ตัวบ่งชี้และอุปกรณ์ส่งสัญญาณในไดโอดซีเนอร์แบบปรับได้ TL431

ส่วนใหญ่จะใช้โคลงแบบรวม TL431 ในอุปกรณ์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตามสำหรับแอพนี้คุณสามารถค้นหาแอปพลิเคชั่นอื่น ๆ อีกมากมาย ชุดรูปแบบเหล่านี้บางส่วนมีให้ในบทความนี้

บทความนี้จะพูดคุยเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่เรียบง่ายและมีประโยชน์ที่ทำโดยใช้ ชิป TL431. แต่ในกรณีนี้เราไม่ควรกลัวคำว่า "microcircuit" แต่มีข้อสรุปเพียงสามข้อเท่านั้นและดูเหมือนว่าทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำธรรมดาในแพ็คเกจ TO90

ก่อนอื่นซักประวัติ

มันเกิดขึ้นว่าวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ทุกคนรู้เลขอาคมที่ 431, 494 นี่คืออะไร?

เครื่องมือเท็กซัสอยู่ในระดับแนวหน้าของยุคเซมิคอนดักเตอร์ ตลอดเวลาที่ผ่านมาเธออยู่ในอันดับต้น ๆ ในรายชื่อผู้นำระดับโลกในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็คทรอนิคส์โดยยึดมั่นในสิบอันดับแรกหรืออย่างที่พวกเขาพูดบ่อยขึ้นในการจัดอันดับโลก -10 วงจรรวมแรกถูกสร้างขึ้นในปี 1958 โดย Jack Kilby พนักงานของ บริษัท นี้

ตอนนี้ TI ผลิตวงจรขนาดเล็กหลากหลายชื่อซึ่งเริ่มต้นด้วยส่วนนำหน้า TL และ SN เหล่านี้ตามลำดับ microcircuits อนาล็อกและตรรกะ (ดิจิตอล) ซึ่งได้เข้ามาตลอดประวัติศาสตร์ของ TI และยังพบการประยุกต์กว้าง

ในบรรดาสิ่งแรกที่อยู่ในรายชื่อของ "เวทย์มนตร์" ชิปที่ควรได้รับการพิจารณา ปรับแรงดันไฟฟ้าปรับ TL431. ในกรณีที่มีสามขาของ microcircuit นี้ทรานซิสเตอร์ 10 ตัวถูกซ่อนไว้และฟังก์ชั่นที่ทำโดยมันก็เหมือนกับไดโอดซีเนอร์ทั่วไป (Zener diode)

แต่เนื่องจากความซับซ้อนนี้ไมโครเซอร์กิตจึงมีความเสถียรทางความร้อนสูงขึ้นและมีความลาดชันมากขึ้น คุณสมบัติหลักของมันคือด้วย ตัวแบ่งภายนอก แรงดันไฟฟ้าสำหรับการทำให้เสถียรสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายใน 2.5 ... 30 V. สำหรับรุ่นล่าสุดขีด จำกัด ล่างคือ 1.25 V

TL431 ถูกสร้างขึ้นโดยพนักงานของบาร์นีย์ฮอลแลนด์ในช่วงอายุเจ็ดสิบต้น จากนั้นเขาได้มีส่วนร่วมในการคัดลอกชิปโคลงของ บริษัท อื่น เราจะบอกว่าริปไม่ใช่การคัดลอก ดังนั้นบาร์นีย์ฮอลแลนด์จึงยืมแหล่งกำเนิดแรงดันอ้างอิงจาก microcircuit ดั้งเดิมและบนพื้นฐานของมันก็สร้างวงจรโคลงที่แยกออกมา ตอนแรกมันถูกเรียกว่า TL430 และหลังจากการปรับปรุงบางอย่างมันถูกเรียกว่า TL431

ตั้งแต่นั้นมาเวลาผ่านไปนานมากและตอนนี้ไม่มีแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว นอกจากนี้ยังพบแอปพลิเคชั่นในอุปกรณ์จ่ายพลังงานแบบสวิตช์พลังงานต่ำเกือบทั้งหมด หนึ่งในแหล่งข้อมูลเหล่านี้อยู่ในบ้านทุกหลังคือ ชาร์จ สำหรับโทรศัพท์มือถือ อายุยืนดังกล่าวสามารถอิจฉาได้เท่านั้น รูปที่ 1 แสดงแผนภาพการทำงานของ TL431

รูปที่ 1. แผนภาพการทำงานของ TL431

บาร์นีย์ฮอลแลนด์ได้สร้างชิป TL494 ที่มีชื่อเสียงและยังเป็นที่ต้องการไม่น้อย นี่คือคอนโทรลเลอร์ PWM แบบพุช - พูลบนพื้นฐานของการจ่ายพลังงานแบบสวิตช์หลายรุ่น ดังนั้นหมายเลข 494 จึงหมายถึง "เวทมนต์" ด้วยเช่นกัน

ตอนนี้เรามาดูการออกแบบที่หลากหลายที่ใช้ชิป TL431

ตัวชี้วัดและผู้ลงนาม

ชิป TL431 สามารถใช้งานได้ไม่เพียง แต่สำหรับวัตถุประสงค์ที่ต้องการเป็นไดโอดซีเนอร์ในแหล่งจ่ายไฟเท่านั้น บนพื้นฐานของมันเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวบ่งชี้แสงที่หลากหลายและแม้กระทั่งอุปกรณ์ส่งสัญญาณเสียง เมื่อใช้อุปกรณ์ดังกล่าวคุณสามารถติดตามพารามิเตอร์ต่างๆได้

ประการแรกมันเป็นเพียงแรงดันไฟฟ้า หากปริมาณทางกายภาพด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์นำเสนอในรูปแบบของแรงดันไฟฟ้าแล้วอุปกรณ์สามารถทำเช่นนั้นควบคุมเช่นระดับน้ำในถังอุณหภูมิและความชื้นการส่องสว่างหรือความดันของของเหลวหรือก๊าซ

มากกว่าสัญญาณเตือนแรงดันไฟฟ้า

การทำงานของอุปกรณ์ส่งสัญญาณนั้นขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดควบคุมของซีเนอร์ไดโอด DA1 (พิน 1) น้อยกว่า 2.5 โวลต์ซีเนอร์ไดโอดจะปิดเฉพาะกระแสขนาดเล็กที่ไหลผ่าน แต่กระแสนี้เพียงพอสำหรับการเรืองแสงที่อ่อนมากของ LED HL1 เพื่อป้องกันปรากฏการณ์นี้ก็เพียงพอที่จะเชื่อมต่อตัวต้านทานที่มีความต้านทานประมาณ 2 ... 3 KOhm ขนานกับ LED วงจรตรวจจับแรงดันไฟฟ้าเกินแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 เครื่องตรวจจับแรงดันไฟฟ้าเกิน

หากแรงดันไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดควบคุมเกิน 2.5 โวลต์ไดโอดซีเนอร์จะเปิดขึ้นและ LED HL1 จะสว่างขึ้น ข้อ จำกัด ในปัจจุบันที่จำเป็นผ่านซีเนอร์ไดโอด DA1 และ LED HL1 ให้ตัวต้านทาน R3 กระแสสูงสุดของซีเนอร์ไดโอดคือ 100 mA ในขณะที่พารามิเตอร์เดียวกันสำหรับ LED HL1 นั้นมีค่าเพียง 20 mA จากเงื่อนไขนี้ว่าความต้านทานของตัวต้านทาน R3 ถูกคำนวณ แม่นยำยิ่งขึ้นความต้านทานนี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl สัญกรณ์ต่อไปนี้ใช้ที่นี่: แรงดันไฟฟ้าขาขึ้น - แรงดัน Uhl - แรงดันตกโดยตรงบน LED, แรงดัน Uda บนวงจรเปิด (ปกติ 2V), กระแส Ihl LED (ตั้งค่าภายใน 5 ... 15 mA) นอกจากนี้อย่าลืมว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสำหรับซีเนอร์ไดโอด TL431 มีเพียง 36 V. พารามิเตอร์นี้ไม่สามารถเกินได้

ระดับการเตือนภัย

แรงดันไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดควบคุมที่ LED HL1 (Uз) สว่างขึ้นถูกตั้งค่าโดยตัวหาร R1, R2 พารามิเตอร์ตัวหารถูกคำนวณโดยสูตร:

R2 = 2.5 * R1 / (Uz - 2.5) สำหรับการปรับเกณฑ์การตอบสนองที่แม่นยำยิ่งขึ้นคุณสามารถติดตั้งการปรับแต่งการปรับแต่งแทนตัวต้านทาน R2 โดยมีค่าเล็กน้อยหนึ่งเท่าครึ่งตามที่คำนวณได้ หลังจากทำสีก็สามารถถูกแทนที่ด้วยตัวต้านทานคงที่ความต้านทานซึ่งเท่ากับความต้านทานของส่วนที่แนะนำของการปรับแต่ง

บางครั้งจำเป็นต้องมีการควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้าหลายระดับ ในกรณีนี้จำเป็นต้องมีอุปกรณ์การส่งสัญญาณสามตัวซึ่งแต่ละตัวมีการกำหนดค่าสำหรับแรงดันไฟฟ้าของตัวเอง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวชี้วัดทั้งเส้นซึ่งเป็นสเกลเชิงเส้น

ในการจ่ายไฟให้กับวงจรจอแสดงผลประกอบด้วย LED HL1 และตัวต้านทาน R3 คุณสามารถใช้แหล่งพลังงานแยกต่างหากแม้จะไม่เสถียร ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมถูกนำไปใช้กับขั้วของตัวต้านทาน R1 ซึ่งควรจะตัดการเชื่อมต่อจากตัวต้านทาน R3 ด้วยการรวมนี้แรงดันไฟฟ้าควบคุมสามารถอยู่ในช่วงสามถึงหลายสิบโวลต์

ตัวบ่งชี้ที่ undervoltage

รูปที่ 3 ตัวบ่งชี้แรงดันตก

ความแตกต่างระหว่างวงจรนี้กับวงจรก่อนหน้าคือไฟ LED เปิดแตกต่างกัน การรวมนี้เรียกว่าอินเวอร์สเนื่องจากไฟ LED จะสว่างขึ้นเมื่อปิดชิป หากแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมได้เกินขีด จำกัด ที่กำหนดโดยตัวแบ่ง R1, R2, microcircuit จะเปิดขึ้นและกระแสจะไหลผ่านตัวต้านทาน R3 และหมุด 3 - 2 (แคโทด - แอโนด) ของ microcircuit

บนชิปในกรณีนี้มีแรงดันไฟฟ้าตกที่ 2 V ซึ่งไม่เพียงพอที่จะจุดไฟ LED เพื่อให้แน่ใจว่าไฟ LED ไม่ได้รับประกันว่าจะมีแสงไดโอดสองตัวจะถูกติดตั้งเป็นอนุกรม ไฟ LED บางประเภทเช่นสีน้ำเงินขาวและเขียวบางประเภทสว่างขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าเกิน 2.2 V ในกรณีนี้ติดตั้งจัมเปอร์ที่ทำจากลวดแทนไดโอด VD1, VD2

เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ถูกตรวจสอบน้อยกว่าค่าที่กำหนดโดยตัวแบ่ง R1, R2 microcircuit จะปิดแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะมีค่ามากกว่า 2 V ดังนั้น LED HL1 จะสว่างขึ้น

หากคุณต้องการควบคุมเฉพาะการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าตัวบ่งชี้สามารถประกอบได้ตามรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 ตัวบ่งชี้การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า

ตัวบ่งชี้นี้ใช้ HL1 LED สองสี หากแรงดันไฟฟ้าที่ถูกมอนิเตอร์เกินค่าเกณฑ์ไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้นและหากแรงดันไฟฟ้าต่ำไฟสีเขียวจะสว่างขึ้น

ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าใกล้ถึงขีด จำกัด ที่กำหนดไว้ (ประมาณ 0.05 ... 0.1 V) ตัวบ่งชี้ทั้งสองจะดับเนื่องจากลักษณะการถ่ายโอนของไดโอดซีเนอร์มีความลาดชันที่กำหนดไว้อย่างดี

หากคุณต้องการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในปริมาณทางกายภาพใด ๆ จากนั้นตัวต้านทาน R2 จะถูกแทนที่ด้วยเซ็นเซอร์ที่เปลี่ยนความต้านทานภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อม อุปกรณ์ที่คล้ายกันจะแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 รูปแบบของการตรวจสอบพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม

ตามอัตภาพในแผนภาพเดียวเซ็นเซอร์หลายรายการจะปรากฏขึ้นพร้อมกัน ถ้ามันจะเป็น Phototransistorมันจะเปิดออก รีเลย์ภาพ. ในขณะที่แสงสว่างมีขนาดใหญ่ phototransistor จะเปิดและความต้านทานมีขนาดเล็ก ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เทอร์มินัลการควบคุม DA1 น้อยกว่าขีด จำกัด ดังนั้นไฟ LED จึงไม่ติดสว่าง

เมื่อความสว่างลดลงความต้านทานของโฟโต้ทรานซิสเตอร์จะเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มแรงดันที่ขั้วควบคุม DA1 เมื่อแรงดันไฟฟ้านี้เกินเกณฑ์ (2.5 V), ไดโอดซีเนอร์จะเปิดขึ้นและไฟ LED จะสว่างขึ้น

ถ้าหากเชื่อมต่อเทอร์มิสเตอร์เป็นเทอร์มิสเตอร์เช่นชุด MMT แทนที่จะเชื่อมต่อกับอินพุตของอุปกรณ์จะได้รับตัวบ่งชี้อุณหภูมิ: เมื่ออุณหภูมิลดลง LED จะสว่างขึ้น

รูปแบบเดียวกันสามารถใช้เป็น เซ็นเซอร์ความชื้นตัวอย่างเช่นที่ดิน ในการทำเช่นนี้แทนที่จะเชื่อมต่อเทอร์มิสเตอร์หรือโฟโต้ทรานซิสเตอร์ควรเชื่อมขั้วไฟฟ้าสเตนเลสสตีลซึ่งระยะห่างจากกันควรผลักลงกับพื้น เมื่อโลกแห้งถึงระดับที่กำหนดระหว่างการติดตั้ง LED จะสว่างขึ้น

เกณฑ์ของอุปกรณ์ในทุกกรณีถูกตั้งค่าโดยใช้ตัวต้านทานตัวแปร R1

นอกจากไฟแสดงสถานะที่ระบุไว้บนชิป TL431 แล้วยังสามารถประกอบตัวบ่งชี้เสียงได้อีกด้วย แผนภาพของตัวบ่งชี้ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 ตัวบ่งชี้ระดับเสียงของเหลว

ในการควบคุมระดับของของเหลวเช่นน้ำในอ่างอาบน้ำเซ็นเซอร์จากแผ่นสแตนเลสสองตัวซึ่งตั้งอยู่ที่ระยะทางหลายมิลลิเมตรจากกันและกันเชื่อมต่อกับวงจร

เมื่อน้ำถึงเซ็นเซอร์ความต้านทานจะลดลงและชิปจะเข้าสู่โหมดเชิงเส้นผ่านตัวต้านทาน R1 R2 ดังนั้นการสร้างตัวเองจึงเกิดขึ้นที่ความถี่เรโซแนนท์ของตัวกระจาย piezoceramic HA1 ซึ่งสัญญาณเสียงจะดังขึ้น

ในฐานะผู้ปล่อยคุณสามารถใช้หม้อน้ำ ZP-3 อุปกรณ์ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้า 5 ... 12 V. อุปกรณ์นี้ให้พลังงานจากแบตเตอรี่กัลวานิคซึ่งทำให้สามารถใช้งานได้ในที่ต่างๆรวมถึงในห้องน้ำ

ขอบเขตหลักของชิป TL434 ซึ่งแน่นอนคือแหล่งจ่ายไฟ แต่อย่างที่เราเห็นความสามารถของไมโครเซอร์กิตไม่ได้ จำกัด อยู่เพียงแค่นี้

Boris Aladyshkin