- Diagrama básico del circuito de la bomba de corriente Howland
- Simulación de la bomba de corriente Howland
- Componente requerido
- Amplificador operacional IC LM741
- Prueba del hardware de la bomba de corriente Howland
- Aplicación de la bomba de corriente Howland
La fuente de corriente simple no es perfecta para cargas variables ya que la corriente a través de la carga también cambia con la resistencia de carga. La solución para este problema es una fuente de corriente constante como Howland Current Pump Circuit.
La bomba de corriente Howland fue inventada en 1962 por el profesor Bradford Howland del MIT. Consiste en un IC amplificador operacional y un puente de resistencia balanceada para mantener el valor de corriente constante a través de la carga incluso si cambia el valor de la resistencia de carga. Aquí entenderemos el funcionamiento básico y el circuito de Howland Current Source construyéndolo en hardware.
Diagrama básico del circuito de la bomba de corriente Howland
Ahora, aplicando la ley de la corriente de Kirchhoff y la ley de Ohm, vemos que la corriente de salida es igual a la suma de la corriente de entrada y la corriente a través de la resistencia R4.
yo o = yo 1 + yo 2 yo o = (V 1 - V L / R 1) + (V A - V L / R 2)… (ecuación 1)
R 1 y R 2 con op-amp se están formando un amplificador no inversor con respecto a la tensión de carga V L. Por lo tanto, obtenemos
V A = (1 + R 4 / R 3) V L … (ecuación 2)
Ponga el valor de V A de la ecuación (2) en la ecuación (1), yo o = (V 1 - V L / R 1) + ((1 + R 4 / R 3) V L - V L / R 2)
Ahora, al resolver y poner el valor de i o = AV 1 - V L / R O, Donde, A = 1 / R 1
Por lo tanto, evaluando R O a partir de la ecuación, obtendremos:
R O = R 2 / ((R 2 / R 1) - (R 4 / R 3))
Para hacer que la corriente de salida sea constante o independiente con respecto al voltaje de salida de la resistencia de carga, tenemos que lograr la condición de puente de equilibrio, que es
R 4 / R 3 = R 2 / R 1
Simulación de la bomba de corriente Howland
El circuito Howland es un circuito de fuente de corriente ideal que mantiene la corriente constante con respecto al cambio en la resistencia de carga o el voltaje a través de él. En el vídeo a continuación simulación se puede ver que el valor de la corriente es constante, independientemente de R L. Aquí, la simulación se ejecuta tres veces con tres valores diferentes de resistencia de carga, es decir, 1k, 2k y 3k, pero la corriente a través de la resistencia permanece constante independientemente del valor de la resistencia. Aquí obtenemos la salida de corriente constante de 9 mA en todas las condiciones.
Componente requerido
- Circuito integrado de amplificador operacional - LM741
- Resistencia - (3.9k - 2 nos, 1K- 3 nos)
- Tablero de circuitos
- Suministro de 9V
- Conexión de cables
Amplificador operacional IC LM741
El amplificador operacional LM741 es un amplificador de voltaje electrónico de alta ganancia acoplado a CC. Es un pequeño chip que tiene 8 pines. Se utiliza un amplificador operacional IC como comparador que compara las dos señales, la señal inversora y la no inversora. En el amplificador operacional IC 741, el PIN2 es un terminal de entrada inversora y el PIN3 es un terminal de entrada no inversora. El pin de salida de este IC es PIN6. La función principal de este IC es realizar la operación matemática en varios circuitos.
Cuando el voltaje en la entrada no inversora (+) es mayor que el voltaje en la entrada inversora (-), entonces la salida del comparador es Alta. Y si el voltaje de la entrada inversora (-) es mayor que el extremo no inversor (+), entonces la salida es BAJA. En este circuito de interruptor inalámbrico, LM741 se utiliza para proporcionar el pulso de reloj de bajo a alto al IC 4017, cada vez que se pasa una mano sobre el LDR. Obtenga más información sobre el Op-amp 741 aquí.
Diagrama de pines del LM741
Configuración de pines del LM741
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PIN NO. |
Descripción PIN |
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1 |
Desplazamiento nulo |
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2 |
Terminal de entrada inversora (-) |
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3 |
terminal de entrada no inversora (+) |
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4 |
suministro de voltaje negativo (-VCC) |
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5 |
desplazamiento nulo |
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6 |
Pin de voltaje de salida |
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7 |
suministro de voltaje positivo (+ VCC) |
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8 |
no conectado |
Prueba del hardware de la bomba de corriente Howland
Según la ley de ohmios, aumentar el valor de la resistencia de carga también cambiará el voltaje a través de ella. Pero una fuente ideal debe mantener una cantidad constante de corriente fluyendo a través de la resistencia de carga. A continuación se muestra la configuración del hardware para probar el circuito de la bomba de corriente Howland, aquí la fuente de alimentación de 9v se proporciona a través de un RPS (fuente de alimentación regulada) pero también se puede usar una batería de 9v para la prueba. Aquí, probamos el circuito con una resistencia de carga de 2k y 3.9k, y medimos la corriente a través de la carga usando un multímetro digital. Como se muestra en las imágenes a continuación, la corriente permanece constante en ambas condiciones.
La resistencia también se puede reemplazar con alguna carga activa como motor o LED. A continuación se muestra un video de demostración completo de la bomba de corriente Howland.
Aplicación de la bomba de corriente Howland
A continuación se muestran algunas aplicaciones de la bomba de corriente Howland:
- Probando otros dispositivos
- Experimentando
- Prueba de producción
- Diodos y transistores de polarización
- Para establecer condiciones de prueba