2 -článkové ochranné obvody NiMH batérie: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Ak ste sem prišli, pravdepodobne viete, prečo. Ak chcete vidieť iba rýchle riešenie, prejdite priamo na krok 4, ktorý podrobne popisuje obvod, v ktorom som skončil. Ale ak si nie ste celkom istí, či už naozaj chcete toto riešenie alebo niečo iné, ste zvedaví na pozadí alebo vás len baví navštíviť niektoré zaujímavé miesta na mojej ceste pokusov a omylov, tu je prepracovaná verzia:

Problém

Máte nejaký projekt v oblasti elektroniky, ktorý chcete napájať pomocou nabíjateľných batérií. LiPo je technológia batérií du jour, ale lítiové batérie stále prinášajú niektoré zlé návyky, ako napríklad to, že nemajú štandardný formát pripravený pre supermarket, vyžadujú si špeciálne nabíjačky (pre každý tvarový faktor jednu) a pri nesprávnom zaobchádzaní sa správajú ako skutočné dramatické kráľovné (vzplanutie), a tak). Naproti tomu nabíjateľné batérie NiMH sú k dispozícii v štandardnom formáte od AA do AAA, bez ohľadu na to, čo znamená, že rovnaké batérie môžete používať pre svoj digitálny fotoaparát, baterku, autíčko na diaľkové ovládanie a vlastnú elektroniku. V skutočnosti ich pravdepodobne máte veľa. Oni sú tiež oveľa menej známi tým, že spôsobujú problémy, ibaže jedna vec, ktorú naozaj nemajú radi, je „hlboké vybitie“.

Tento problém sa stáva ešte závažnejším, ak na zvýšenie vstupného napätia používate „zosilňovač prevodníka“- povedzme 5 V na napájanie arduina. Zatiaľ čo sa vaše RC auto bude pri vybíjaní batérií pohybovať pomalšie a pomalšie, prevodník buck sa bude snažiť udržať konštantné výstupné napätie, aj keď sa vstupné napätie zmenšuje, a vy by ste tak mohli vysať posledných pár elektrónov z batérie., bez viditeľných známok problémov.

Kedy teda musíte zastaviť vybíjanie?

Plne nabitý článok NiMH má typické napätie okolo 1,3 V (až 1,4 V). Po väčšinu svojho pracovného cyklu bude dodávať asi 1,2 V (menovité napätie) a pomaly klesá. V blízkosti vyčerpania bude pokles napätia dosť strmý. Bežne používaným odporúčaním je zastaviť vybíjanie niekde medzi 0,8 V a 1 V, pričom v takom prípade bude väčšina nabitia vyčerpaná (napriek tomu veľa faktorov ovplyvňuje presné čísla - nebudem sa podrobnejšie zaoberať).

Ak však naozaj chcete prekročiť limity, v situácii, pred ktorou by ste sa mali mať na pozore, je vybitie batérie pod 0 V, v takom prípade dôjde k vážnemu poškodeniu (Upozornenie: Nezabudnite, že tu diskutujem o článkoch NiMH; pre LiPos trvalé poškodenie začne oveľa skôr!). Ako sa to vôbec môže stať? Keď máte niekoľko článkov NiMH za sebou, jedna z batérií sa môže stále nachádzať v blízkosti menovitého napätia, zatiaľ čo druhá je už úplne vybitá. Napätie dobrého článku bude naďalej tlačiť prúd cez váš obvod - a cez prázdny článok, pričom ho vyčerpá pod 0V. Do tejto situácie sa dá dostať jednoduchšie, ako sa na prvý pohľad môže zdať: Nezabudnite, že ku koncu vybíjacieho cyklu je pokles napätia oveľa strmší. Takže aj niektoré relatívne malé počiatočné rozdiely medzi vašimi článkami môžu viesť k veľmi odlišnému zostávajúcemu napätiu po vybití. Teraz je tento problém ešte výraznejší, čím viac buniek zaradíte do série. V prípade dvoch článkov, o ktorých sa tu diskutuje, by sme tu boli v najhoršom prípade stále relatívne bezpečné vybiť na celkové napätie okolo 1,3 V, čo by zodpovedalo jednej batérii pri 0 V a druhej pri 1,3 V. Nemá však zmysel ísť tak nízko (a ako uvidíme, bolo by to dokonca ťažké dosiahnuť). Ako horná hranica by sa však zastavenie kdekoľvek nad 2 V zdalo zbytočné (hoci AFAIU, na rozdiel od batérií NiCd, časté čiastočné vybíjanie nepredstavuje pre batérie NiMH problém). Väčšina obvodov, ktoré predstavím, bude mieriť mierne pod to, približne na 1,8 V ako prerušenie.

Prečo jednoducho nevyužijete riešenie, ktoré nie je samo osebe?

Pretože sa zdá, že to neexistuje! Roztoky sú bohaté na vyšší počet buniek. Pri troch článkoch NiMH môžete začať používať štandardné obvody ochrany LiPo a okrem toho sa vaše možnosti iba rozšíria. Ale prerušenie nízkeho napätia pri alebo pod 2V? Nemohol som ani jeden nájsť.

Čo budem prezentovať

Teraz sa nebojte, predstavím vám nie jeden, ale štyri relatívne ľahké okruhy, ako to dosiahnuť (jeden v každom „kroku“tohto pokynu), a podrobne ich prediskutujem, aby ste vedeli ako a prečo ich upraviť, mali by ste cítiť potrebu. Aby som bol úprimný, neodporúčam používať môj prvý okruh, ktorý na ilustráciu základnej myšlienky jednoducho uvádzam. Obvody 2 a 3 fungujú, ale vyžadujú niekoľko ďalších komponentov ako obvod 4, ktorý som nakoniec sám použil. Ak vás už nebaví teória, jednoducho pokračujte krokom 4.

Krok 1: Základná myšlienka (tento obvod sa neodporúča!)

Začnime so základným obvodom vyššie. Neodporúčam ho používať a neskôr si povieme, prečo, ale je skvelé na ilustráciu základných myšlienok a na diskusiu o hlavných prvkoch, ktoré nájdete aj v lepších obvodoch, nižšie v tomto návode. BTW, tento okruh si môžete prezrieť aj v plnej simulácii v skvelom online simulátore od Paula Falstada a Iaina Sharpa. Jeden z mála, ktorý nevyžaduje uloženie a zdieľanie vašej práce, aby sa zaregistroval. Nebojte sa riadkov rozsahu v spodnej časti, napriek tomu ich vysvetlím na konci tohto „kroku“.

Dobre, aby ste chránili svoje batérie pred prílišným vybíjaním, potrebujete a) spôsob, ako odpojiť záťaž, a b) spôsob, ako zistiť, kedy je na to čas, t. J. Keď napätie príliš kleslo.

Ako zapnúť a vypnúť záťaž (T1, R1)?

Počnúc prvým, najzrejmejším riešením bude použitie tranzistora (T1). Ale ktorý typ si vybrať? Dôležité vlastnosti tohto tranzistora sú:

1. Mal by tolerovať dostatok prúdu pre vašu aplikáciu. Ak chcete generickú ochranu, pravdepodobne budete chcieť podporovať najmenej 500 mA a viac.
2. Keď je zapnutý, mal by poskytovať veľmi nízky odpor, aby nekradol príliš nízke napätie / výkon z už aj tak nízkeho napájacieho napätia.
3. Malo by byť prepínateľné s napätím, ktoré máte, tj. Niečo mierne pod 2V.

Zdá sa, že bod 3 vyššie naznačuje tranzistor BJT („klasický“), ale je s tým spojená jednoduchá dilema: Pri zaťažení na strane emitora bude taký prúd, aby bol pre záťaž k dispozícii základný prúd, efektívne znížite dostupné napätie „poklesom napätia základne-vysielača“. Obvykle je to okolo 0,6 V. Zakázane veľa, keď hovoríme o celkovej dodávke 2V. Naproti tomu pri umiestnení záťaže na stranu kolektora budete „plytvať“akýmkoľvek prúdom, ktorý prechádza základňou. Vo väčšine prípadov to nie je veľký problém, pretože základný prúd bude rádovo stotina kolektorového prúdu (v závislosti od typu tranzistora). Pri navrhovaní na neznáme alebo premenlivé zaťaženie to však znamená plytvanie 1% z vášho očakávaného maximálneho zaťaženia natrvalo. Nie také skvelé.

Ak teda vezmeme do úvahy tranzistory MOSFET, tieto vynikajú v bodoch 1 a 2 vyššie, ale väčšina typov vyžaduje na úplné zapnutie podstatne viac ako 2V napätie brány. Všimnite si toho, že „prahové napätie“(V-GS- (th)) mierne pod 2V nestačí. Chcete, aby bol tranzistor v zapnutej oblasti pri 2V ďaleko. Našťastie je k dispozícii niekoľko vhodných typov s najnižším napätím brány, ktoré sa bežne vyskytuje v kanálových MOSFEToch P (ekvivalent FET tranzistora PNP). A napriek tomu bude váš výber typov výrazne obmedzený a je mi ľúto, že vám ho musím rozdeliť. Jediné vhodné typy, ktoré som mohol nájsť, sú všetky v balení SMD. Aby ste vám pomohli v tomto šoku, pozrite sa na technický list IRLML6401 a povedzte mi, že na vás tieto špecifikácie nezaujímajú! IRLML6401 je tiež typ, ktorý je v čase písania tohto článku veľmi široko dostupný a nemal by vás vrátiť o viac ako 20 centov za kus (menej pri hromadnom nákupe alebo v Číne). Niekoľko z nich si teda určite môžete dovoliť vyprážať - aj keď všetky moje prežili napriek tomu, že som v spájkovaní SMD začiatočník. Pri 1,8 V na bráne má odpor 0,125 Ohmu. Dosť dobrý na to, aby jazdil rádovo 500 mA, bez prehrievania (a vyššieho, s vhodným chladičom).

Dobre, takže IRLML6401 budeme používať pre T1 v tomto a vo všetkých nasledujúcich obvodoch. R1 je tam jednoducho tak, aby štandardne zvyšoval napätie brány (čo zodpovedá odpojenému zaťaženiu; pamätajte, že toto je FET kanála P).

Čo ešte potrebujeme?

Ako zistiť nízke napätie batérie?

Aby sme dosiahli väčšinou definované prerušenie napätia, zneužívame červenú LED ako - relatívne - ostrú referenciu napätia okolo 1,4V. Ak vlastníte Zenerovu diódu s vhodným napätím, bolo by to oveľa lepšie, ale zdá sa, že LED dióda stále poskytuje stabilnejšiu referenciu napätia ako dve bežné kremíkové diódy v sérii. R2 a R3 slúžia na a) obmedzenie prúdu prechádzajúceho diódou LED (všimnite si, že nechceme vytvárať žiadne vnímateľné svetlo), a b) zníženie napätia na základni T2 o niečo ďalej. R2 a R3 by ste mohli nahradiť potenciometrom za trochu nastaviteľné medzné napätie. Teraz, ak je napätie prichádzajúce na základňu T2 okolo 0,5 V alebo vyššie (dosť na prekonanie poklesu napätia základne-emitora T2), T2 začne viesť, potiahne bránu T1 na nízku úroveň, a tým spojí záťaž. O BTW, T2 sa dá predpokladať, že je vašou záhradnou odrodou: bez ohľadu na to, aký malý tranzistor NPN signálu sa bude nachádzať vo vašej súprave nástrojov, bude preferované vysoké zosilnenie (hFe).

Môžete sa čudovať, prečo vôbec potrebujeme T2, a nepripájajte iba našu provizórnu referenciu napätia medzi uzemnenie a kolík brány T1. Dôvod je teda dosť dôležitý: Chceme, aby prepínanie medzi zapnutím a vypnutím bolo čo najrýchlejšie, pretože sa chceme vyhnúť tomu, aby bol T1 v stave „polovičného zapnutia“na akékoľvek dlhšie časové obdobie. Kým je T1 zapnutý, bude fungovať ako odpor, čo znamená, že napätie klesne medzi zdrojom a odtokom, ale prúd stále tečie, a to znamená, že T1 sa zahrieva. To, koľko sa zahreje, závisí od impedancie záťaže. Ak - napríklad je to 200 ohmov, potom pri 2 V prúdi 10 mA, zatiaľ čo T1 je úplne zapnutý. Teraz je najhorší stav, keď sa odpor T1 vyrovná týmto 200 ohmom, čo znamená, že 1 V klesne nad T1, prúd klesne na 5 mA a bude potrebné rozptýliť 5 mW výkonu. Dosť spravodlivé. Ale pri záťaži 2 Ohm bude T1 musieť rozptýliť 500 mW, a to je na také malé zariadenie veľa. (Je to vlastne v špecifikáciách pre IRLML6401, ale iba s vhodným chladičom a veľa šťastia pri navrhovaní). V tejto súvislosti majte na pamäti, že ak je ako primárne zaťaženie pripojený zosilňovač zvýšeného napätia, zvýši to vstupný prúd v reakcii na klesajúce vstupné napätie, čím sa znásobia naše tepelné ťažkosti.

Správa domov: Chceme, aby bol prechod medzi zapnutím a vypnutím čo najostrejší. O tom je T2: Aby bol prechod ostrejší. Je však T2 dosť dobrý?

Prečo to tento obvod neprerušuje

Pozrime sa na čiary osciloskopu zobrazené v spodnej časti simulácie obvodu 1. Možno ste si všimli, že na miesto našich batérií som umiestnil trojuholníkový generátor od 0 do 2,8 V. Je to len pohodlný spôsob, ako si predstaviť, čo sa deje pri zmene napätia batérie (horná zelená čiara). Ako ukazuje žltá čiara, pri napätí pod 1,9 V netečie prakticky žiadny prúd. Dobre. Prechodová oblasť medzi približne 1,93 V a 1,9 V sa na prvý pohľad zdá byť strmá, ale vzhľadom na to, že hovoríme o batérii, ktorá sa pomaly vybíja, tieto.3 V stále zodpovedajú veľa času strávenému v stave prechodu medzi úplne zapnutým a úplne vypnutým. (Zelená čiara v spodnej časti zobrazuje napätie na bráne T1).

Čo je však na tomto obvode ešte horšie, je to, že keď dôjde k prerušeniu, aj malé zotavenie napätia batérie vráti obvod späť do polovičného stavu. Vzhľadom na to, že napätie batérie má tendenciu sa mierne zotavovať, keď dôjde k prerušeniu záťaže, znamená to, že náš obvod bude dlho trvať v prechodovom stave (počas ktorého bude obvod záťaže tiež zostať v polovičnom stave prerušenia, čo môže potenciálne spôsobiť Arduino napríklad stovkami rebootovacích cyklov).

Druhá správa domov: Nechceme, aby sa záťaž znova zapojila príliš skoro, keď sa batéria obnoví.

Prejdeme ku kroku 2, kde nájdete spôsob, ako to dosiahnuť.

Krok 2: Pridanie hysterézie

Pretože ide o obvod, možno budete chcieť stavať, preto uvediem zoznam súčiastok pre tie diely, ktoré zo schémy nie sú zrejmé:

• T1: IRLML6401. Prečo, pozrite si „Krok 1“.
• T2: Akýkoľvek bežný tranzistor NPN s malým signálom. Pri testovaní tohto obvodu som použil BC547. Akýkoľvek bežný typ, ako napríklad 2N2222, 2N3904, by mal fungovať rovnako dobre.
• T3: Akýkoľvek bežný tranzistor PNP s malým signálom. Použil som BC327 (nemal žiadny BC548). Opäť použite ten, ktorý je pre vás najvhodnejší.
• C1: Na type nezáleží, lacná keramika áno.
• LED dióda je štandardného červeného typu 5 mm. Farba je dôležitá, aj keď LED dióda sa nikdy viditeľne nerozsvieti: Účelom je znížiť konkrétne napätie. Ak vlastníte Zenerovu diódu medzi 1V a 1,4V Zenerovým napätím, použite namiesto toho túto (zapojenú s opačnou polaritou).
• R2 a R3 môžu byť nahradené potenciometrom 100 k pre jemné doladenie medzného napätia.
• „Lampa“jednoducho predstavuje vašu záťaž.
• Hodnoty odporu je možné prevziať zo schémy. Presné hodnoty však nie sú skutočne dôležité. Rezistory nemusia byť ani presné, ani nemusia mať významný výkon.

Aká je výhoda tohto obvodu oproti obvodu 1?

Pozrite sa na riadky rozsahu pod schémou (alebo spustite simuláciu sami). Horná zelená čiara opäť zodpovedá napätiu batérie (tu pre pohodlie prevzaté z trojuholníkového generátora). Žltá čiara zodpovedá prúdu, ktorý tečie. Dolná zelená čiara zobrazuje napätie na bráne T1.

Pri porovnaní s riadkami rozsahu pre Okruh 1 si všimnete, že prechod medzi zapnutím a vypnutím je oveľa ostrejší. To je obzvlášť zrejmé pri pohľade na napätie brány T1 v spodnej časti. Spôsob, ako to dosiahnuť, bolo pridať do T2 slučku pozitívnej spätnej väzby prostredníctvom novo pridanej T3. Existuje však ešte jeden dôležitý rozdiel (aj keď by ste na to potrebovali orlie oči): Nový obvod síce odpojí záťaž okolo 1,88 V, ale (znova) nepripojí záťaž, kým napätie nestúpne nad 1,94 V. Táto vlastnosť nazývaná „hysterézia“je ďalším vedľajším produktom pridanej slučky spätnej väzby. Pokiaľ je T3 "zapnutý", bude zásobovať základňu T2 dodatočnou pozitívnou predpoveďou, čím sa zníži prahová hodnota. Kým je však T3 vypnutý, prahová hodnota pre opätovné zapnutie sa nezníži rovnakým spôsobom. Praktickým dôsledkom je, že obvod nebude kolísať medzi zapnutím a vypnutím, pretože napätie batérie klesá (s pripojeným zaťažením), potom sa obnoví tak málo (s odpojeným zaťažením) a potom klesne … Dobré! Presné množstvo hysterézie je riadené R4, pričom nižšie hodnoty poskytujú väčšiu medzeru medzi prahmi zapnutia a vypnutia.

BTW, spotreba energie tohto obvodu vo vypnutom stave je okolo 3 mikroAmpéry (hlboko pod úrovňou samovybíjania) a režijná spotreba v zapnutom stave je okolo 30 mikroAmpérov.

O čom teda C1 je?

C1 je úplne voliteľný, ale stále som hrdý na myšlienku: Čo sa stane, keď manuálne odpojíte batérie, keď sú takmer vybité, povedzme pri 1,92 V? Pri ich opätovnom pripojení by neboli dostatočne silní na to, aby znova aktivovali okruh, aj keď by boli stále dobrí na ďalší, keď sú v bežeckom okruhu. C1 sa o to postará: Ak napätie stúpne, zrazu (batérie sa znova pripoja) bude z C1 prúdiť malý prúd (obídením diódy LED) a výsledkom bude krátke zapnutie. Ak je pripojené napätie nad prahovou hodnotou, spätná väzba ho udrží. Ak je pod prahovou hodnotou, obvod sa opäť rýchlo vypne.

Excursus: Prečo nevyužiť MAX713L na detekciu nízkeho napätia?

Môžete sa čudovať, či je toľko dielov skutočne potrebných. Nie je niečo pripravené? MAX813L mi pripadal ako dobrý zápas. Je to dosť lacné a malo by to byť dosť dobré na to, aby to nahradilo aspoň T2, T3, LED a R1. Ako som však tvrdo zistil, pin „PFI“MAX813L (vstup na detekciu výpadku napájania) má dosť nízku impedanciu. Ak by som na napájanie PFI používal delič napätia nad približne 1k, prechod medzi zapnutím a vypnutím pri „PFO“by sa začal ťahať cez niekoľko desiatok voltov. 1k zodpovedá 2mA konštantnému prúdu pri prerušení - neúmerne veľa a takmer tisíckrát toľko, koľko tento obvod potrebuje. Okrem toho, že pin PFO sa nebude pohybovať medzi zemou a celým rozsahom napájacieho napätia, takže s malou miestnosťou hlavy, ktorú máme na pohon nášho výkonového tranzistora (T1), by sme museli znova vložiť aj pomocný tranzistor NPN.

Krok 3: Variácie

Na tému slučky pozitívnej spätnej väzby, ktorú sme uviedli v kroku 2 / obvod 2, je možné veľa variácií. Ten, ktorý je tu uvedený, sa líši od predchádzajúceho v tom, že keď sa vypne, sám sa neaktivuje pri rastúcom napätí batérie. Len čo sa dosiahne prahovú hodnotu, budete musieť (výmenu batérií a) stlačiť voliteľné tlačidlo (S2), aby ste ho znova spustili. Na dobrú mieru som pridal druhé tlačidlo na manuálne vypnutie obvodu. Malá medzera v riadkoch rozsahu ukazuje, že som obvod zapol, vypol, zapol na demonštračné účely. K prerušeniu nízkeho napätia dochádza samozrejme automaticky. Skúste to v simulácii, ak to s jeho popisom nerobím dobre.

Teraz výhody tejto variácie spočívajú v tom, že poskytuje najostrejšie prerušenie doteraz uvažovaných obvodov (pri simulácii presne na úrovni 1,82 V; v praxi bude úroveň medzného bodu závisieť od použitých častí a sa môže líšiť v závislosti od teploty alebo iných faktorov, ale bude veľmi ostrý). Znižuje tiež spotrebu energie, keď je vypnutá, na malých 18 nA.

Technickým trikom, ako to dosiahnuť, bolo presunutie referenčnej siete napätia (LED, R2 a R3) z priamo pripojeného k batérii na pripojenie po T2, takže sa vypne spolu s T2. Pomáha to pri ostrom medznom bode, pretože akonáhle sa T2 začne vypínať len na malý kúsok, napätie dostupné pre referenčnú sieť začne tiež klesať, čo spôsobí rýchlu spätnú väzbu od úplného zapnutia až po úplné vypnutie.

Zbavenie sa tlačidiel (ak chcete)

Ak vás nebaví tlačiť tlačidlá, jednoducho ich vyberte, ale pripojte kondenzátor 1nF a odpor 10M Ohm (na presnej hodnote nezáleží, ale musí byť najmenej trikrát alebo štyrikrát väčšia ako R1). paralelne od brány T1 k zemi (kde bola S2). Teraz, keď vložíte nové batérie, brána T1 sa nakrátko stiahne (kým sa C1 nenabije), a tak sa obvod automaticky zapne.

Zoznam dielov

Pretože toto je ďalší obvod, ktorý by ste mohli skutočne chcieť postaviť: Časti sú úplne rovnaké ako v obvode 2 (s výnimkou rôznych hodnôt odporu, ako je zrejmé zo schémy). Čo je dôležité, T1 je stále IRLML6401, zatiaľ čo T2 a T3 sú akékoľvek generické tranzistory NPN a PNP s malým signálom.

Krok 4: Zjednodušenie

Okruhy 2 a 3 sú úplne v poriadku, ak sa ma pýtate, ale zaujímalo ma, či by som si vystačil s menším počtom súčiastok. Koncepčne, obvody 2 a 3 so spätnou väzbou riadiace obvody 2 a 3 potrebujú iba dva tranzistory (v nich T2 a T3), ale tiež majú T1, oddelene, na ovládanie záťaže. Je možné T1 použiť ako súčasť spätnej väzby?

Áno, s niekoľkými zaujímavými dôsledkami: Aj keď je zapnutý, T1 bude mať nízky, ale nie nulový odpor. Napätie preto klesá na T1, viac pre vyššie prúdy. Keď je po T1 zapojená základňa T2, tento pokles napätia ovplyvní činnosť obvodu. Jednak vyššie zaťaženie bude znamenať vyššie medzné napätie. Podľa simulácie (POZNÁMKA: kvôli jednoduchšiemu testovaniu som vymenil C1 za tlačidlo, tu), pri záťaži 4 ohmy je hranica pri 1,95 V, pri 8 ohmoch pri 1,8 V, pri 32 ohmoch pri 1,66 V, a pre 1k Ohm pri 1,58V. Okrem toho sa toho veľa nemení. (Skutočné hodnoty sa budú líšiť od simulátora v závislosti od vzorky T1, vzor bude podobný). Všetky tieto obmedzenia sú v bezpečných medziach (pozri úvod), ale priznajme si, že to nie je ideálne. Batérie NiMH (a najmä starnúce) budú vykazovať rýchlejší pokles napätia pri rýchlych vybíjaniach a v ideálnom prípade pri vysokých rýchlostiach vybíjania by mal byť prerušenie napätia nižšie, nie vyššie. Z rovnakého dôvodu však tento obvod poskytuje účinnú ochranu proti skratu.

Pozorní čitatelia tiež poznamenajú, že výrez zobrazený v riadkoch rozsahu sa zdá byť veľmi plytký v porovnaní dokonca s obvodom 1. To však nie je dôvod na obavy. Je pravda, že vypnutie obvodu bude trvať rádovo 1/10 sekundy, avšak bod napätia, kde dôjde k vypnutiu, je stále striktne definovaný (v simulácii budete musieť striedať konštantný DC zdroj, namiesto generátora trojuholníkov to vidieť). Časová charakteristika je daná C1 a požadovanou: Chráni pred predčasným vypnutím v prípade, že záťaž (uvažujte: zosilňovač) skôr čerpá krátke špičky prúdu, než väčšinou konštantný prúd. BTW, druhým účelom C1 (a R3, odporu potrebného na vybitie C1) je automatické reštartovanie obvodu vždy, keď je batéria odpojená/znova pripojená.

Zoznam dielov

Požadované diely sú opäť rovnaké ako pre predchádzajúce obvody. Najmä:

• T1 je IRLML6401 - v kroku 1 nájdete diskusiu o (nedostatku) alternatív
• T2 je akýkoľvek generický malý signál NPN
• C1 je lacná keramika
• Rezistory sú tiež lacné. Nie je potrebná presnosť ani tolerancia výkonu a hodnoty uvedené v schéme sú väčšinou hrubej orientácie. Nebojte sa swapovania v podobných hodnotách.

Ktorý okruh je pre mňa najlepší?

Opäť neodporúčam budovať okruh 1. Medzi okruhom 2 a 3 sa prikláňam k druhému. Ak však očakávate väčšie výkyvy napätia batérie (napr. V dôsledku vychladnutia batérií), môžete uprednostniť automatický reštart založený na hysterézii pred manuálnym reštartom obvodu. Obvod 4 je pekný v tom, že používa menej súčiastok a ponúka ochranu proti skratu, ale ak máte obavy z vypnutia pri veľmi špecifickom napätí, tento obvod nie je pre vás.

V nasledujúcich krokoch vás prevediem budovaním okruhu 4. Ak staviate jeden z ďalších obvodov, zvážte zdieľanie niektorých fotografií.

Krok 5: Začnime stavať (obvod 4)

Ok, ideme teda postaviť obvod 4. Okrem elektronických súčiastok uvedených v predchádzajúcom kroku budete potrebovať:

• 2 -článkový držiak batérie (môj bol držiak AA vybitý z vianočnej dekorácie)
• Nejaký perfboard
• Slušná pinzeta na ovládanie IRLML6401
• (Malá) bočná fréza
• Spájkovačka a spájkovací drôt

Prípravy

Môj držiak batérie je dodávaný s vypínačom a - pohodlne - trochou prázdnej svetlej výšky, ktorá sa zdá byť ideálna na umiestnenie nášho obvodu. Je tam kolík, do ktorého je možné vložiť (voliteľnú) skrutku a vyrezal som ho bočnou frézou. kontakty a káble boli len voľne zasunuté. Odstránil som ich kvôli ľahšiemu prístupu, prestrihol drôty a odstránil izoláciu na koncoch.

Elektronické diely som potom voľne umiestnil do kusu perfboardu, aby som zistil, koľko miesta zaberú. Spodný rad bude zhruba uzemnený, stredný bude obsahovať prvky detekcie napätia a horný rad bude napojený na bránu T1. Časti som musel dosť husto zabaliť, aby sa všetko zmestilo do potrebného priestoru. IRLML6401 ešte nie je umiestnený. Vzhľadom na pinout bude musieť ísť dole na perfboard. (UPOZORNENIE, že som omylom umiestnil T2 - BC547 - nesprávnym smerom! Nesledujte to slepo, dvakrát skontrolujte vývod použitého tranzistora - všetky sú odlišné.) Ďalej som pomocou bočnej rezačky pripevnil perfboard na požadovanú veľkosť.

Krok 6: Spájkovanie - najskôr náročná časť

Odstráňte väčšinu komponentov, ale vložte jeden vodič R1 spolu s plusovým káblom z batérie (v mojom prípade z vypínača batérie) do stredného radu priamo na jednu stranu. Spájkujte iba ten jeden otvor, zatiaľ nezakrývajte kolíky. Druhý kolík R1 smeruje do spodného radu (ako je vidieť zospodu), jeden podržte vľavo. Perfboard upevnite vodorovne tak, aby bola spodná strana hore.

Ok, ďalej IRLML6401. Okrem toho, že je táto časť malá, je citlivá na elektrostatický výboj. Väčšinou sa nič zlé nestane, aj keď s touto súčiastkou budete zaobchádzať bez akýchkoľvek predbežných opatrení. Existuje však skutočná šanca, že ho poškodíte alebo zničíte bez toho, aby ste si to všimli, takže sa snažte byť opatrní. Najprv sa snažte nenosiť plasty alebo vlnu. Ak nemáte antistatický náramok, je načase sa dotknúť niečoho uzemneného (napríklad radiátora alebo potrubia), a to rukou aj spájkovačkou. Teraz pinzetou uchopte IRLML6401 a presuňte ho na konečné miesto, ako je znázornené na fotografii. Kolík „S“by mal byť vedľa kolíka R1, ktorý ste spájkovali, ostatné kolíky by mali byť na dvoch ďalších otvoroch, ako je znázornené.

Neponáhľaj sa! Tu je chyba skôr na strane presnosti než rýchlosti. Keď ste s umiestnením spokojní, znova roztopte spájku na R1 a opatrne pohybujte pinzetou IRLML6401 k nej pinzetou tak, aby sa kolík „S“spájkoval. Starostlivo skontrolujte, či je IRLML6401 teraz upevnený a či je upevnený na správnom mieste (tiež: plocho na doske). Ak nie ste úplne spokojní s umiestnením, roztopte spájku ešte raz a upravte polohu. V prípade potreby zopakujte.

Hotový? Dobre. Zhlboka si vydýchnite a potom spájkujte druhý kolík R1 v otvore vedľa kolíka „G“(na rovnakej strane obalu ako kolík „S“). Uistite sa, že ste spojili R1 aj pin „G“. Zatiaľ nespínajte špendlík R1!

Vložte jeden kolík R2 a kladný výstupný vodič otvorom vedľa kolíka „D“(ten na opačnej strane balenia tranzistora). Spájkujte toto spojenie a znova sa uistite, že ste spojili kolík „D“s R2 a výstupným káblom.

Nakoniec, pre dobrú mieru, naneste trochu viac spájky na prvý spájkovací bod (kolík „S“), teraz, keď dva ďalšie spájkovacie body držia tranzistor na mieste.

Všimnite si toho, že R1 a R2 zámerne umiestňujem veľmi blízko k T1. Ide o to, že tieto budú fungovať ako základný chladič pre T1. Takže aj keď budete mať viac miesta, zvážte aj ich tesné uloženie. Rovnako tak, tu nešetrite na množstvo spájky.

Zatiaľ všetko v poriadku? Skvelé. Odteraz je všetko len jednoduchšie.

Krok 7: Spájkovanie - jednoduchá časť

Zostávajúca časť spájkovania je celkom jednoduchá. Vložte diely jeden po druhom ako na pôvodnom obrázku (okrem toho, dávajte veľký pozor na vývod vášho tranzistora T2!), Potom ich spájkujte. Začal som stredovým radom. Všimnite si toho, že v niektorých prípadoch som vložil niekoľko kolíkov do jedného otvoru (napr. Druhý koniec R2 a dlhý vodič LED), a kde to nebolo možné, len som ohnul kolíky už spájkovaných prvkov, aby sa požadované pripojenia.

Celý spodný rad (pri pohľade zospodu) je spojený s kolíkom „G“T1 a na vytvorenie tohto spojenia používame kolík R2 (varoval som vás, aby ste ho nepricvakávali!) (Ku kolektoru T2, C1, a R3).

Celý horný rad (pri pohľade zospodu) je spojený so zemou a na pripojenie slúži kolík R3. K tomu je pripojený druhý terminál C1, vysielač T2 a hlavne uzemnenie batérie a výstupný uzemňovací vodič.

Posledné dva obrázky ukazujú konečný okruh zdola a zhora. Opäť som v T2 spájkoval nesprávnym spôsobom a musel som to po skutočnosti opraviť (neboli urobené žiadne obrázky). Ak používam BC547 (ako som to robil ja), ide to presne naopak. Bolo by to však správne pre 2N3904. Inými slovami, pred spájkovaním sa uistite, že ste dvakrát skontrolovali vývod tranzistora!

Krok 8: Posledné kroky

Teraz je vhodný čas na testovanie obvodu

Ak všetko funguje, zvyšok je jednoduchý. Obvod som umiestnil do držiaka batérie spolu s vypínačom a kontaktmi batérie. Keďže som sa trochu obával kladného pólu batérie, ktorý sa dotýka obvodu, vložil som medzi ne kúsok červenej izolačnej pásky. Nakoniec som odchádzajúce káble zafixoval kvapkou horúceho lepidla.

To je všetko! Dúfam, že sa vám podarí všetko dodržať a zvážite zverejnenie obrázkov, ak urobíte jeden z ďalších obvodov.