Indicateurs et dispositifs de signalisation sur une diode zener réglable TL431

Le stabilisateur intégré TL431 est principalement utilisé dans les alimentations. Cependant, pour cela, vous pouvez trouver de nombreuses autres applications. Certains de ces régimes sont fournis dans cet article.

Cet article parlera de dispositifs simples et utiles fabriqués à l'aide de Chips TL431. Mais dans ce cas, il ne faut pas avoir peur du mot «microcircuit», il n'a que trois conclusions, et extérieurement il ressemble à un simple transistor de faible puissance dans le boîtier TO90.

D'abord un peu d'histoire

Il se trouve que tous les ingénieurs en électronique connaissent les nombres magiques 431, 494. Qu'est-ce que c'est?

TEXAS INSTRUMENTS a été à l'avant-garde de l'ère des semi-conducteurs. Pendant tout ce temps, elle a été aux premières places de la liste des leaders mondiaux de la production de composants électroniques, se tenant fermement dans le top 10 ou, comme on dit souvent, dans le TOP 10 mondial. Le premier circuit intégré a été créé en 1958 par Jack Kilby, un employé de cette entreprise.

Désormais, TI produit une large gamme de microcircuits, dont le nom commence par les préfixes TL et SN. Ce sont, respectivement, des microcircuits analogiques et logiques (numériques), qui sont entrés pour toujours dans l'histoire de TI et qui trouvent toujours une large application.

Parmi les tout premiers de la liste des puces "magiques", il faut probablement considérer régulateur de tension réglable TL431. Dans le cas à trois broches de ce microcircuit, 10 transistors sont cachés, et la fonction qu'il remplit est la même qu'une diode zener conventionnelle (diode Zener).

Mais en raison de cette complication, le microcircuit a une stabilité thermique plus élevée et des caractéristiques de pente accrues. Sa principale caractéristique est qu’avec diviseur externe la tension de stabilisation peut être modifiée entre 2,5 et 30 V. Pour les derniers modèles, le seuil inférieur est de 1,25 V.

Le TL431 a été créé par Barney Holland, un employé de TI, au début des années 70. Il a ensuite copié la puce stabilisatrice d'une autre entreprise. Nous dirions déchirer, pas copier. Barney Holland a donc emprunté une source de tension de référence au microcircuit d'origine et a créé sur cette base un microcircuit de stabilisateur distinct. Au début, il s'appelait TL430, et après quelques améliorations, il s'appelait TL431.

Depuis lors, beaucoup de temps s'est écoulé, et maintenant il n'y a plus un seul bloc d'alimentation pour ordinateur, où qu'il trouve une application. Il trouve également une application dans presque toutes les alimentations à découpage basse consommation. L'une de ces sources se trouve désormais dans chaque foyer, est chargeur pour les téléphones portables. Une telle longévité ne peut qu'être enviée. La figure 1 montre le schéma fonctionnel du TL431.

Figure 1. Diagramme fonctionnel du TL431.

Barney Holland a également créé la puce TL494, non moins célèbre et toujours en demande. Il s'agit d'un contrôleur PWM push-pull, sur la base duquel de nombreux modèles d'alimentations à découpage ont été créés. Par conséquent, le nombre 494 se réfère également à juste titre à la «magie».

Passons maintenant à l'examen de différentes conceptions basées sur la puce TL431.

Indicateurs et signaleurs

La puce TL431 peut être utilisée non seulement pour son usage prévu comme diode zener dans les alimentations. Sur sa base, il est possible de créer divers indicateurs lumineux et même des dispositifs de signalisation sonore. En utilisant de tels appareils, vous pouvez suivre de nombreux paramètres différents.

Tout d’abord, c’est juste de la tension électrique. Si une quantité physique à l'aide de capteurs est présentée sous forme de tension, un appareil peut être fabriqué qui contrôle, par exemple, le niveau d'eau dans le réservoir, la température et l'humidité, l'éclairage ou la pression d'un liquide ou d'un gaz.

Alarme de surtension

Le fonctionnement d'un tel dispositif de signalisation est basé sur le fait que lorsque la tension à l'électrode de commande de la diode zener DA1 (broche 1) est inférieure à 2,5 V, la diode zener est fermée, seul un petit courant la traverse, généralement pas plus de 0,3 ... 0,4 mA. Mais ce courant est suffisant pour une très faible lueur de la LED HL1. Pour éviter ce phénomène, il suffit de connecter une résistance avec une résistance d'environ 2 ... 3 KOhm parallèlement à la LED. Le circuit du détecteur de surtension est illustré à la figure 2.

Figure 2. Détecteur de surtension.

Si la tension à l'électrode de commande dépasse 2,5 V, la diode zener s'ouvrira et la LED HL1 s'allumera. la limitation de courant nécessaire à travers la diode zener DA1 et la LED HL1 fournit la résistance R3. Le courant maximum de la diode zener est de 100 mA, tandis que le même paramètre pour la LED HL1 n'est que de 20 mA. C'est à partir de cette condition que la résistance de la résistance R3 est calculée. plus précisément, cette résistance peut être calculée à l'aide de la formule ci-dessous.

R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. La notation suivante est utilisée ici: Upit - tension d'alimentation, Uhl - chute de tension directe sur la LED, tension Uda sur un circuit ouvert (généralement 2V), courant Ihl LED (réglé entre 5 et 15 mA). N'oubliez pas non plus que la tension maximale de la diode zener TL431 n'est que de 36 V. Ce paramètre ne peut pas non plus être dépassé.

Niveau d'alarme

La tension à l'électrode de commande à laquelle la LED HL1 (Uз) s'allume est réglée par le diviseur R1, R2. les paramètres du diviseur sont calculés par la formule:

R2 = 2,5 * R1 / (Uz - 2,5). Pour un ajustement plus précis du seuil de réponse, vous pouvez installer un trim de réglage au lieu de la résistance R2, avec une valeur nominale une fois et demie supérieure à ce qui a été calculé. Après la teinture, elle peut être remplacée par une résistance constante, dont la résistance est égale à la résistance de la partie introduite de l'accord.

Parfois, il est nécessaire de contrôler plusieurs niveaux de tension. Dans ce cas, trois de ces dispositifs de signalisation seront nécessaires, chacun étant configuré pour sa propre tension. Ainsi, il est possible de créer toute une ligne d'indicateurs, une échelle linéaire.

Pour alimenter le circuit d'affichage, composé de la LED HL1 et de la résistance R3, vous pouvez utiliser une source d'alimentation séparée, même non stabilisée. Dans ce cas, la tension contrôlée est appliquée à la borne de la résistance R1, qui doit être déconnectée de la résistance R3. Avec cette inclusion, la tension contrôlée peut aller de trois à plusieurs dizaines de volts.

Indicateur de sous-tension

Figure 3. Indicateur de sous-tension.

La différence entre ce circuit et le précédent est que la LED est allumée différemment. Cette inclusion est appelée inverse, car la LED s'allume lorsque la puce est fermée. Si la tension contrôlée dépasse le seuil fixé par le diviseur R1, R2, le microcircuit est ouvert et le courant passe à travers la résistance R3 et les broches 3-2 (cathode - anode) du microcircuit.

Sur la puce dans ce cas, il y a une chute de tension de 2 V, ce qui n'est pas suffisant pour allumer la LED. Pour garantir que la LED ne s'allume pas, deux diodes sont installées en série avec elle. Certains types de LED, par exemple bleu, blanc et certains types de vert, s'allument lorsque la tension dépasse 2,2 V. Dans ce cas, des cavaliers en fil sont installés à la place des diodes VD1, VD2.

Lorsque la tension surveillée devient inférieure à celle définie par le diviseur R1, R2 le microcircuit se ferme, la tension à sa sortie sera bien supérieure à 2 V, donc la LED HL1 s'allumera.

Si vous souhaitez contrôler uniquement le changement de tension, l'indicateur peut être assemblé selon le schéma illustré à la figure 4.

Figure 4. Indicateur de changement de tension.

Cet indicateur utilise une LED bicolore HL1. Si la tension surveillée dépasse la valeur seuil, la LED rouge s'allume et si la tension est basse, la verte s'allume.

Dans le cas où la tension est proche d'un seuil prédéterminé (environ 0,05 ... 0,1 V), les deux indicateurs s'éteignent, car la caractéristique de transfert de la diode zener a une pente bien définie.

Si vous souhaitez surveiller un changement dans n'importe quelle quantité physique, la résistance R2 peut être remplacée par un capteur qui modifie la résistance sous l'influence de l'environnement. Un dispositif similaire est illustré à la figure 5.

Figure 5. Schéma de surveillance des paramètres environnementaux.

Classiquement, sur un schéma plusieurs capteurs sont représentés à la fois. Si ce sera phototransistorça va finir relais photo. Alors que l'éclairage est grand, le phototransistor est ouvert et sa résistance est faible. Par conséquent, la tension à la borne de commande DA1 est inférieure au seuil; par conséquent, la LED ne s'allume pas.

À mesure que l'éclairement diminue, la résistance du phototransistor augmente, ce qui entraîne une augmentation de la tension à la borne de commande DA1. Lorsque cette tension dépasse le seuil (2,5 V), la diode zener s'ouvre et la LED s'allume.

Si, au lieu d'un phototransistor, une thermistance, par exemple une série MMT, est connectée à l'entrée de l'appareil, un indicateur de température est obtenu: lorsque la température baisse, la LED s'allume.

Le même schéma peut être utilisé comme capteur d'humidité, par exemple, la terre. Pour ce faire, au lieu d'une thermistance ou d'un phototransistor, des électrodes en acier inoxydable doivent être connectées, qui à une certaine distance les unes des autres doivent être enfoncées dans le sol. Lorsque la terre sèche au niveau déterminé lors de la configuration, la LED s'allume.

Le seuil de l'appareil dans tous les cas est fixé à l'aide d'une résistance variable R1.

En plus des indicateurs lumineux répertoriés sur la puce TL431, il est également possible d'assembler un indicateur audio. Un diagramme d'un tel indicateur est illustré à la figure 6.

Figure 6. Indicateur de niveau de liquide sonore.

Pour contrôler le niveau d'un liquide, tel que de l'eau dans un bain, un capteur composé de deux plaques inoxydables, situées à plusieurs millimètres l'une de l'autre, est connecté au circuit.

Lorsque l'eau atteint le capteur, sa résistance diminue et la puce entre en mode linéaire via les résistances R1 R2. Par conséquent, l'auto-génération se produit à la fréquence de résonance de l'émetteur piézocéramique HA1, à laquelle le signal sonore retentit.

En tant qu'émetteur, vous pouvez utiliser le radiateur ZP-3. l'appareil est alimenté par une tension de 5 ... 12 V. Cela vous permet de l'alimenter même à partir de batteries galvaniques, ce qui permet de l'utiliser à différents endroits, y compris dans la salle de bain.

La portée principale de la puce TL434, bien sûr, les alimentations. Mais, comme nous le voyons, les capacités du microcircuit ne se limitent pas à cela seul.

Boris Aladyshkin