34055 Image33 (8)

Top www

•wm*'

JUCTO

przełącznika z rezystorami według idei z rysunku A. żeby równomiernie pokryć zakres 20mA...2A.

Należy podać schemat i wartości elementów bloku zaznaczonego kolorem niebieskim.

W żadnym wypadku nie chodzi o eksperymentalne dobranie elementów układu ani o odszukanie w literaturze podobnego rozwiązania, tylko o samodzielne obliczenie wartości elementów. Dlatego w rozwiązaniu należy podać:

/. schemat układu

2.    wartości elementów ale dobrze byłoby także:

3,    zwięźle wyjaśnić, dlaczego wartości elementów są takie, a nie inne.

A

Rozwiązania powinny być możliwie krótkie. choć ważne jest, by podać wyjaśnienie, dotyczące przyjętych wartości elementów. Najlepiej, gdyby praca zawierała zwięzły opis przebiegu obliczeń

Nagrodami będą kity AVT lub książki. Jestem przekonany, że potraktujecie tę trzecią klasę nie tyle jako okazję do zdobycia upominków, ale przede wszystkim sposobność do nauki i pogłębiania wiedzy. Wszystkie rozwiązania nadsyłane w terminie 60 dni od ukazania się tego numeru EdW powinny mieć dopisek Policzl27 (na kopercie, a w tytule maila dodatkowo nazwisko, np.: Policz 12? Jankowski). Z uwagi na specyfikę zadania bardzo proszę o podawanie swojego wieku oraz miejsca nauki czy pracy.

Zapraszam do rozwiązania tego zadania zarówno początkujących, jak i doświadczonych elektroników Można też jeszcze nadsyłać rozwiązania zadania PoliczI26 z poprzedniego miesiąca.

Rozwiązanie zadania Policz 123

W EdW 5/2004 przedstawione było trzecie zadanie z serii Policz. które brzmiało: Budujemy przyrząd pomiarowy zasilany z baterii i potrzebne jest tam źródło napięcia wzorcowego. Ponieważ przyrząd zasilany będzie z małej baterii 9-woltowej 6F22, bardzo ważne jest. żeby takie źródło pobierało jak najmniej prądu. Urządzenie musi działać prawidłowo także przy spadku napięcia baterii do 7,5 V.

Proponowany schemat ideowy pokazany jest na rysunku B. Cieszę się, żc także i tym razem nadeszło wiele rozwiązań, których większość uznałem za prawidłowe. Juz teraz gratuluję tym młodszym i mniej doświadczonym, którzy zmierzyli się z tym zadaniem!

Przed rozwiązaniem zadania koniecznie trzeba było znaleźć w katalogu przynajmniej podstawowe informacje o minimalnym prą dzie pracy kostki TL431 oraz o jej napięciu odniesienia. Ten minimalny prąd I< potrzebny dla zachowania prawidłowej regulacji kostki TL431 jest wyraźnie podany w katalogu. Dla większości egzemplarzy wynosi on 0,4mA, ale gwarantowana wartość dla wszystkich egzemplarzy' to ImA. Wprawdzie w kartach katalogowych kilku producentów dla niektórych wersji podane są nieco inne wartości, np. 0,5mA i 0,6mA, jednak należy przyjąć wartości dla popularnych, tanich wersji, dostępnych na rynku, a nie na specjalne zamówienie.

Tu stwierdzam, iż prawie wszyscy prawidłowo założyli minimalny prąd pracy układu TL431 równy ImA, tak zresztą zalecają katalogi. Większość słusznie przyjęła nieco większy prąd płynący przez Rl (l,2...l,5mA), ponieważ trzeba uwzględnić prąd dzielnika K2, R3 oraz prąd obciążenia (wyjściowy) Io, którego wartość i kierunek nie są podane w warunkach zadania.

Tu trzeba było trochę pomyśleć. Otóż całe urządzenie ma być zasilane z małej baterii 9V. Jeśli miałaby to być zwykła bateria manganowa. to prąd z niej pobierany nie może przekraczać 15...20mA, w przypadku baterii alkalicznej mógłby być większy, ale na pewno nie większy niż 50mA. W grę wchodzi mc tylko pojemność 9-woltowych bloczków, zwykłych w granicach lOOmAh, alkalicznych do 500mAh, ale też znaczna rezystancja wewnętrzna, niepozwalająca pobrać zbyt dużego prądu. Jeśli więc całe urządzenie ma pobierać od kilku do co najwyżej kilkudziesięciu miliamperów, to logika podpowiada, iż analizowany fragment, blok źródła napięcia wzorcowego, powinien pobierać co najwyżej kilka miliamperów. Nie był wprawdzie podany prąd obciążenia tego źródła napięcia wzorcowego, oznaczony lx na rysunku B, ale można było przyjąć, iż w bateryjnym przyrządzie nie powinien być większy niż (J,ImA. Tu stwierdzam, iż tylko kilku uczestników zwróciło uwagę

na fakt, że w zadaniu nie były podane ani wartość, ani kierunek prądu obciążenia Niektórzy słusznie przyjęli, że prąd ten jest bardzo mały, rzędu mikroamperów i że można go pominąć, a dwóch założyło, iż może to być wypływający prąd o wartości do ImA Źródła napięcia odniesienia zazwyczaj obciążane są znikomym prądem, który można pominąć. Dla ścisłości: jak pokazuje rysunek B, prąd obciążenia oznaczony Io może wypływać ze źródła i wtedy płynie przez Rl, ale też może mieć przeciwny kierunek i wpływać do źródła - wtedy nie płynie przez Rl, tylko korzystnie zwiększa prąd płynący przez TL431.

W każdym razie po przyjęciu minimalnej wartości prądu płynącego przez Rl można obliczyć wartość Rl: w najgorszym przypadku napięcie baterii wyniesie 7,5V, a na układzie TL431 ma panować napięcie 4,096V, więc w tym najgorszym przypadku napięcie na Rl wyniesie tylko 3,4V. Jeśli prąd ma wtedy wynosić l,5mA, to wartość Rl:

Rl = 3,4V /l,5mA = 2.26(6)k£2 w praktyce 2,2kIJ.

A jeśli prąd płynący przez Rl ma wtedy wynosić l ,2mA, to:

Rl = 3,4V/ l,2mA = 2,83(3)mA

Uwzględniając tolerancję rezystora, przyjmiemy 2.7kCE

Nie ma powodu, by zwiększać ten prąd, bo zgodnie ze wskazówką, pobór ma być możliwie mały. Nie należy też pracować przy mniejszym prądzie, bo jeśli trafimy pechowo na egzemplarz kostki wymagający prądu prawie ImA, to przy obniżonym do 7,5V napięciu baterii źródło napięcia wzorcowego przestanie spełniać swą rolę. I oto wiemy na pewno, że Rl powinien mieć wartość między 2,2k£2 a 2,7kQ. Może to być zwyczajny rezystor 5-procentowy, czyli w grę wchodzą wartości 2.2kft, 2.4k£2 oraz 2,7kiż. Nie ma żadnego uzasadnionego powodu, by Rl był precyzyjnym rezystorem l-procentowym lub jeszcze lepszym.

Kilku uczestników zaproponowało większe wartości Rl, przyjmując minimalny prąd pracy kostki 0,4mA, a nie ImA. W jednej z prac pojawiła się wartość Rl=6,8k£). Przy minimalnym napięciu na Rl równym 3,4V daje to minimalny prąd 0,5mA. Nic jest to błąd, o ile chodzi o urządzenie wykonywane w jednym egzemplarzu i o ile autor sprawdzi działanie zarówno przy napięciu zasilania obniżonym do 7,5V, jak też w różnych temperaturach pracy. Natomiast jeśli urządzenie miałoby być wykonywane co najmniej w kilku egzemplarzach, należy bezpiecznie przyjąć prąd minimalny TL43I równy ImA.

Dwóch kolegów założyło, iż prąd pobierany z tego źródła może sięgnąć ImA i zgodnie zaproponowali Rl o wartości lk£X W związku z tym za prawidłowe uznałem prace, gdzie KI ma wartość w zakresie Ikft... 6,8kQ.

Elektronika Ola Wszystkich Wrzesień 2006 39