Generator de Curent Constant [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI FACULTATEA DE TRANSPORTURI SECŢIA TELECOMENZI ŞI ELECTRONICĂ ÎN TRANSPORTURI

CIRCUITE INTEGRATE ANALOGICE - PROIECT -

GENERATOR DE CURENT CONSTANT

Îndrumator:

Student:

-2009-

Cuprins

1. Tema proiectului – descriere si moduri de utilizare 2. Schema bloc – descriere si functionare 3. Schema electrica – descriere componente 4. Diagrama de defectare 5. Lista de componente si calcul economic 6. Cablaj 7. Bibliografie

1. Generator de curent constant folosind LM324 Generatorul de curent constant este un dispozitiv electric care produce si mentine o diferenta de potential. Sursele de curent pot fi realizate atat cu tranzistoare cat si cu amplificatoare operationale. Acestea au ajuns sa fie utilizate atat ca elemente de polarizare cat si ca sarcini pentru etajele de amplificare. Utilizarea surselor de curent pentru polarizare duce la cresterea insensibilitatii circuitului fata de variatiile surselor de alimentare si ale temperaturii. In ceea ce priveste aria de cip necesara

pentru a realiza o valoare data a curentului de polarizare, sursele de curent sunt in mod obisnuit mai economice ca rezistoarele, in particular atunci cand valoarea necesara curentului de polarizare este mica. Utilizarea surselor de curent ca sarcina in amplificatoarele cu tranzistoare, duce la obtinerea de castiguri in tensiuni mari pentru valori mici ale tensiunii surselor de alimentare. De asemenea in proiectarea surselor de curent continuu se pot folosi amplificatoare operationale. Primele amplificatoare operationale au fost folosite, in principal, pentru efectuarea operatiilor matematice – adunare, scadere, integrare si derivare – de aici si denumirea de “operationale”. Aceste dispozitive erau realizate la inceput cu tuburi cu vid si lucrau la tensiuni inalte. Amplificatoarele operationale in zilele noastre sunt circuite integrate liniare care se alimenteaza la tensiuni continue relative mici, sunt fiabile si ieftine. Avand in vedere ca majoritatea circuitelor integrate analogice sunt constituite in esenta din circuite tip, fundamentale, interconectate astfel incat sa se obtina functia dorita, acest proiect urmareste proiectarea unui generator de curent constant folosind amplificatoarele operationale ca principala solutie tehnica, si anume circuitul integrat analogic LM324 ( circuitul consta in 4 amplificatoare operationale integrate pe o capsula DIP 14 pini, alimentarea poate fi diferentiala pornind de la 1.5V si simpla pornind de la 3V). Astfel circuitul folosit pentru realizarea generatorului de curent constant poarta denumirea “pompa de curent Howland”, si este o sursa de curent constant comandata in tensiune. Circuitul este alimentat cu ajutorul a doua surse de tensiune continua, curentul constant generat nedepinzand de rezistenta de sarcina, ci in principal, de valorile celor doua surse de tensiune. Solutia tehnica pe care am adoptat-0 este folosirea circuitului integrat LM324 care contine 4 amplificatoare operationale. Am ales aceasta solutie datorita faptului ca folosirea unui circuit integrat este mai economica ( fata de folosirea amplificatoarelor cu tranzistoare), atat din punct de vedere al spatiului ocupat de aceasta pe placa cat si din punt de vedere al pretului de cost scazut. Avand in vedere proiectarea generatorului de curent constant, s-a folosit principiul sursei de curent constant,

comandata in tensiune si in special pricipiul pompei de curent Howland.

Figura 1. Pompa de curent Howland Aceasta furnizeaza sarcinii RS un curent care nu depinde de valoare sau tipul ei I=(R2/R1)(UB–UA)/R. Masurarea tensiunii la intrare este flotanta si curentul se poate injecta intr-o sarcina flotanta.

Ecuatiile de functionare sunt: 1.U– = U+ 2.U– = UA + R1 IA 3.U+ = UB –kR1 IB 4.U– = U0 – R2 IA 5.U+ = U+kR2 IB 6.U0 –U = RI Din 1,2 si 3 rezulta UB –UA = R1 (IA+kIB) si din 1,4 si 5 rezulta U0 –U = R2 (IA+kIB) care combinate dau U0 –U = (UB –UA ) R2 / R1 Inlocuind rezultatul in 6 se obtine relatia fundamentala de functionare: I= (R2 / R1) (UA–UB)/R

Curentul "I" circula si prin rezistenta de sarcina RS . Este un curent care nu depinde de valoarea sau tipul sarcinii. Se pot inversa pozitiile capetelor rezistentelor R2 si kR2 catre rezistenta de sesizare R. Curentul furnizat va fi: I= (R2 / R1) (UA–UB)/R Pentru a nu fi influentat curentul "I" de curentul de reactie IB de dupa rezistorul de sesizare R in aplicatiile cu curenti mici, se poate adauga un etaj repetor de tensiune ca in figura 2.

Figura 2. Adaugarea unui repetor de tensiune elimina influenta lui IB asupra curentului sarcinii I in aplicatiile de curent mic.

2. Schema bloc Generatorul de curent constant prezentat foloseste doua surse de tensiune A si B, doua surse de alimentare pentru circuitul integrat LM324, si o rezistenta de sarcina care nu va influenta valoarea curentului obtinut. Schema bloc este prezentata in figura urmatoare.

Sursa de tensiune B 3V

Generator curent constant functioneaza pe LM324

principiul pompei de curent Howland

cu alimentare diferentiala 1.5V30V

Sarcina

Sursa de tensiune A 1.5V

Dupa cum am mai mentionat si mai sus curentul debitat pe rezistenta de sarcina nu va depinde de valoarea acesteia, ci in principal de raportul dintre diferenta celor doua tensiuni de intrare si de rezistenta R1.

3. Schema electrica

Relatia care defineste curentul debitat prin sarcina RS este: I=(VB-VA)/R1 ;

VB=3V VA=1.5V R1=1kΩ

Atunci rezulta: I=(3V-1.5V)/1000=1.5/1000=1.5mA, lucru care se poate observa si din figura:

Daca marim tensiunea VB, atunci va creste si valoarea curentului debitat: I=(5V-1.5V)/1000=3.5/1000=3.5mA

De asemenea daca modificam valoarea rezistentei R1 se va modifica implicit si valoarea curentului prin Rs: I=(5V-1.5V)/100=3.5/100=35mA

4.Diagrma de defectare

Diagrama depanare

Este curentul dorit prin rezistenta R ? S

NU NU

DA

DA

Irs=3mA?

Circuitul functioneaza corect

NU

Se masoara rezistenta nR2 cu multimetrul

Irs=19.9µA? DA

Sursele Va, Vb nu functioneaza

DA

nR2=200Ω ?

Se inlocuiesc sursele

NU

NU

Se inlocuieste nR2

NU

DA

R2=100Ω ?

Se inlocuieste R2

Irs= -10A? DA

DA

Rezistenta nR2 este intrerupta

Va=1.5V?

Vb=3V?

NU

Se inlocuieste nR2

Se inlocuieste Va

NU

Se inlocuieste Vb

NU

Irs= -1.5mA? DA

Rezistenta R1 este intrerupta

Se verifica daca LM324 functioneaza si in caz contrar se inlocuieste

Se inlocuieste R1

5. Lista de componente si calcul economic Componente dioda

Valoare normala

Unitati 6

Pret(Ron) 0.6

integrat rezistanta rezistenta rezistenta rezistenta matrita

LM324 100Ω 200Ω 1kΩ 2kΩ

Total

1 1 1 2 1 1

0.5 0.1 0.05 1 0.05 4 6.3

6. Cablaj

7. Bibliografie 1. Thomas L. Floid – “Dispozitive si circuite electronice”, ed. Teora 2003 2. Dan Stiurca – “Circuite integrate analogice”, ed. Matrix Rom 2003 3. Paul R. Gray, Robert G. Meyer – “Circuite integrate analogice, Analiza si proiectare”, ed Tehnica 1997

4. www.alldatasheet.com 5. www.st.com