Howland akım pompası devresi

Basit akım kaynağı değişken yükler için mükemmel değildir, çünkü yükten geçen akım da yük direnciyle değişir. Bu sorunun çözümü Howland Current Pump Circuit gibi bir Sabit akım kaynağıdır.

Howland Güncel Pompa MIT Profesörü Bradford Howland tarafından 1962 yılında icat edilmiştir. Yük direncinin değeri değişse bile yüke rağmen sabit akım değerini korumak için bir operasyonel amplifikatör IC ve dengeli bir direnç köprüsünden oluşur. Burada Howland Current Source'un temel çalışmasını ve devresini donanım üzerine kurarak anlayacağız.

Temel Howland Akım Pompası Devre Şeması

Şimdi, Kirchhoff'un Mevcut Yasasını ve Ohm Yasasını uygulayarak, çıkış akımının giriş akımının ve direnç R4'ten geçen akımın toplamına eşit olduğunu görüyoruz.

ben _o = ben ₁ + ben ₂ ben _o = (V ₁ - V _L / R ₁) + (V _A - V _L / R ₂)… (denklem 1)

Op-amp'li R ₁ ve R ₂, yük voltajı V _L'ye göre ters çevirmeyen bir amplifikatör oluşturur. Böylece elde ederiz

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

V _A değerini denklem (2) den denklem (1) e koyun, ben _o = (V ₁ - V _L / R ₁) + ((1 + R ₄ / R ₃) V _L - V _L / R ₂)

Şimdi, i _o = AV ₁ - V _L / R _O değerini çözüp koyarken, Nerede, A = 1 / R ₁

Dolayısıyla, denklemden R _O'yu değerlendirerek şunu alacağız:

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

Çıkış akımını, yük direncinin çıkış voltajına göre sabit veya bağımsız hale getirmek için, denge köprüsü koşulunu elde etmeliyiz.

R ₄ / R ₃ = R ' ₂ / R ₁

Howland Akım Pompasının Simülasyonu

Howland devresi, yük direncindeki veya gerilimdeki değişime göre akımı sabit tutan ideal bir akım kaynağı devresidir. Aşağıdaki simülasyon videosunda, R _L'den bağımsız olarak akım değerinin sabit olduğunu görebilirsiniz. Burada simülasyon, üç farklı yük direnci değeri, yani 1k, 2k ve 3k ile üç kez çalıştırılır, ancak direnç boyunca akım, direnç değerinden bağımsız olarak sabit kalır. Burada her koşulda 9mA sabit akım çıkışı alıyoruz.

Bileşen Gerekli

• Op-amp IC - LM741
• Direnç - (3,9k - 2 nos, 1K - 3 nos)
• Breadboard
• 9V Besleme
• Kabloların Bağlanması

OP-amp IC LM741

LM741 işlemsel amplifikatör, DC bağlantılı yüksek kazançlı elektronik voltaj amplifikatörüdür. 8 iğneli küçük bir çiptir. Bir işlemsel yükseltici IC, iki sinyali, ters çeviren ve ters çevirmeyen sinyali karşılaştıran bir karşılaştırıcı olarak kullanılır. Op-amp IC 741'de PIN2, ters çeviren bir giriş terminalidir ve PIN3, ters çevirmeyen giriş terminalidir. Bu IC'nin çıkış pini PIN6'dır. Bu IC'nin ana işlevi, çeşitli devrelerde matematiksel işlemi yapmaktır.

Ters çevirmeyen girişteki (+) gerilim, ters çevirme girişindeki (-) gerilimden yüksek olduğunda, karşılaştırıcının çıkışı Yüksek olur. Ve ters çevirme girişinin voltajı (-), ters çevirmeyen uçtan (+) daha yüksekse, çıkış DÜŞÜK olur. Bu Kablosuz Anahtar Devresinde, LM741, LDR üzerinden bir el geçtiğinde her seferinde IC 4017'ye Düşükten yükseğe Saat darbesini sağlamak için kullanılır. Op-amp 741 hakkında daha fazla bilgiyi buradan edinebilirsiniz.

LM741'in pim şeması

LM741'in Pin Yapılandırması

PIN NO.	PIN Açıklaması
1	Offset null
2	Ters çevirme (-) giriş terminali
3	ters çevirmeyen (+) giriş terminali
4	negatif voltaj kaynağı (-VCC)
5	ofset boş
6	Çıkış voltaj pimi
7	pozitif voltaj kaynağı (+ VCC)
8	bağlı değil

Howland Akım Pompası Donanımının Test Edilmesi

Ohm yasasına göre, yük direncinin değerini artırmak, üzerindeki voltajı da değiştirecektir. Ancak ideal bir kaynak, yük direnci boyunca akan sabit miktarda akımı korumalıdır. Aşağıda Howland akım pompası devresini test etmek için donanım kurulumu verilmiştir, burada 9v güç kaynağı bir RPS (Düzenlenmiş Güç Kaynağı) aracılığıyla verilir, ancak test için 9v pil de kullanılabilir. Burada devreyi 2k ve 3.9k yük direnci ile test ettik ve dijital bir multimetre kullanarak yük boyunca akımı ölçtük. Aşağıdaki resimlerde gösterildiği gibi, akım her iki durumda da sabit kalır.

Direnç ayrıca motor veya LED gibi bazı aktif yüklerle değiştirilebilir. Howland Akım Pompasının eksiksiz tanıtım videosu aşağıda verilmiştir.

Howland Akım Pompasının Uygulanması

Aşağıda Howland Akım Pompası için bazı uygulamalar verilmiştir:

• Diğer cihazları test etme
• Deney yapma
• Üretim testi
• Öngerilim diyotları ve transistörler
• Test koşullarını ayarlamak için