2 circuite de protecție a bateriei NiMH cu 2 celule: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Dacă ai venit aici, probabil știi, de ce. Dacă tot ceea ce doriți să vedeți este o soluție rapidă, atunci săriți chiar înainte la pasul 4, care detaliază circuitul pe care am ajuns să-l folosesc eu. Dar dacă nu sunteți foarte sigur, dacă vreți cu adevărat această soluție sau altceva, sunteți curios pe fundal sau pur și simplu vă bucurați să vizitați câteva locuri interesante în călătoria mea de încercare și eroare, iată versiunea elaborată:

Problema

Aveți unele proiecte electronice pe care doriți să le alimentați folosind baterii reîncărcabile. LiPo este tehnologia bateriei du jour, dar bateriile cu litiu aduc încă unele obiceiuri proaste, cum ar fi faptul că nu au un factor de formă standard pregătit pentru supermarket, necesită încărcătoare speciale (câte unul pentru fiecare factor de formă) și se comportă ca adevărate regine dramatice atunci când sunt maltratate (luând foc), și chestii). În schimb, reîncărcabilele NiMH sunt disponibile în factori de formă standard de la AA la AAA până la orice, ceea ce înseamnă că puteți utiliza aceleași baterii pentru camera dvs. digitală, lanterna, mașina RC de jucărie și electronica dvs. DIY. De fapt, probabil că aveți o grămadă de oameni care stau în jur, oricum. De asemenea, sunt mult mai puțin renumiți pentru că cauzează probleme, cu excepția faptului că un lucru care nu le place este să fie „descărcat profund”.

Această problemă devine mult mai severă, dacă utilizați un „convertor de creștere” pentru a crește tensiunea de intrare - spuneți la 5V pentru alimentarea unui arduino. În timp ce mașina dvs. RC se va mișca din ce în ce mai încet, pe măsură ce bateriile dvs. se epuizează, un convertor Buck va încerca din greu să mențină tensiunea de ieșire constantă, chiar și în timp ce tensiunea de intrare scade, astfel încât să puteți aspira ultimii câțiva electroni din baterie., fără niciun semn vizibil de necaz.

Deci, când trebuie să încetați descărcarea?

O celulă NiMH complet încărcată are o tensiune tipică de aproximativ 1,3V (până la 1,4V). Pentru cea mai mare parte a ciclului său de funcționare, va furniza aproximativ 1,2V (tensiunea sa nominală), scăzând lent. Aproape de epuizare, căderea de tensiune va deveni destul de abruptă. Recomandarea frecvent întâlnită este oprirea descărcării undeva între 0,8V și 1V, moment în care cea mai mare parte a încărcării va fi consumată, oricum (cu o mulțime de factori care afectează numărul exact - nu voi intra în mai multe detalii).

Cu toate acestea, dacă doriți cu adevărat să depășiți limitele, situația despre care ar trebui să fiți atenți este consumarea bateriei la sub 0V, moment în care va suferi daune grave (Atenție: amintiți-vă că discut despre celulele NiMH, aici; pentru LiPos permanent daunele vor începe mult mai devreme!). Cum se poate întâmpla asta? Ei bine, când aveți mai multe celule NiMH la rând, una dintre baterii poate fi în continuare aproape de tensiunea sa nominală, în timp ce alta este deja complet epuizată. Acum, tensiunea celulei bune va continua să împingă un curent prin circuitul dvs. - și prin celula goală, epuizându-l sub 0V. Această situație este mai ușor de accesat decât poate părea la prima vedere: Amintiți-vă că căderea de tensiune devine mult mai abruptă spre sfârșitul ciclului de descărcare. Astfel, chiar și unele diferențe inițiale relativ minore între celulele dvs. pot duce la tensiuni rămase foarte diferite după descărcare. Acum această problemă devine mai pronunțată, cu atât mai multe celule puneți în serie. Pentru cazul a două celule, discutate aici, am fi totuși relativ siguri să descărcăm la o tensiune totală în jur de 1,3V, care ar corespunde unei baterii la 0V, iar celeilalte la 1,3V, în cel mai rău caz. Cu toate acestea, nu are prea mult rost să mergi atât de jos (și așa cum vom vedea, ar fi chiar dificil de realizat). Cu toate acestea, ca limită superioară, oprirea oriunde peste 2V ar părea risipitoare (deși, AFAIU, spre deosebire de bateriile NiCd, descărcările parțiale frecvente nu reprezintă o problemă pentru bateriile NiMH). Cele mai multe circuite pe care le voi prezenta vor viza puțin sub acesta, până la aproximativ 1,8 V ca punct de decupare.

De ce nu folosiți pur și simplu o soluție off-the-self?

Pentru că asta nu pare să existe! Soluțiile sunt abundente pentru un număr mai mare de celule. La trei celule NiMH ați putea începe să utilizați circuitele standard de protecție LiPo și, mai presus de aceasta, opțiunile dvs. devin doar mai largi. Dar o întrerupere de joasă tensiune la sau sub 2V? Eu unul nu am putut găsi unul.

Ce voi prezenta

Acum, nu vă temeți, vă voi prezenta nu unul, ci patru circuite relativ ușoare pentru a realiza exact asta (unul în fiecare „pas” al acestui instructabil) și voi discuta în detaliu, astfel încât să știți cum și de ce să le modificați, dacă simțiți nevoia. Ei bine, pentru a fi sincer, nu recomand utilizarea primului meu circuit, pe care îl includ pur și simplu pentru a ilustra ideea de bază. Circuitele 2 și 3 funcționează, dar necesită câteva componente mai multe decât Circuitul 4, pe care am ajuns să-l folosesc eu. Din nou, dacă te-ai săturat de teorie, treci doar la pasul 4.

Pasul 1: Ideea de bază (acest circuit nu este recomandat!)

Să începem cu circuitul de bază de mai sus. Nu vă recomand să îl utilizați și vom discuta de ce, mai târziu, dar este perfect pentru a ilustra ideile de bază și pentru a discuta elementele principale pe care le veți găsi și în circuitele mai bune, mai jos în acest instructable. BTW, puteți vizualiza acest circuit și într-o simulare completă în marele simulator online de Paul Falstad și Iain Sharp. Unul dintre puținele care nu necesită înregistrarea dvs. pentru a vă salva și partaja munca. Nu vă faceți griji cu privire la liniile de scop din partea de jos, dar le voi explica pe cele apropiate de sfârșitul acestui „pas”.

Ok, deci, pentru a vă proteja bateriile de a fi descărcate prea mult, aveți nevoie de a) o modalitate de a deconecta sarcina și b) o modalitate de a detecta când este timpul să faceți acest lucru, adică când tensiunea a scăzut prea mult.

Cum să porniți și să dezactivați sarcina (T1, R1)?

Începând cu prima, cea mai evidentă soluție va fi utilizarea unui tranzistor (T1). Dar ce tip să alegeți? Proprietățile importante ale acelui tranzistor sunt:

1. Ar trebui să tolereze suficient curent pentru aplicația dvs. Dacă doriți o protecție generică, probabil că veți dori să susțineți cel puțin 500mA și în sus.
2. Ar trebui să ofere o rezistență foarte mică în timp ce este pornit, pentru a nu fura prea multă tensiune / putere din tensiunea de alimentare deja scăzută.
3. Ar trebui să fie comutabil cu tensiunea pe care o aveți, adică ceva puțin sub 2V.

Punctul 3 de mai sus pare să sugereze un tranzistor BJT („clasic”), dar există o dilemă simplă asociată cu aceasta: Când puneți sarcina pe partea emițătorului, astfel încât curentul de bază să fie disponibil pentru încărcare, veți reduce efectiv tensiunea disponibilă prin „căderea de tensiune a emițătorului de bază”. De obicei, aceasta este în jur de 0,6V. În mod prohibitiv, când vorbim despre o sursă totală de 2V. În schimb, atunci când plasați sarcina pe partea colectorului, veți „pierde” orice curent trece prin bază. Aceasta nu este o problemă prea mare în majoritatea cazurilor de utilizare, deoarece curentul de bază va fi doar de ordinul a 100-a din curentul colector (în funcție de tipul tranzistorului). Dar atunci când proiectați pentru o încărcare necunoscută sau variabilă, aceasta înseamnă să pierdeți permanent 1% din încărcarea maximă așteptată. Nu prea grozav.

Deci, ținând cont de tranzistoarele MOSFET, în schimb, acestea excelează la punctele 1 și 2 de mai sus, dar majoritatea tipurilor necesită o tensiune a porții de peste 2V pentru a porni complet. Rețineți că o „tensiune prag” (V-GS- (th)) ușor sub 2V nu este suficientă. Vrei ca tranzistorul să fie departe în regiunea de la 2V. Din fericire există câteva tipuri adecvate disponibile, cu cele mai mici tensiuni de poartă de obicei găsite în MOSFET-urile cu canal P (echivalentul FET al unui tranzistor PNP). Și totuși alegerea tipurilor dvs. va fi sever limitată și îmi pare rău că trebuie să vi-l împărtășesc, singurele tipuri potrivite pe care le-aș putea găsi sunt toate ambalate SMD. Pentru a vă ajuta să treceți peste acest șoc, aruncați o privire la foaia de date pentru IRLML6401 și spuneți-mi că nu sunteți impresionat de aceste specificații! IRLML6401 este, de asemenea, un tip care este disponibil pe scară largă în momentul scrierii acestui articol și nu ar trebui să vă întoarcă mai mult de aproximativ 20 de cenți pe bucată (mai puțin atunci când cumpărați în volum sau din China). Deci, vă puteți permite cu siguranță să prăjiți câteva dintre acestea - deși toți ai mei au supraviețuit, în ciuda faptului că sunt începător la lipirea SMD. La 1,8V la poartă are o rezistență de 0,125 Ohmi. Suficient de bun pentru a conduce în ordinea a 500 mA, fără supraîncălzire (și mai mare, cu un radiator adecvat).

Bine, deci IRLML6401 este ceea ce vom folosi pentru T1 în acest și în toate circuitele următoare. R1 este pur și simplu acolo pentru a ridica în mod implicit tensiunea porții (corespunzătoare unei sarcini deconectate; amintiți-vă că acesta este un canal P FET).

Ce altceva mai avem nevoie?

Cum se detectează o tensiune scăzută a bateriei?

Pentru a obține o întrerupere a tensiunii definită în cea mai mare parte, folosim greșit un LED roșu ca referință de tensiune - relativ - ascuțită de aproximativ 1,4V. Dacă dețineți o diodă Zener cu o tensiune adecvată, ar fi mult mai bine, dar un LED pare să ofere o referință de tensiune mai stabilă decât două diode de siliciu obișnuite în serie. R2 și R3 servesc la a) limita curentul care trece prin LED (rețineți că nu vrem să producem nicio lumină perceptibilă) și b) reduceți tensiunea la baza T2 un pic mai departe. Ați putea înlocui R2 și R3 cu un potențiometru pentru o tensiune de întrerupere oarecum reglabilă. Acum, dacă tensiunea care ajunge la baza T2 este în jur de 0,5V sau mai mare (suficientă pentru a depăși căderea de tensiune a emițătorului de bază al T2), T2 va începe să conducă, trăgând poarta T1 la scăzut și astfel conectând sarcina. BTW, T2 poate fi presupus a fi varietatea dvs. de grădină: orice tranzistor NPN de semnal mic se întâmplă să rămână în cutia de instrumente, deși o amplificare ridicată (hFe) va fi preferabilă.

S-ar putea să vă întrebați de ce avem deloc nevoie de T2 și nu conectați doar referința noastră de tensiune improvizată între sol și pinul de poartă al lui T1. Ei bine, motivul pentru acest lucru este destul de important: vrem o comutare cât mai rapidă între pornire și oprire, pentru că vrem să evităm ca T1 să fie într-o stare „pe jumătate pornită” pentru orice perioadă extinsă de timp. În timp ce este pe jumătate, T1 va acționa ca un rezistor, ceea ce înseamnă că tensiunea va scădea între sursă și drenaj, dar curentul încă curge, iar acest lucru înseamnă că T1 se va încălzi. Cât de mult va încălzi depinde de impedanța sarcinii. Dacă - de exemplu, este de 200 Ohmi, atunci, la 2V, 10mA vor curge, în timp ce T1 este complet pornit. Acum cea mai proastă stare este ca rezistența lui T1 să se potrivească cu acești 200 ohmi, ceea ce înseamnă că 1V va scădea peste T1, curentul va scădea la 5mA, iar 5mW de putere va trebui disipată. Destul de corect. Dar pentru o încărcare de 2 Ohm, T1 va trebui să disipeze 500mW, și asta este mult pentru un dispozitiv atât de mic. (De fapt, se încadrează în specificațiile pentru IRLML6401, dar numai cu un radiator adecvat și noroc de proiectare pentru asta). În acest context, rețineți că, dacă un convertor de tensiune step-up este conectat ca sarcină primară, acesta va crește curentul de intrare ca răspuns la căderea tensiunii de intrare, înmulțind astfel problemele noastre termice.

Acceptați mesajul acasă: vrem ca tranziția între activare și oprire să fie cât mai clară posibil. T2 este vorba despre T2: îmbunătățirea tranziției. Dar T2 este suficient de bun?

De ce acest circuit nu îl taie

Să aruncăm o privire asupra liniilor osciloscopului prezentate în partea de jos a simulării Circuitului 1. Poate ați observat că am plasat un generator triunghiular de la 0 la 2,8 V, în locul bateriilor noastre. Acesta este doar un mod convenabil de a imagina ce se întâmplă pe măsură ce tensiunea bateriei (linia verde superioară) se schimbă. După cum arată linia galbenă, practic nu curge curent în timp ce tensiunea este sub aproximativ 1,9V. Bun. Zona de tranziție între aproximativ 1,93 V și 1,9 V pare abruptă la prima vedere, dar având în vedere că vorbim despre o baterie care se descarcă încet, acele.3V corespund în continuare mult timp petrecut într-o stare de tranziție între complet pornit și complet oprit. (Linia verde din partea de jos arată tensiunea la poarta T1).

Cu toate acestea, ceea ce este și mai rău la acest circuit este că, odată întrerupt, chiar și o ușoară recuperare a tensiunii bateriei va împinge circuitul înapoi pe jumătate. Având în vedere că tensiunea bateriei tinde să se recupereze ușor, atunci când o sarcină este întreruptă, acest lucru înseamnă că circuitul nostru va rămâne în starea de tranziție pentru o lungă perioadă de timp (timp în care circuitul de încărcare va rămâne, de asemenea, într-o stare pe jumătate ruptă, un Arduino prin sute de cicluri de repornire, de exemplu).

Al doilea mesaj de acasă: nu dorim ca încărcătura să fie reconectată prea curând, când bateria se recuperează.

Să trecem la Pasul 2 pentru o modalitate de a realiza acest lucru.

Pasul 2: Adăugarea histerezisului

Deoarece acesta este un circuit, este posibil să doriți să construiți, voi oferi o listă de piese pentru acele părți care nu sunt evidente din schemă:

• T1: IRLML6401. Vedeți „Pasul 1” pentru o discuție, de ce.
• T2: Orice tranzistor NPN comun cu semnal mic. Am folosit BC547 când testam acest circuit. Orice tip obișnuit, cum ar fi 2N2222, 2N3904, ar trebui să funcționeze la fel de bine.
• T3: Orice tranzistor comun PNP cu semnal mic. Am folosit BC327 (nu aveam BC548). Folosiți din nou oricare tip comun este cel mai convenabil pentru dvs.
• C1: Tipul nu contează cu adevărat, va avea o ceramică ieftină.
• LED-ul este de tip roșu standard de 5 mm. Culoarea este importantă, deși LED-ul nu se va aprinde niciodată vizibil: Scopul este de a scădea o anumită tensiune. Dacă dețineți o diodă Zener între 1V și 1,4V tensiune Zener, utilizați-o în schimb (conectată în polaritate inversă).
• R2 și R3 pot fi înlocuite cu un potențiometru de 100k, pentru reglarea fină a tensiunii de întrerupere.
• „Lampa” reprezintă pur și simplu sarcina ta.
• Valorile rezistenței pot fi preluate din schemă. Cu toate acestea, valorile exacte nu sunt cu adevărat importante. Rezistențele nu trebuie să fie nici precise, nici nu trebuie să aibă o putere semnificativă.

Care este avantajul acestui circuit față de Circuitul 1?

Uitați-vă la liniile de scop de sub schemă (sau rulați singuri simularea). Din nou, linia verde superioară corespunde tensiunii bateriei (aici luată de la un generator de triunghi pentru comoditate). Linia galbenă corespunde curentului care curge. Linia verde inferioară arată tensiunea la poarta T1.

Comparând acest lucru cu liniile de scop pentru Circuitul 1, veți observa că tranziția între pornit și oprit este mult mai clară. Acest lucru este evident mai ales atunci când privim tensiunea porții T1 din partea de jos. Modul de a face acest lucru a fost adăugarea unei bucle de feedback pozitiv la T2, prin noul T3 adăugat. Dar există o altă diferență importantă (deși ai avea nevoie de ochi de vultur pentru a-l vedea): În timp ce noul circuit va întrerupe sarcina în jur de 1,88 V, nu va (re) conecta sarcina până când tensiunea crește la peste 1,94 V. Această proprietate numită "histerezis" este un alt produs secundar al buclei de feedback adăugate. În timp ce T3 este „pornit”, va furniza baza lui T2 cu o prejudecată pozitivă suplimentară, reducând astfel pragul limită. Cu toate acestea, în timp ce T3 este deja dezactivat, pragul pentru repornire nu va fi redus în același mod. Consecința practică este că circuitul nu va fluctua între pornire și oprire, deoarece tensiunea bateriei scade (cu sarcina conectată), apoi se recuperează ușor (cu sarcina deconectată), apoi scade … Bine! Cantitatea exactă de histerezis este controlată de R4, cu valori mai mici care oferă un decalaj mai mare între pragurile de pornire și oprire.

BTW, consumul de energie al acestui circuit în timp ce este oprit este de aproximativ 3 microAmp (cu mult sub rata de auto-descărcare), iar cheltuielile generale în timp ce sunt pornite sunt în jur de 30 de microAmp.

Deci despre ce este vorba C1?

Ei bine, C1 este complet opțional, dar sunt încă destul de mândru de ideea: Ce se întâmplă atunci când deconectați manual bateriile cât sunt aproape epuizate, să spunem la 1,92V? Când le reconectați, nu ar fi suficient de puternici pentru a reactiva circuitul, chiar dacă ar fi în continuare bune pentru altul în timp ce se află într-un circuit de rulare. C1 se va ocupa de acest lucru: Dacă tensiunea crește, brusc (bateriile sunt reconectate), un curent mic va curge din C1 (ocolind LED-ul) și va avea ca rezultat o scurtă pornire. Dacă tensiunea conectată este peste pragul de întrerupere, bucla de feedback o va menține sus. Dacă este sub pragul de întrerupere, circuitul se va opri rapid, din nou.

Excurs: De ce să nu folosiți MAX713L pentru detectarea de joasă tensiune?

S-ar putea să vă întrebați dacă sunt necesare atâtea părți. Nu există ceva gata făcut? Ei bine, MAX813L mi s-a părut un meci bun. Este destul de ieftin și ar fi trebuit să fie suficient de bun pentru a înlocui T2, T3, LED-ul și cel puțin R1. Cu toate acestea, așa cum am aflat calea cea mai dificilă, pinul "PFI" al MAX813L (intrare de detectare a eșecului de alimentare) are o impedanță destul de mică. Dacă aș folosi un divizor de tensiune peste 1k pentru a alimenta PFI, tranziția între pornit și oprit la „PFO” ar începe să se întindă pe câteva zeci de volt. Ei bine, 1k corespunde curentului constant de 2mA în timp ce este întrerupt - în mod prohibitiv, și de aproape o mie de ori mai mult decât are nevoie acest circuit. În afară de pinul PFO nu se va balansa între sol și gama de tensiune de alimentare completă, așa că, cu spațiul mic al capului pe care îl avem pentru conducerea tranzistorului de putere (T1), ar trebui să reintroducem și un tranzistor NPN auxiliar.

Pasul 3: Variații

Multe variante sunt posibile pe tema buclei de feedback pozitiv pe care am introdus-o în Pasul 2 / Circuitul 2. Cea prezentată aici diferă de cea anterioară prin faptul că, odată oprit, nu se va reactiva de la sine la o tensiune a bateriei în creștere. Mai degrabă odată ce pragul de limită a fost atins, va trebui să (schimbați bateriile și) să apăsați un buton opțional (S2) pentru a porni din nou. Pentru o măsură bună, am inclus un al doilea buton pentru a opri circuitul, manual. Micul decalaj din liniile de vizibilitate arată că am activat, oprit, pornit circuitul în scopuri demonstrative. Deconectarea la tensiune joasă are loc automat, desigur. Încercați doar în simulare, dacă nu descriu o treabă bună.

Acum beneficiile acestei variații constau în faptul că oferă cea mai clară întrerupere, a circuitelor luate în considerare până acum (la 1,82 V exact în simulare; în practică, nivelul punctului de întrerupere va depinde de piesele utilizate și poate varia în funcție de temperatură sau de alți factori, dar va fi foarte ascuțit). De asemenea, reduce consumul de energie în timp ce este oprit la un mic 18nA.

Din punct de vedere tehnic, trucul pentru a face acest lucru a fost mutarea rețelei de referință a tensiunii (LED, R2 și R3) de la conectarea directă la baterie la conectarea după T2, astfel încât aceasta să fie oprită împreună cu T2. Acest lucru ajută la punctul de tăiere ascuțit, deoarece odată ce T2 începe să se oprească doar un pic, tensiunea disponibilă pentru rețeaua de referință va începe, de asemenea, să scadă, provocând o buclă de feedback rapidă de la complet la complet oprită.

Eliminarea butoanelor (dacă doriți)

Desigur, dacă nu vă place să apăsați butoanele, scoateți butoanele, dar conectați un condensator 1nF și un rezistor de 10M Ohm (valoarea exactă nu contează, dar trebuie să fie de cel puțin trei sau patru ori mai mare decât R1) în paralel de la poarta T1 la sol (unde era S2). Acum, când introduceți baterii proaspete, poarta T1 va fi scăzută pentru scurt timp (până când C1 este încărcat), astfel circuitul pornește automat.

Lista pieselor

Deoarece acesta este un alt circuit pe care s-ar putea să doriți să îl construiți: piesele sunt exact la fel ca cele utilizate pentru Circuitul 2 (cu excepția diferitelor valori ale rezistenței, așa cum reiese din schemă). Important, T1 este încă IRLML6401, în timp ce T2 și T3 sunt orice tranzistoare generice de semnal NPN și respectiv PNP.

Pasul 4: simplificare

Circuitele 2 și 3 sunt absolut bune, dacă mă întrebați, dar m-am întrebat dacă aș putea să mă mulțumesc cu mai puține piese. Din punct de vedere conceptual, bucla de feedback care conduce circuitele 2 și 3 are nevoie doar de două tranzistoare (T2 și T3 în acestea), dar au și T1, separat, pentru controlul sarcinii. Poate fi folosit T1 ca parte a buclei de feedback?

Da, cu câteva implicații interesante: Chiar și atunci când este activat, T1 va avea o rezistență scăzută, dar nu zero. Prin urmare, tensiunea scade pe T1, mai mult pentru curenți mai mari. Cu baza T2 conectată după T1, căderea de tensiune afectează funcționarea circuitului. În primul rând, sarcinile mai mari vor însemna o tensiune de întrerupere mai mare. Conform simulării (NOTĂ: pentru o testare mai ușoară, am schimbat C1 cu un buton, aici), pentru o încărcare de 4 Ohmi, valoarea de tăiere este de 1,95 V, pentru 8 Ohmi la 1,8 V, pentru 32 Ohmi la 1,66 V, și pentru 1k Ohm la 1,58V. Dincolo de asta nu se schimbă prea mult. (Valorile vieții reale vor diferi de simulator în funcție de specimenul T1, modelul va fi similar). Toate aceste limite sunt în limite de siguranță (a se vedea introducerea), dar, desigur, acest lucru nu este ideal. Bateriile NiMH (și în special cele îmbătrânite) vor prezenta o scădere mai rapidă a tensiunii pentru descărcări rapide și, în mod ideal, pentru rate de descărcare ridicate, întreruperea tensiunii ar trebui să fie mai mică, nu mai mare. Cu toate acestea, în același semn, acest circuit oferă o protecție eficientă la scurtcircuit.

Cititorii atenți vor observa, de asemenea, că decupajul prezentat în liniile de scop pare foarte superficial, în comparație chiar cu Circuitul 1. Cu toate acestea, nu vă faceți griji. Este adevărat că circuitul va prelua ordinea de 1/10 secunde pentru a se opri, cu toate acestea, totuși punctul de tensiune, unde se întâmplă oprirea, este încă strict definit (în simulare va trebui să schimbați un DC constant sursă, în loc de generatorul de triunghi pentru a vedea acest lucru). Caracteristica de timp se datorează lui C1 și dorită: protejează împotriva închiderii automate premature în cazul în care sarcina (gândiți-vă: un convertor step-up) atrage vârfuri scurte de curent, mai degrabă decât un curent în mare parte constant. BTW, al doilea scop al lui C1 (și R3, rezistența necesară descărcării C1) este repornirea automată a circuitului, ori de câte ori bateria este deconectată / reconectată.

Lista pieselor

Părțile necesare sunt din nou aceleași ca și pentru circuitele anterioare. În special:

• T1 este IRLML6401 - vezi Pasul 1 pentru o discuție despre (lipsa) alternativelor
• T2 este orice semnal mic generic NPN
• C1 este o ceramică ieftină
• Rezistoarele sunt și ele ieftine. Nici precizia, nici toleranța de putere nu sunt necesare, iar valorile date în schemă sunt în mare parte o orientare aproximativă. Nu vă faceți griji cu privire la schimbul în valori similare.

Care circuit este cel mai bun pentru mine?

Din nou, vă sfătuiesc să nu construiți Circuitul 1. Între Circuitul 2 și 3, mă aplec spre acesta din urmă. Cu toate acestea, dacă vă așteptați la fluctuații mai mari ale tensiunii bateriei (de exemplu, din cauza bateriilor care se răcesc), este posibil să preferați o repornire automată bazată pe histerezis în locul unei reporniri manuale a circuitului. Circuitul 4 este plăcut în sensul că folosește mai puține piese și oferă protecție la scurtcircuit, dar dacă sunteți îngrijorat de întreruperea la o tensiune foarte specifică, acest circuit nu este pentru dvs.

În pașii următori, vă voi ghida prin construirea circuitului 4. Dacă construiți unul dintre celelalte circuite, luați în considerare partajarea unor fotografii.

Pasul 5: Să începem să construim (Circuitul 4)

Ok, deci vom construi Circuitul 4. În plus față de piesele electronice enumerate în pasul anterior, veți avea nevoie de:

• Un suport de baterie cu 2 celule (al meu a fost un suport AA scăpat de un decor de Crăciun)
• Unele perfboard
• O pereche decentă de pensete pentru manipularea IRLML6401
• Un tăietor lateral (mic)
• Fier de lipit și sârmă de lipit

Pregătiri

Suportul meu pentru baterie vine cu un comutator și, în mod convenabil, un pic de spațiu gol, care pare perfect pentru a plasa circuitul nostru. Există un știft pentru a ține un șurub (opțional) acolo și am decupat-o folosind tăietorul lateral.. contactele și cablurile erau doar introduse slab. Le-am îndepărtat pentru un acces mai ușor, am tăiat firele și am îndepărtat izolația de pe capete.

Am așezat apoi în mod liber piesele electronice într-o bucată de perfboard, pentru a afla cât de mult ar ocupa locul. Aproximativ, rândul de jos va fi împământat, rândul central deține elementele de detectare a tensiunii, iar rândul superior are conexiunea la poarta lui T1. A trebuit să împachetez piesele destul de dens pentru ca totul să se potrivească în spațiul necesar. IRLML6401 nu este încă plasat. Datorită pinout-ului, va trebui să meargă în partea de jos a panoului de perfecționare. (Rețineți că am plasat accidental T2 - un BC547 - în mod greșit! Nu urmați asta orbește, verificați de două ori pinout-ul tranzistorului pe care îl utilizați - toate sunt diferite.) Apoi, am folosit tăietorul lateral pentru a fixa perfboard la dimensiunea necesară.

Pasul 6: lipirea - prima parte dificilă

Scoateți majoritatea componentelor, dar introduceți un cablu R1, împreună cu cablul pozitiv din baterie (în cazul meu de la comutatorul bateriei) în rândul central, direct într-o parte. Lipiți doar acea gaură, nu tăiați încă pinii. Celălalt știft al lui R1 se îndreaptă spre rândul de jos (așa cum se vede din partea de jos), unul ținând în stânga. Fixați perfboardul orizontal, cu partea inferioară în sus.

Ok, apoi IRLML6401. Pe lângă faptul că este mică, această parte este sensibilă la descărcarea electrostatică. De cele mai multe ori nu se va întâmpla nimic rău, chiar dacă manipulați piesa fără nicio măsură de precauție. Dar există șanse reale să îl deteriorați sau să îl distrugeți fără să observați, așa că haideți să încercați să fiți atenți. În primul rând, încercați să nu purtați materiale plastice sau lână în timp ce faceți acest lucru. De asemenea, dacă nu aveți o brățară antistatică, este momentul să atingeți ceva împământat (poate un radiator sau unele conducte), atât cu mâna, cât și cu fierul de lipit. Acum, apucați cu grijă IRLML6401 cu penseta și mutați-l aproape de locul final, așa cum se arată în fotografie. Știftul „S” ar trebui să fie lângă știftul R1 pe care l-ați lipit, ceilalți știfturi ar trebui să fie pe alte două găuri, așa cum se arată.

Nu vă grăbiți! Aici, greșește precizia, mai degrabă decât viteza. Când sunteți mulțumit de plasare, topiți din nou lipirea la R1, în timp ce mișcați cu grijă IRLML6401 către aceasta, cu penseta, astfel încât știftul "S" să se lipească. Verificați cu atenție dacă IRLML6401 este acum fixat și dacă este fixat în locul corect (de asemenea: plat pe perfboard). Dacă nu sunteți pe deplin mulțumit de plasare, topiți încă o dată lipirea și reglați poziția. Repetați, dacă este necesar.

Terminat? Bun. Luați un oftat profund de ușurare, apoi lipiți al doilea pin al lui R1 în orificiul de lângă pinul "G" (pe aceeași parte a pachetului ca pinul "S"). Asigurați-vă că conectați atât R1, cât și pinul „G”. Nu tăiați încă pinul lui R1!

Introduceți un pin de R2 și cablul de ieșire pozitiv prin orificiul de lângă pinul "D" (cel de pe partea opusă a pachetului de tranzistori). Lipiți conexiunea, asigurându-vă din nou că conectați pinul "D" cu R2 și cablul de ieșire.

În cele din urmă, pentru o măsură bună, aplicați puțin mai mult lipire la primul punct de lipit (pinul "S"), acum că celelalte două puncte de lipit țin tranzistorul în poziție.

Rețineți că plasez intenționat R1 și R2 foarte aproape de T1. Ideea este că acestea vor funcționa ca un radiator rudimentar pentru T1. Deci, chiar dacă aveți mai mult spațiu de rezervă, luați în considerare și păstrarea acestora. În același caz, nu fiți prea cumpătat cu privire la cantitatea de lipit, aici.

Totul e bine până acum? Grozav. Lucrurile devin din ce în ce mai ușoare, de aici înainte.

Pasul 7: lipirea - partea ușoară

Restul lipirii este destul de simplu. Introduceți piesele una câte una ca în imaginea inițială (cu excepția, acordați o atenție deosebită pinout-ului tranzistorului T2!), Apoi lipiți-le. Am început cu rândul central. Veți observa că, în unele cazuri, am introdus mai mulți pini într-o gaură (de exemplu, celălalt capăt al lui R2 și cablul lung al LED-ului) și, în cazul în care acest lucru nu a fost posibil, am îndoit doar pinii elementelor deja lipite pentru a face conexiunea (conexiunile) necesară (e).

Întregul rând de jos (așa cum se vede de jos) este conectat la pinul "G" al T1 și folosim pinul lui R2 (v-am avertizat să nu-l decupați!) Pentru a face acea conexiune (la colectorul T2, C1, și R3).

Întregul rând superior (așa cum se vede de jos) este conectat la masă, iar pinul lui R3 este utilizat pentru a face acea conexiune. Celălalt terminal al C1, emițătorul T2 și, în mod important, împământarea bateriei și cablul de împământare de ieșire sunt conectate la acesta.

Ultimele două imagini arată circuitul final de jos și de sus. Din nou, am lipit în T2 într-un mod greșit și a trebuit să remediez acest lucru după fapt (nu s-au făcut fotografii). Dacă folosiți un BC547 (așa cum am făcut-o eu), merge exact invers. Totuși, ar fi corect pentru un 2N3904. Ei bine, cu alte cuvinte, asigurați-vă că verificați dublu pinout-ul tranzistorului înainte de lipire!

Pasul 8: pașii finali

Acum este un moment bun pentru a vă testa circuitul

Dacă totul funcționează, restul este simplu. Am plasat circuitul în interiorul suportului bateriei, împreună cu întrerupătorul și contactele bateriei. Deoarece eram puțin îngrijorat de faptul că terminalul pozitiv al bateriei atinge circuitul, am pus un pic de bandă de izolare roșie între ele. În cele din urmă am fixat cablurile de ieșire cu o picătură de adeziv fierbinte.

Asta e! Sper că ați putea urmări totul și luați în considerare postarea de imagini, dacă creați unul dintre celelalte circuite.