Howland nåværende pumpekrets

Den enkle strømkilden er ikke perfekt for variabel belastning, siden strømgjennomgangen også endres med lastmotstanden. Løsningen på dette problemet er en konstant strømkilde som Howland Current Pump Circuit.

Den Howland Nåværende Pump ble oppfunnet i 1962 av professor Bradford Howland fra MIT. Den består av en driftsforsterker IC og en balansert motstandsbro for å opprettholde den konstante strømverdien selv om belastningen selv om verdien av lastmotstanden endres. Her vil vi forstå det grunnleggende arbeidet og kretsen til Howland Current Source ved å bygge den på maskinvare.

Grunnleggende Howland-strømkretsdiagram

Nå, ved å anvende Kirchhoffs gjeldende lov og Ohms lov, ser vi at utgangsstrømmen er lik summen av inngangsstrømmen og strømmen gjennom motstanden R4.

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

R ₁ og R ₂ sammen med op-amp er dannet en ikke-inverterende forsterker med hensyn til lastspenningen V _L. Dermed får vi

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

Sett verdien av V _A fra ligning (2) til ligning (1), i _o = (V ₁ - V _L / R ₁) + ((1 + R ₄ / R ₃) V _L - V _L / R ₂)

Nå, på å løse og sette verdien av i _o = AV ₁ - V _L / R _O, Hvor, A = 1 / R ₁

Derfor, når vi vurderer R _O fra ligningen, får vi:

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

For å gjøre utgangsstrømmen konstant eller uavhengig i forhold til utgangsspenningen til lastmotstanden, må vi oppnå balansebrotilstanden, som er

R ₄ / R ₃ = R ₂ / R ₁

Simulering av Howland Current Pump

Howland-krets er en ideell strømkildekrets som holder strømmen konstant med hensyn til endring i lastmotstanden eller spenningen over den. I under simuleringen videoen kan du se at verdien av strømmen er konstant uavhengig av R _L. Her kjøres simuleringen tre ganger med tre forskjellige verdier av lastmotstand, dvs. 1k, 2k og 3k, men strømmen over motstanden forblir konstant uavhengig av motstandsverdi. Her får vi den konstante strømutgangen på 9mA i alle forhold.

Komponent påkrevd

• Op-amp IC - LM741
• Motstand - (3.9k - 2 nos, 1K- 3 nos)
• Brettbrett
• 9V forsyning
• Koble ledninger

OP-amp IC LM741

LM741 operasjonsforsterker er en DC-koblet elektronisk spenningsforsterker med høy forsterkning. Det er en liten chip som har 8 pins. En operasjonsforsterker IC brukes som en komparator som sammenligner de to signalene, det inverterende og ikke-inverterende signalet. I Op-amp IC 741 er PIN2 en inverterende inngangsterminal og PIN3 er ikke-inverterende inngangsterminal. Utgangspinnen til denne ICen er PIN6. Hovedfunksjonen til denne IC er å gjøre den matematiske operasjonen i forskjellige kretser.

Når spenningen ved ikke-inverterende inngang (+) er høyere enn spenningen ved inverterende inngang (-), er utgangen fra komparatoren høy. Og hvis spenningen til inverterende inngang (-) er høyere enn den ikke-inverterende enden (+), så er utgangen LAV. I denne trådløse bryterkretsen brukes LM741 til å gi lav til høy klokkepuls til IC 4017, for hver gang du fører en hånd over LDR. Lær mer om Op-amp 741 her.

Pin diagram av LM741

Pin-konfigurasjon av LM741

PIN-NR.	PIN-beskrivelse
1	Offset null
2	Inverterende (-) inngangsterminal
3	ikke-inverterende (+) inngangsterminal
4	negativ spenningsforsyning (-VCC)
5	forskyvning null
6	Utgangsspenningsstift
7	positiv spenningsforsyning (+ VCC)
8	ikke tilkoblet

Testing av Howland Current Pump Hardware

I følge ohms lov vil økt verdi av belastningsmotstand også endre spenningen over den. Men en ideell kilde bør opprettholde konstant strøm som strømmer gjennom lastmotstanden. Nedenfor er maskinvareoppsettet for å teste Howland nåværende pumpekrets, her blir 9v strømforsyning gitt via en RPS (Regulated Power Supply), men et 9v batteri kan også brukes til testing. Her har vi testet kretsen med en belastningsmotstand på 2k og 3,9k, og målt strømmen over lasten ved hjelp av en digital multimeter. Som vist på bildene nedenfor, forblir strømmen konstant under begge forhold.

Motstanden kan også byttes ut med aktiv belastning som motor eller LED. Komplett demonstrasjonsvideo av Howland Current Pump er gitt nedenfor.

Påføring av Howland Current Pump

Nedenfor er noen applikasjoner for Howland Current Pump:

• Testing av andre enheter
• Eksperimentere
• Produksjonstest
• Forspenningsdioder og transistorer
• For innstilling av testforhold