Индикатори и сигнални устройства на регулируем ценеров диод TL431

Вграденият стабилизатор TL431 се използва главно в захранващи устройства. Въпреки това, за него можете да намерите много повече приложения. Някои от тези схеми са дадени в тази статия.

Тази статия ще говори за прости и полезни устройства, направени с използване Чипове TL431, Но в този случай не трябва да се страхувате от думата "микросхема", тя има само три заключения и външно изглежда като обикновен транзистор с ниска мощност в пакета TO90.

Първо малко история

Случи се така, че всички електронни инженери знаят магическите числа 431, 494. Какво е това?

TEXAS INSTRUMENTS беше начело на ерата на полупроводниците. През цялото това време тя е на първо място в списъка на световните лидери в производството на електронни компоненти, твърдо се държи в челната десетка или, както се казва по-често, в световната класация ТОП-10. Първата интегрална схема е създадена през 1958 г. от Джак Килби, служител на тази компания.

TI вече произвежда широка гама от микросхеми, чието име започва с префиксите TL и SN. Това са съответно аналогови и логически (цифрови) микросхеми, които завинаги са влезли в историята на TI и все още намират широко приложение.

Сред първите в списъка на "вълшебните" чипове вероятно трябва да се имат предвид регулируем регулатор на напрежението TL431, В трицинковия случай на тази микросхема са скрити 10 транзистора, а функцията, която се изпълнява от него, е същата като конвенционалния ценеров диод (Zener diode).

Но поради това усложнение, микросхемата има по-висока термична стабилност и повишени характеристики на наклона. Основната му особеност е, че с външен разделител стабилизационното напрежение може да бъде променено в рамките на 2,5 ... 30 V. За най-новите модели долният праг е 1,25 V.

TL431 е създаден от служителя на TI Барни Холанд в началото на седемдесетте. Тогава той се занимаваше с копирането на стабилизаторния чип на друга компания. Бихме казали изтриване, а не копиране. Така Barney Holland заимства референтен източник на напрежение от първоначалната микросхема и на негова основа създаде отделна стабилизаторна микросхема. Отначало той се нарича TL430, а след някои подобрения се нарича TL431.

Оттогава мина много време и сега няма нито едно захранване на компютъра, където и да намери приложение. Той намира приложение и в почти всички захранващи устройства за комутация с ниска мощност. Един от тези източници сега е във всеки дом, е зарядно за мобилни телефони. На такова дълголетие може да се завиди само. Фигура 1 показва функционалната схема на TL431.

Фигура 1. Функционална схема на TL431.

Barney Holland създаде също толкова добре познатия и все още търсещ TL494 чип. Това е PWM контролер PWM, на базата на който са създадени много модели комутационни захранващи устройства. Следователно числото 494 също правилно се отнася до „магията“.

Сега да преминем към разглеждането на различни дизайни, базирани на чипа TL431.

Индикатори и сигнализатори

Чипът TL431 може да се използва не само по предназначение като ценеров диод в захранванията. На негова основа е възможно да се създават различни светлинни индикатори и дори звукови сигнални устройства. Използвайки такива устройства, можете да проследявате много различни параметри.

На първо място, това е просто електрическо напрежение. Ако някое физическо количество с помощта на сензори се представи под формата на напрежение, тогава е възможно да се направи устройство, което следи например нивото на водата в резервоара, температурата и влажността, осветеността или налягането на течност или газ.

Аларма над напрежение

Работата на такова сигнално устройство се основава на факта, че когато напрежението в управляващия електрод на ценеровия диод DA1 (щифт 1) е по-малко от 2,5 V, ценеровият диод е затворен, през него протича само малък ток, обикновено не повече от 0,3 ... 0,4 mA. Но този ток е достатъчен за много слаб блясък на HL1 светодиода. За да се предотврати това явление, достатъчно е да свържете резистор със съпротивление около 2 ... 3 KOhm успоредно на светодиода. Схемата на детектора за пренапрежение е показана на фигура 2.

Фигура 2. Детектор за пренапрежение

Ако напрежението на контролния електрод надвиши 2,5 V, стабилизиращият диод ще се отвори и HL1 светодиодът ще светне. необходимото ограничение на тока чрез ценеровия диод DA1 и LED HL1 осигурява резистор R3. Максималният ток на ценеровия диод е 100 mA, докато същият параметър за HL1 LED е само 20 mA. Именно от това условие се изчислява съпротивлението на резистора R3. по-точно, това съпротивление може да се изчисли по формулата по-долу.

R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. Тук се използва следната нотация: Upit - захранващо напрежение, Uhl - директен спад на напрежението върху светодиода, Uda напрежение в отворена верига (обикновено 2V), Ihl LED ток (зададен в рамките на 5 ... 15 mA). Също така, не забравяйте, че максималното напрежение за ценеровия диод TL431 е само 36 V. Този параметър също не може да бъде надвишен.

Ниво на аларма

Напрежението в контролния електрод, при което свети LED HL1 (Uз), се задава от разделителя R1, R2. параметрите на разделителя се изчисляват по формулата:

R2 = 2.5 * R1 / (Uz - 2.5). За по-прецизно регулиране на прага на отговор можете да инсталирате настройка на тапицерията вместо резистор R2, с номинална стойност един и половина пъти повече от изчислената. След направата на тинктурата тя може да бъде заменена с постоянен резистор, съпротивлението на което е равно на съпротивлението на въведената част от настройката.

Понякога е необходимо да се контролират няколко нива на напрежение. В този случай ще са необходими три такива сигнални устройства, всяко от които е конфигурирано за собственото си напрежение. По този начин е възможно да се създаде цяла линия от индикатори, линейна скала.

За захранване на дисплейната верига, състояща се от LED HL1 и резистор R3, можете да използвате отделен източник на захранване, дори нестабилизиран. В този случай контролираното напрежение се прилага към горния извод на резистора R1, който трябва да бъде изключен от резистора R3. С това включване контролираното напрежение може да варира от три до няколко десетки волта.

Индикатор за напрежение

Фигура 3. Индикатор за напрежение

Разликата между тази схема и предходната е, че светодиодът е включен по различен начин. Това включване се нарича обратно, тъй като светодиодът светва, когато чипът е затворен. Ако контролираното напрежение надвишава прага, зададен от делителя R1, R2, микросхемата е отворена и токът протича през резистора R3 и щифтове 3 - 2 (катод - анод) на микросхемата.

На чипа в този случай има спад на напрежението от 2 V, което не е достатъчно за запалване на светодиода. За да се гарантира, че светодиодът не е гарантиран да свети, два диода са инсталирани последователно с него. Някои видове светодиоди, например сини, бели и някои видове зелени, светват, когато напрежението надвишава 2,2 V. В този случай джъмперите, изработени от тел, се инсталират вместо диоди VD1, VD2.

Когато наблюдаваното напрежение стане по-малко от зададеното от делителя R1, R2 микросхемата се затваря, напрежението на нейния изход ще бъде много повече от 2 V, така че светодиодът HL1 ще светне.

Ако искате да контролирате само промяната на напрежението, индикаторът може да бъде сглобен според схемата, показана на фигура 4.

Фигура 4. Индикатор за промяна на напрежението.

Този индикатор използва двуцветен LED HL1. Ако наблюдаваното напрежение надвишава праговата стойност, червеният светодиод светва, а ако напрежението е ниско, зелената светлина свети.

В случай, че напрежението е близо до предварително определен праг (приблизително 0,05 ... 0,1 V), и двата индикатора се погасяват, тъй като предавателната характеристика на ценеровия диод има добре определен наклон.

Ако искате да наблюдавате промяна във всяко физическо количество, тогава резисторът R2 може да бъде заменен от сензор, който променя съпротивлението под въздействието на околната среда. Подобно устройство е показано на фигура 5.

Фигура 5. Схема за мониторинг на параметрите на околната среда.

Обикновено на една диаграма са показани няколко сензора наведнъж. Ако ще бъде фототранзисторще се окаже фото реле, Докато осветеността е голяма, фототранзисторът е отворен, а съпротивлението му е малко. Следователно напрежението на контролния терминал DA1 е по-малко от прага, в резултат на това светодиодът не свети.

С намаляването на осветлението съпротивлението на фототранзистора се увеличава, което води до увеличаване на напрежението на контролния терминал DA1. Когато това напрежение надвиши прага (2,5 V), стабилизиращият диод се отваря и светодиодът светва.

Ако вместо фототранзистор към входа на устройството е свързан термистор, например серия MMT, се получава температурен индикатор: когато температурата спадне, светодиодът ще светне.

Същата схема може да се използва като сензор за влажностнапример земя. За да направите това, вместо термистор или фототранзистор трябва да се свържат електроди от неръждаема стомана, които на известно разстояние един от друг трябва да бъдат изтласкани в земята. Когато земята изсъхне до определеното по време на настройката ниво, светодиодът ще светне.

Прагът на устройството във всички случаи се задава с помощта на променлив резистор R1.

В допълнение към изброените светлинни индикатори на чипа TL431 е възможно и сглобяването на аудио индикатор. Диаграма на такъв индикатор е показана на фигура 6.

Фигура 6. Индикатор за ниво на звукова течност

За да се контролира нивото на течност, като вода във вана, към веригата е свързан сензор, изработен от две неръждаеми плочи, които са разположени на разстояние няколко милиметра една от друга.

Когато водата достигне сензора, неговото съпротивление намалява и чипът навлиза в линейния режим чрез резисторите R1 R2. Следователно, самогенерирането се случва с резонансната честота на пиезокерамичния излъчвател HA1, при която ще звучи звуковият сигнал.

Като излъчвател можете да използвате радиатора ZP-3. устройството се захранва от напрежение 5 ... 12 V. Това ви позволява да го захранвате дори от галванични батерии, което дава възможност да го използвате на различни места, включително в банята.

Основният обхват на чипа TL434, разбира се, захранвания. Но, както виждаме, възможностите на микросхемата не са ограничени само до това.

Борис Аладишкин