- Schéma de base du circuit de la pompe de courant Howland
- Simulation de la pompe de courant Howland
- Composant requis
- OP-amp IC LM741
- Test du matériel de la pompe Howland Current
- Application de la pompe à courant Howland
La source de courant simple n'est pas parfaite pour les charges variables car le courant traversant la charge change également avec la résistance de charge. La solution à ce problème est une source de courant constant comme Howland Current Pump Circuit.
La pompe à courant Howland a été inventée en 1962 par le professeur Bradford Howland du MIT. Il se compose d'un circuit intégré amplificateur opérationnel et d'un pont de résistance équilibré pour maintenir la valeur de courant constante à travers la charge même si la valeur de la résistance de charge change. Ici, nous allons comprendre le fonctionnement de base et le circuit de Howland Current Source en le construisant sur du matériel.
Schéma de base du circuit de la pompe de courant Howland
Maintenant, en appliquant la loi actuelle de Kirchhoff et la loi d'Ohm, nous voyons que le courant de sortie est égal à la somme du courant d'entrée et du courant traversant la résistance R4.
i o = i 1 + i 2 i o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (équation 1)
R 1 et R 2 avec op-amp forment un amplificateur non inverseur par rapport à la tension de charge V L. Ainsi, nous obtenons
V A = (1 + R 4 / R 3) V L … (équation 2)
Mettez la valeur de V A de l'équation (2) à l'équation (1), i o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
Maintenant, en résolvant et en mettant la valeur de i o = AV 1 - V L / R O, Où, A = 1 / R 1
Par conséquent, en évaluant R O à partir de l'équation, nous obtiendrons:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
Pour rendre le courant de sortie constant ou indépendant par rapport à la tension de sortie de la résistance de charge, nous devons atteindre la condition de pont d'équilibre, qui est
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
Simulation de la pompe de courant Howland
Le circuit Howland est un circuit source de courant idéal qui maintient le courant constant par rapport au changement de la résistance de charge ou de la tension à travers lui. Dans la vidéo ci - dessous de la simulation, vous pouvez voir que la valeur du courant est constante quel que soit R L. Ici, la simulation est exécutée trois fois avec trois valeurs différentes de résistance de charge, c'est-à-dire 1k, 2k et 3k, mais le courant aux bornes de la résistance reste constant quelle que soit la valeur de la résistance. Ici, nous obtenons la sortie de courant constant de 9 mA dans toutes les conditions.
Composant requis
- IC amplificateur opérationnel - LM741
- Résistance - (3,9k - 2 nos, 1K- 3 nos)
- Planche à pain
- Alimentation 9V
- Connexion des fils
OP-amp IC LM741
L'amplificateur opérationnel LM741 est un amplificateur de tension électronique à gain élevé couplé en courant continu. C'est une petite puce à 8 broches. Un amplificateur opérationnel IC est utilisé comme comparateur qui compare les deux signaux, le signal inverseur et non inverseur. Dans Op-amp IC 741, PIN2 est une borne d'entrée inverseuse et PIN3 est une borne d'entrée non inverseuse. La broche de sortie de ce circuit intégré est PIN6. La fonction principale de ce circuit intégré est d'effectuer l'opération mathématique dans divers circuits.
Lorsque la tension à l'entrée non inverseuse (+) est supérieure à la tension à l'entrée inverseuse (-), alors la sortie du comparateur est High. Et si la tension de l'entrée inverseuse (-) est supérieure à l'extrémité non inverseuse (+), alors la sortie est FAIBLE. Dans ce circuit de commutation sans fil, LM741 est utilisé pour fournir l'impulsion d'horloge basse à haute à IC 4017, pour chaque fois que l'on passe une main sur le LDR. En savoir plus sur l'ampli-op 741 ici.
Schéma des broches du LM741
Configuration des broches du LM741
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N ° PIN |
Description du code PIN |
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1 |
Décalage nul |
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2 |
Inverser la borne d'entrée (-) |
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3 |
borne d'entrée non inverseuse (+) |
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4 |
alimentation en tension négative (-VCC) |
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5 |
décalage nul |
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6 |
Broche de tension de sortie |
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sept |
alimentation en tension positive (+ VCC) |
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8 |
pas connecté |
Test du matériel de la pompe Howland Current
Selon la loi d'Ohm, l'augmentation de la valeur de la résistance de charge modifiera également la tension à travers elle. Mais une source idéale doit maintenir une quantité constante de courant circulant à travers la résistance de charge. Vous trouverez ci-dessous la configuration matérielle pour tester le circuit de pompe de courant Howland, ici l'alimentation 9v est fournie via un RPS (alimentation régulée), mais une batterie 9v peut également être utilisée pour les tests. Ici, nous avons testé le circuit avec une résistance de charge de 2k et 3,9k, et mesuré le courant à travers la charge à l'aide d'un multimètre numérique. Comme le montrent les images ci-dessous, le courant reste constant dans les deux conditions.
La résistance peut également être remplacée par une charge active comme un moteur ou une LED. Une vidéo de démonstration complète de la pompe Howland Current Pump est donnée ci-dessous.
Application de la pompe à courant Howland
Voici quelques applications pour la pompe à courant Howland:
- Tester d'autres appareils
- Expérimenter
- Test de production
- Diodes de polarisation et transistors
- Pour définir les conditions de test