Indikatori i signalni uređaji na podesivoj zener diodi TL431

Integrirani stabilizator TL431 uglavnom se koristi u izvorima napajanja. Međutim, za njega možete pronaći puno više aplikacija. Neke od ovih shema nalaze se u ovom članku.

Ovaj će članak govoriti o jednostavnim i korisnim uređajima napravljenim pomoću Čips TL431, Ali u ovom slučaju, ne biste se trebali bojati riječi "mikro-sklop", ona ima samo tri zaključka, a prema van izgleda kao jednostavan tranzistor male snage u paketu TO90.

Prvo malo povijesti

Tako se dogodilo da svi inženjeri elektronike znaju čarobne brojeve 431, 494. Što je ovo?

TEXAS INSTRUMENTS bio je na čelu razdoblja poluvodiča. Sve ovo vrijeme bila je na prvom mjestu liste svjetskih lidera u proizvodnji elektroničkih komponenti, čvrsto se držeći u prvih deset ili, kako kažu češće, u svjetskom rangu TOP-10. Prvi integrirani krug stvorio je davne 1958. Jack Kilby, zaposlenik ove tvrtke.

Sada TI proizvodi širok spektar mikro krugova, čiji naziv počinje s prefiksima TL i SN. To su analogni i logički (digitalni) mikro krugovi, koji su zauvijek ušli u povijest TI-a i dalje imaju široku primjenu.

Vjerojatno bi među prvima na popisu "čarobnih" čipova trebalo ući podesivi regulator napona TL431, U slučaju trostrukog kontakta ovog mikro kruga skriveno je 10 tranzistora, a funkcija koju on obavlja jednaka je uobičajenoj zener diodi (Zener dioda).

Ali zbog ove komplikacije, mikrocirkula ima veću toplinsku stabilnost i povećane karakteristike nagiba. Njegova glavna značajka je da s vanjski razdjelnik stabilizacijski napon može se promijeniti unutar 2,5 ... 30 V. Za najnovije modele donji prag je 1,25 V.

TL431 stvorio je zaposlenik TI-a Barney Holland početkom sedamdesetih. Tada se bavio kopiranjem stabilizacijskog čipa druge tvrtke. Rekli bismo ripanje, a ne kopiranje. Tako je Barney Holland pozajmio referentni izvor napona od izvornog mikro kruga i na njegovoj osnovi stvorio zasebni stabilizatorski mikro krug. U početku se zvao TL430, a nakon nekih poboljšanja je nazvan TL431.

Od tada je prošlo puno vremena i sada nema niti jednog računalnog napajanja, gdje god nađe primjenu. Također se nalazi u gotovo svim izvorima za napajanje male snage. Jedan od tih izvora sada je u svakom domu punjač za mobitele. Takvoj dugovječnosti može se samo zavidjeti. Na slici 1 prikazan je funkcionalni dijagram TL431.

Slika 1. Funkcionalni dijagram TL431.

Barney Holland također je stvorio ne manje poznati i još uvijek traženi čip TL494. Ovo je PWM regulator Push-pull, na temelju kojeg su stvoreni mnogi modeli sklopnih napajanja. Stoga se broj 494 također s pravom odnosi na „magiju“.

A sada prijeđimo na razmatranje različitih dizajna temeljenih na TL431 čipu.

Pokazatelji i signalizatori

Čip TL431 može se koristiti ne samo prema predviđenoj svrsi kao zener dioda u napajanju. Na njegovoj osnovi moguće je stvoriti različite svjetlosne pokazatelje, pa čak i uređaje za zvučnu signalizaciju. Pomoću takvih uređaja možete pratiti mnogo različitih parametara.

Prije svega, to je samo električni napon. Ako je bilo koja fizička količina uz pomoć senzora prikazana u obliku napona, tada je moguće napraviti uređaj koji nadgleda, na primjer, razinu vode u spremniku, temperaturu i vlažnost, osvjetljenje ili tlak tekućine ili plina.

Alarm nad naponom

Rad takvog signalnog uređaja temelji se na činjenici da kada je napon na upravljačkoj elektrodi zener diode DA1 (pin 1) manji od 2,5 V, zener dioda je zatvorena, kroz nju protječe samo mala struja, obično ne veća od 0,3 ... 0,4 mA. Ali ova je struja dovoljna za vrlo slab sjaj HL1 LED. Da biste spriječili ovaj fenomen, dovoljno je spojiti otpornik s otporom od oko 2 ... 3 KOhm paralelno s LED-om. Shema detektora prenapona prikazana je na slici 2.

Slika 2. Detektor prenapona.

Ako napon na upravljačkoj elektrodi premaši 2,5 V, zener dioda će se otvoriti i lampica HL1 će upaliti. potrebno ograničenje struje kroz zener diodu DA1 i LED HL1 daje otpor R3. Maksimalna struja zener diode je 100 mA, dok je isti parametar za HL1 LED samo 20 mA. Iz ovog se uvjeta izračunava otpor otpornika R3. točnije, ovaj otpor se može izračunati pomoću donje formule.

R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. Ovdje se koriste sljedeće oznake: Upit - napon napajanja, Uhl - direktan pad napona na LED-u, napon Uda u otvorenom krugu (obično 2V), Ihl LED struja (postavljena unutar 5 ... 15 mA). Također, ne zaboravite da je maksimalni napon zener diode TL431 samo 36 V. Ovaj parametar se također ne može premašiti.

Razina alarma

Napon na upravljačkoj elektrodi na kojem svijetli LED HL1 (Uz) postavlja se razdjelnikom R1, R2. Parametri razdjelnika računaju se formulom:

R2 = 2,5 * Rl / (Uz - 2,5). Za točnije podešavanje praga odziva, umjesto otpornika R2 možete ugraditi okvir za ugađanje, nominalne vrijednosti jedan i pol puta više od izračunatog. Nakon što se napravi tinktura, može se zamijeniti stalnim otpornikom, čiji je otpor jednak otporu unesenog dijela podešavanja.

Ponekad je potrebno kontrolirati nekoliko razina napona. U tom će slučaju biti potrebna tri takva signalizacijska uređaja, od kojih je svaki konfiguriran za svoj napon. Dakle, moguće je stvoriti čitav niz pokazatelja, linearnu skalu.

Za napajanje kruga zaslona, ​​koji se sastoji od LED HL1 i otpornika R3, možete koristiti zasebni izvor napajanja, čak i nestabiliziran. U tom se slučaju kontrolirani napon postavlja na terminal otpornika R1, koji treba odspojiti od otpornika R3. Ovim uključivanjem kontrolirani napon može biti u rasponu od tri do nekoliko desetaka volti.

Indikator prenaponskog napona

Slika 3. Indikator prenaponskog napona.

Razlika između ovog kruga i prethodnog je u tome što se LED upali drugačije. Ovo uključivanje naziva se obrnuto, jer LED svijetli kada se čip zatvori. Ako upravljani napon premaši prag koji je postavljen razdjelnikom R1, R2, mikrocirkula je otvorena, a struja teče kroz otpornik R3 i pinove 3 - 2 (katoda - anoda) mikro kruga.

Na čipu u ovom slučaju postoji pad napona od 2 V, što nije dovoljno za paljenje LED-a. Kako bi se osiguralo da LED ne jamči da svijetli, dvije se diode instaliraju serijski s njim. Neke vrste LED dioda, na primjer plava, bijela i neke vrste zelene, svijetluju kad napon prelazi 2,2 V. U ovom slučaju, umjesto dioda VD1, VD2, ugrađuju se skakači napravljeni od žice.

Kad nadzirani napon postane manji od postavljenog razdjelnikom R1, R2 mikrokontrolera se zatvori, napon na njegovom izlazu bit će mnogo veći od 2 V, pa će LED HL1 svijetliti.

Ako želite kontrolirati samo promjenu napona, indikator se može sastaviti u skladu sa shemom prikazanom na slici 4.

Slika 4. Indikator promjene napona.

Ovaj indikator koristi dvobojnu LED HL1. Ako nadzirani napon prelazi vrijednost praga, svijetli crvena LED lampica, a ako je napon nizak, svijetli zeleno svjetlo.

U slučaju kada je napon blizu unaprijed određenog praga (približno 0,05 ... 0,1 V), oba se pokazatelja ugašaju, jer prijenosna karakteristika zener diode ima dobro definiran nagib.

Ako želite pratiti promjenu u bilo kojoj fizičkoj količini, tada se otpornik R2 može zamijeniti senzorom koji mijenja otpor pod utjecajem okoline. Sličan uređaj prikazan je na slici 5.

Slika 5. Shema praćenja parametara okoline.

Konvencionalno, na jednom dijagramu prikazano je nekoliko senzora odjednom. Ako će biti Phototransistorispostavit će se foto relej, Dok je osvjetljenje veliko, fototransistor je otvoren, a njegov otpor je mali. Stoga je napon na upravljačkom terminalu DA1 manji od praga, kao rezultat toga, LED ne svijetli.

Kako se osvjetljenje smanjuje, otpor fototransistora se povećava, što dovodi do povećanja napona na upravljačkom terminalu DA1. Kad ovaj napon pređe prag (2,5 V), zener dioda se otvara i LED svijetli.

Ako se umjesto fototransistora, na ulaz uređaja spoji termistor, na primjer, MMT serija, dobiva se indikator temperature: kad temperatura padne, lampica će zasvijetliti.

Ista shema može se koristiti kao senzor vlagena primjer zemljište. Da biste to učinili, umjesto termistora ili fototransistora, trebaju biti spojene elektrode od nehrđajućeg čelika, koje se na udaljenosti jedna od druge moraju ugurati u zemlju. Kad se zemlja osuši na razinu utvrđenu tijekom podešavanja, LED će se upaliti.

Prag uređaja u svim se slučajevima postavlja promjenjivim otpornikom R1.

Pored navedenih svjetlosnih pokazatelja na čipu TL431 moguće je sastaviti i audio indikator. Dijagram takvog pokazatelja prikazan je na slici 6.

Slika 6. Pokazatelj razine zvučne tekućine

Da bi se kontrolirala razina tekućine, poput vode u kadi, na krug je priključen senzor od dvije nehrđajuće ploče, koje se nalaze na udaljenosti nekoliko milimetara jedna od druge.

Kad voda dosegne senzor, njegov otpor se smanjuje, a čip ulazi u linearni način preko otpornika R1 R2. Stoga dolazi do samogeneracije na rezonantnoj frekvenciji piezokeramičkog emitera HA1, na kojoj će se oglasiti zvučni signal.

Kao emiter možete koristiti radijator ZP-3. uređaj se napaja od napona od 5 ... 12 V. To vam omogućuje napajanje čak i od galvanskih baterija, što omogućuje upotrebu na raznim mjestima, uključujući u kupaonici.

Glavni opseg TL434 čipa, naravno, izvori napajanja. Ali, kao što vidimo, mogućnosti mikrokontrole nisu ograničene samo na ovo.

Boris Aladyskin