Indikatoriai ir signaliniai įtaisai ant reguliuojamo zenerio diodo TL431

TL431 integruotas stabilizatorius daugiausia naudojamas maitinimo šaltiniams. Tačiau tam galite rasti dar daug programų. Kai kurios iš šių schemų pateiktos šiame straipsnyje.

Šiame straipsnyje bus pasakojama apie paprastus ir naudingus įrenginius, pagamintus naudojant Lustai TL431. Tačiau šiuo atveju nereikėtų bijoti žodžio „mikroschema“, jis turi tik tris išvadas, o išoriškai TO90 pakete atrodo kaip paprastas mažos galios tranzistorius.

Pirmiausia šiek tiek istorijos

Taip atsitiko, kad visi elektronikos inžinieriai žino stebuklingus skaičius 431, 494. Kas tai yra?

„TEXAS INSTRUMENTS“ buvo puslaidininkių eros priešakyje. Visą šį laiką ji užėmė pirmąsias vietas pasaulio elektroninių komponentų gamybos lyderių sąraše, tvirtai laikydamasi dešimtuke arba, kaip sakoma dažniau, TOP-10 pasaulio reitinge. Pirmąją integrinę grandinę 1958 m. Sukūrė šios įmonės darbuotojas Jackas Kilby.

TI dabar išleidžia platų lustų asortimentą, kurio pavadinimas prasideda TL ir SN priešdėliais. Tai atitinkamai analoginės ir loginės (skaitmeninės) mikroschemos, kurios amžiams įėjo į TI istoriją ir vis dar yra plačiai pritaikomos.

Tarp pirmųjų „stebuklingų“ žetonų sąraše turbūt reikėtų laikyti reguliuojamas įtampos reguliatorius TL431. Trijų kontaktų šios mikroschemos atveju 10 tranzistorių yra paslėpti, o jo vykdoma funkcija yra tokia pati kaip įprasto „Zener“ diodo („Zener“ diodo).

Bet dėl ​​šios komplikacijos mikroschemų šiluminis stabilumas yra didesnis ir padidėja nuolydžio charakteristikos. Jo pagrindinis bruožas yra tas, kad su išorinis daliklis stabilizavimo įtampą galima pakeisti per 2,5 ... 30 V. Naujausių modelių apatinė riba yra 1,25 V.

TL431 aštuntojo dešimtmečio pradžioje sukūrė TI darbuotojas Barney Holland. Tada jis užsiėmė kitos įmonės stabilizatoriaus lusto kopijavimu. Sakytume, kad kopijuojame, o ne kopijuojame. Taigi Barney Holland pasiskolino etaloninį įtampos šaltinį iš pradinio mikroschemos ir jo pagrindu sukūrė atskirą stabilizatoriaus mikroschemą. Iš pradžių jis vadinosi TL430, o po tam tikrų patobulinimų jis vadinosi TL431.

Nuo to laiko praėjo daug laiko ir dabar nėra jokio kompiuterio maitinimo šaltinio, kur jis būtų rastas. Jis taip pat randamas beveik visuose mažo galingumo perjungimo maitinimo šaltiniuose. Vienas iš šių šaltinių dabar yra kiekvienuose namuose, yra įkroviklis mobiliesiems telefonams. Tokio ilgaamžiškumo galima tik pavydėti. 1 paveiksle parodyta TL431 funkcinė schema.

1 paveikslas. TL431 funkcinė schema.

Barney Holland taip pat sukūrė ne mažiau garsų ir vis dar paklausų TL494 lustą. Tai yra push-pull PWM valdiklis, kurio pagrindu buvo sukurta daugybė perjungimo maitinimo šaltinių modelių. Todėl skaičius 494 taip pat teisingai nurodo „magiją“.

Dabar pereikime prie įvairių dizainų, pagrįstų TL431 lustu, svarstymo.

Indikatoriai ir ženklintuvai

TL431 mikroschema gali būti naudojama ne tik pagal paskirtį kaip zenerio diodas maitinimo šaltiniuose. Jos pagrindu galima sukurti įvairius šviesos indikatorius ir net garso signalo įtaisus. Naudodamiesi tokiais prietaisais, galite sekti daugybę skirtingų parametrų.

Visų pirma, tai tik elektros įtampa. Jei kuris nors fizinis dydis, naudojant daviklius, pateikiamas kaip įtampa, tada gali būti pagamintas įtaisas, kuris kontroliuoja, pavyzdžiui, vandens lygį rezervuare, temperatūrą ir drėgmę, skysčio ar dujų apšvietimą ar slėgį.

Aukštos įtampos aliarmas

Tokio signalo įtaiso veikimas grindžiamas tuo, kad kai zenerio diodo DA1 (1 kaištis) valdymo elektrodo įtampa yra mažesnė nei 2,5 V, Zenerio diodas yra uždarytas, per jį teka tik maža srovė, paprastai ne didesnė kaip 0,3 ... 0,4 mA. Tačiau šios srovės pakanka labai silpnam HL1 LED apšvietimui. Norint išvengti šio reiškinio, pakanka lygiagrečiai LED prijungti rezistorių, kurio varža yra apie 2 ... 3 KOhm. Viršįtampio detektoriaus schema parodyta 2 paveiksle.

2 pav. Viršįtampio detektorius.

Jei valdymo elektrodo įtampa viršija 2,5 V, atidaromas zenerio diodas ir užsidega HL1 šviesos diodas. būtinas srovės apribojimas per zenerio diodą DA1 ir LED HL1 suteikia rezistorių R3. Didžiausia „Zener“ diodo srovė yra 100 mA, tuo tarpu HL1 LED tas pats parametras yra tik 20 mA. Būtent iš šios sąlygos apskaičiuojamas rezistoriaus R3 pasipriešinimas. Tiksliau, šį pasipriešinimą galima apskaičiuoti pagal žemiau pateiktą formulę.

R3 = („Upit“ - „Uhl“ - „Uda“) / „Ihl“. Čia naudojamas šis žymėjimas: „Upit“ - maitinimo įtampa, Uhl - tiesioginis įtampos kritimas ant šviesos diodo, „Uda“ įtampa atviroje grandinėje (paprastai 2 V), „Ihl“ LED srovė (nustatyta per 5 ... 15 mA). Taip pat nepamirškite, kad didžiausia „zener“ diodo TL431 įtampa yra tik 36 V. Šis parametras taip pat negali būti viršytas.

Aliarmo lygis

Valdymo elektrodo įtampą, kurioje užsidega šviesos diodas HL1 (Uз), nustato daliklis R1, R2. daliklio parametrai apskaičiuojami pagal formulę:

R2 = 2,5 * R1 / (Uz - 2,5). Norėdami tiksliau sureguliuoti atsako slenkstį, vietoje rezistoriaus R2 galite įdiegti tiuningo apdaila, kurios nominali vertė pusantro karto didesnė, nei paaiškėjo pagal skaičiavimus. Pagaminus tinktūrą, ją galima pakeisti nuolatiniu rezistoriumi, kurio varža lygi įvestos tiuningo dalies pasipriešinimui.

Kartais reikalaujama valdyti kelis įtampos lygius. Tokiu atveju reikės trijų tokių signalizacijos įtaisų, kurių kiekvienas sukonfigūruotas pagal savo įtampą. Taigi galima sudaryti visą rodiklių eilutę, linijinę skalę.

Norėdami maitinti ekrano grandinę, kurią sudaro šviesos diodas HL1 ir rezistorius R3, galite naudoti atskirą, net ir nestabilizuotą, energijos šaltinį. Tokiu atveju kontroliuojama įtampa taikoma rezistoriaus R1 gnybtui, kuris turėtų būti atjungtas nuo rezistoriaus R3. Tokiu būdu kontroliuojama įtampa gali svyruoti nuo trijų iki kelių dešimčių voltų.

Žemos įtampos indikatorius

3 pav. Žemos įtampos indikatorius.

Skirtumas tarp šios grandinės ir ankstesnės yra tas, kad šviesos diodas įjungiamas skirtingai. Šis įtraukimas vadinamas atvirkštiniu, nes LED užsidega, kai lustas uždaromas. Jei kontroliuojama įtampa viršija ribinę vertę, nustatytą daliklio R1, R2, mikro grandinė yra atvira, o srovė teka per rezistorių R3 ir 3 - 2 (katodo - anodo) mikro grandinės kaiščius.

Lusto tokiu atveju yra 2 V įtampos kritimas, kurio nepakanka LED uždegti. Norint užtikrinti, kad nebus garantuojamas šviesos diodo apšvietimas, su juo iš eilės sumontuoti du diodai. Kai kurių tipų šviesos diodai, tokie kaip mėlyna, balta ir kai kurių rūšių žalia, užsidega, kai įtampa viršija 2,2 V. Tokiu atveju vietoje diodų VD1, VD2 sumontuojami džemperiai iš vielos.

Kai stebima įtampa tampa mažesnė už tą, kurią nustato daliklis R1, R2, mikro grandinė užsidaro, jos išėjimo įtampa bus daug didesnė nei 2 V, taigi užsidegs HL1 šviesos diodas.

Jei norite valdyti tik įtampos pokyčius, indikatorių galima surinkti pagal schemą, parodytą 4 paveiksle.

4 pav. Įtampos pokyčio indikatorius.

Šis indikatorius naudoja dviejų spalvų LED HL1. Jei stebima įtampa viršija slenkstinę vertę, užsidega raudona lemputė, o jei įtampa maža, užsidega žalia.

Tuo atveju, kai įtampa yra arti iš anksto nustatytos ribos (maždaug 0,05 ... 0,1 V), abu indikatoriai užgęsta, nes „Zener“ diodo perdavimo charakteristika turi tiksliai apibrėžtą nuolydį.

Jei norite stebėti bet kokio fizinio dydžio pokytį, tada rezistorių R2 galima pakeisti jutikliu, kuris keičia pasipriešinimą veikiant aplinkai. Panašus įtaisas parodytas 5 paveiksle.

5 pav. Aplinkos parametrų stebėjimo schema.

Paprastai vienoje schemoje vienu metu parodomi keli jutikliai. Jei bus fototransistoriuspasirodys foto relė. Kol apšvietimas didelis, fototransistorius yra atviras, o jo varža maža. Todėl įtampa valdymo gnybte DA1 yra mažesnė už slenkstį, todėl šviesos diodas neužsidega.

Mažėjant apšvietimui, didėja fototranzistoriaus varža, o tai lemia įtampos padidėjimą valdymo gnybte DA1. Kai ši įtampa viršija slenkstį (2,5 V), atidaromas „Zener“ diodas ir užsidega šviesos diodas.

Jei vietoj fototranzistoriaus prie prietaiso įėjimo yra prijungtas termistorius, pavyzdžiui, MMT serija, gaunamas temperatūros indikatorius: kai temperatūra nukrinta, užsidegs šviesos diodas.

Tą pačią schemą galima naudoti kaip drėgmės jutiklis, pavyzdžiui, žemė. Norėdami tai padaryti, vietoj termistoriaus ar fototransistoriaus reikia prijungti nerūdijančio plieno elektrodus, kurie tam tikru atstumu vienas nuo kito turėtų būti nukreipti į žemę. Kai žemė išdžiūs iki nustatyto lygio nustatymo metu, užsidegs šviesos diodas.

Prietaiso slenkstis visais atvejais nustatomas naudojant kintamąjį rezistorių R1.

Be išvardytų TL431 lusto šviesos indikatorių, taip pat galima surinkti garso indikatorių. Tokio indikatoriaus schema parodyta 6 paveiksle.

6 pav. Garso skysčio lygio indikatorius.

Norint kontroliuoti skysčio, pavyzdžiui, vandens, lygį vonioje, prie grandinės yra prijungtas jutiklis iš dviejų nerūdijančių plokščių, esančių kelių milimetrų atstumu viena nuo kitos.

Kai vanduo pasiekia jutiklį, jo varža sumažėja, o mikroschema per rezistorius R1 R2 pereina į linijinį režimą. Todėl savaiminis generavimas vyksta rezonansiniu pjezokeraminio emiterio HA1 dažniu, kuriame skambės garso signalas.

Kaip skleidėjas galite naudoti radiatorių ZP-3. prietaisas maitinamas nuo 5 ... 12 V įtampos. Tai leidžia maitinti net iš galvaninių akumuliatorių, o tai suteikia galimybę jį naudoti skirtingose ​​vietose, taip pat ir vonios kambaryje.

Pagrindinė TL434 lusto apimtis, žinoma, maitinimo šaltiniai. Bet, kaip matome, mikroschemų galimybės nėra apribotos vien tuo.

Borisas Aladyshkinas