكهربائي المرصود قيمة العتبة ، يضيء مؤشر LED الأحمر ، وإذا كان الجهد منخفضًا ، فسيتم تشغيل الضوء الأخضر.
في الحالة التي يكون فيها الجهد بالقرب من عتبة محددة سلفًا (حوالي 0.05 ... 0.1 فولت) ، يتم إطفاء كلا المؤشرين ، نظرًا لأن خاصية النقل في الصمام الثنائي زينر لها ميل محدد جيدًا.
إذا كنت ترغب في مراقبة أي تغيير في أي كمية مادية ، فيمكن استبدال المقاوم R2 بمستشعر يغير المقاومة تحت تأثير البيئة. يظهر جهاز مماثل في الشكل 5.
الشكل 5. مخطط لرصد المعايير البيئية.
تقليديا ، على الرسم البياني واحد وتظهر عدة أجهزة استشعار في وقت واحد. إذا كان سيكون الترانزستورالضوئيسوف تتحول تتابع الصورة. في حين أن الإضاءة كبيرة ، فإن الترانزستور الضوئي مفتوح ، ومقاومته صغيرة. وبالتالي ، فإن الجهد في محطة التحكم DA1 أقل من العتبة ؛ ونتيجة لذلك ، لا يضيء المصباح.
مع انخفاض الإضاءة ، تزداد مقاومة الترانزستور الضوئي ، مما يؤدي إلى زيادة الجهد في محطة التحكم DA1. عندما يتجاوز هذا الجهد العتبة (2.5 فولت) ، يتم فتح الصمام الثنائي زينر ويضيء مؤشر LED.
إذا كان الثرمستور ، بدلاً من الترانزستور الضوئي ، على سبيل المثال ، سلسلة MMT ، متصلاً بإدخال الجهاز ، يتم الحصول على مؤشر درجة الحرارة: عندما تنخفض درجة الحرارة ، سوف يضيء مؤشر LED.
ويمكن استخدام نفس المخطط جهاز استشعار الرطوبة، على سبيل المثال ، الأرض. للقيام بذلك ، بدلاً من الثرمستور أو الترانزستور الضوئي ، يجب توصيل أقطاب الفولاذ المقاوم للصدأ ، والتي على مسافة ما من بعضها البعض يجب أن تندفع إلى الأرض. عندما تجف الأرض إلى المستوى المحدد أثناء الإعداد ، سوف تضيء LED.
يتم تعيين عتبة الجهاز في جميع الحالات باستخدام المقاوم المتغير R1.
بالإضافة إلى مؤشرات الإضاءة المدرجة على رقاقة TL431 ، من الممكن أيضًا تجميع مؤشر صوت. يظهر الرسم البياني لمثل هذا المؤشر في الشكل 6.
الشكل 6. الصوت مؤشر مستوى السائل.
للتحكم في مستوى السائل ، مثل الماء في الحمام ، يتم توصيل حساس من لوحين مقاوم للصدأ ، والذي يقع على مسافة عدة ملليمترات من بعضها البعض ، إلى الدائرة.
عندما يصل الماء إلى المستشعر ، تقل مقاومته وتدخل الشريحة في الوضع الخطي من خلال المقاومات R1 R2. لذلك ، يحدث التوليد الذاتي عند تردد الرنين الخاص بالبعث التجويفي HA1 ، والذي ستصدر عنده إشارة الصوت.
كما باعث ، يمكنك استخدام المبرد ZP-3. الجهاز مزود بجهد 5 فولت ... 12 فولت. هذا يتيح لك تشغيله حتى من البطاريات الكلفانية ، مما يجعل من الممكن استخدامه في أماكن مختلفة ، بما في ذلك في الحمام.
النطاق الرئيسي لرقاقة TL434 ، بالطبع ، مزودات الطاقة. ولكن ، كما نرى ، لا تقتصر قدرات الدائرة الصغرية على ذلك وحده.
بوريس الأديشين
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: