2 Cell NiMH Battery Protection Circuit (s): 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Kung nagpunta ka dito, malamang alam mo, kung bakit. Kung ang nais mo lamang makita ay isang mabilis na solusyon, pagkatapos ay tumalon kaagad sa hakbang 4, kung aling mga detalye ang circuit na natapos kong gamitin, ang aking sarili. Ngunit kung hindi ka sigurado, kung talagang gusto mo ang solusyon na ito o iba pa, kakaiba ka sa background, o nasisiyahan ka lamang sa pagbisita sa ilang mga kagiliw-giliw na lugar sa aking paglalakbay ng pagsubok at error, narito ang detalyadong bersyon:

Ang problema

Mayroon kang ilang proyekto sa electronics na nais mong paganahin gamit ang mga rechargeable na baterya. Ang LiPo ay ang teknolohiya ng baterya na du jour, ngunit ang mga baterya ng lithium ay nagdadala pa rin ng ilang masasamang gawi tulad ng walang pagkakaroon ng isang handa na supermarket na karaniwang form factor, na nangangailangan ng mga espesyal na charger (isa para sa bawat form factor), at pag-uugali tulad ng tunay na mga reyna ng drama kapag ginagampanan (nasusunog, at mga bagay). Sa kaibahan, ang mga rechargeable ng NiMH ay magagamit sa karaniwang mga kadahilanan ng form mula sa AA hanggang AAA hanggang anupaman, ibig sabihin maaari mong gamitin ang parehong mga baterya para sa iyong digital camera, iyong flashlight, iyong laruang RC car, at iyong diy electronics. Sa katunayan, marahil ay mayroon kang isang grupo ng mga ito na nakalagay sa paligid, gayon pa man. Ang mga ito rin ay mas hindi gaanong kilala sa sanhi ng gulo, maliban sa, isang bagay na talagang hindi nila gusto ay ang "malalim na pinalabas".

Ang problemang ito ay naging mas matindi, kung gumagamit ka ng isang "step up buck converter" upang madagdagan ang iyong boltahe ng pag-input - sabihin sa 5V para sa pagpapatakbo ng isang arduino. Habang ang iyong kotseng RC ay babagal at mabagal habang ang iyong mga baterya ay naubos na, isang buck converter ay susubukan nang panatilihin ang output boltahe na pare-pareho, kahit na ang input boltahe ay lumiliit, at sa gayon maaari mong sipsipin ang huling ilang mga electron sa iyong baterya, nang walang anumang nakikitang palatandaan ng gulo.

Kaya kailan mo kailangang ihinto ang paglabas?

Ang isang kumpletong sisingilin na NiMH cell ay may isang tipikal na boltahe na humigit-kumulang na 1.3V (hanggang sa 1.4V). Para sa karamihan ng cycle ng tungkulin, maghahatid ito ng halos 1.2V (ang nominal na boltahe nito), dahan-dahang bumabagsak. Malapit sa pagkaubos, ang pagbagsak ng boltahe ay magiging medyo matarik. Karaniwang natagpuan na rekomendasyon ay upang ihinto ang paglabas sa isang lugar sa pagitan ng 0.8V at 1V, kung saan sa oras na ang karamihan sa singil ay maubos, gayon pa man (na may maraming mga kadahilanan na nakakaapekto sa eksaktong mga numero - hindi ko na idetalye).

Gayunpaman, kung talagang nais mong itulak ang mga limitasyon, ang sitwasyong dapat mong maging maingat ay ang pag-alis ng iyong baterya sa ibaba 0V, sa oras na ito ay magdusa ito ng malubhang pinsala (Babala: Tandaan na tinatalakay ko ang mga cell ng NiMH, dito; para sa LiPos permanenteng ang pinsala ay magsisimula nang mas maaga!). Paano nga ba mangyayari iyon? Kaya, kapag mayroon kang maraming mga cell ng NiMH sa isang hilera, ang isa sa mga baterya ay maaaring malapit pa rin sa nominal na boltahe nito, habang ang isa pa ay ganap na naubos. Ngayon ang boltahe ng mahusay na cell ay magpapatuloy sa pagtulak ng isang kasalukuyang sa pamamagitan ng iyong circuit - at sa pamamagitan ng walang laman na cell, pag-ubos nito sa ibaba 0V. Ang sitwasyong ito ay mas madaling makapasok kaysa sa tila sa unang tingin: Tandaan na ang pagbagsak ng boltahe ay nagiging mas matarik patungo sa katapusan ng siklo ng paglabas. Kaya't kahit na ang ilang mga menor de edad na paunang pagkakaiba sa pagitan ng iyong mga cell ay maaaring humantong sa ibang-iba na natitirang voltages pagkatapos ng paglabas. Ngayon ang problemang ito ay nagiging mas malinaw, mas maraming mga cell ang inilalagay mo sa serye. Para sa kaso ng dalawang mga cell, tinalakay, dito, magiging ligtas pa rin tayo upang maalis sa isang kabuuang boltahe sa paligid ng 1.3V, na tumutugma sa isang baterya sa 0V, at ang isa pa sa 1.3V, sa pinakamasamang kaso. Walang gaanong punto sa pagpunta sa mababang ito, gayunpaman (at tulad ng makikita natin, mahirap maging makamit iyon). Gayunpaman, bilang isang itaas na hangganan, ang pagtigil kahit saan sa itaas ng 2V ay tila masayang (bagaman, ang AFAIU, salungat sa mga baterya ng NiCd, ang madalas na bahagyang pagpapalabas ay hindi nagdudulot ng isang isyu para sa mga baterya ng NiMH). Karamihan sa mga circuit na ipapakita ko ay maglalayon ng bahagyang sa ibaba nito, sa paligid ng 1.8V bilang isang cut-off.

Bakit hindi lamang gumamit ng isang solusyon sa sarili?

Sapagkat hindi ito lumilitaw na mayroon! Ang mga solusyon ay sagana para sa mas mataas na bilang ng mga cell. Sa tatlong mga cell ng NiMH maaari mong simulan ang paggamit ng karaniwang LiPo protection circuitry, at sa itaas nito, mas malawak lang ang iyong mga pagpipilian. Ngunit ang isang mababang boltahe na cut-off sa o mas mababa sa 2V? Ako para sa isa ay hindi makahanap ng isa.

Ano ang ilalahad ko

Ngayon, huwag kang matakot, ipapakita ko sa iyo ang hindi isa ngunit apat na medyo madali na mga circuit upang makamit iyon (isa sa bawat "hakbang" ng itinuturo na ito), at tatalakayin ko ito nang detalyado, upang malalaman mo paano at bakit baguhin ang mga ito, dapat mong maramdaman ang pangangailangan. Kaya, upang maging matapat, hindi ko inirerekumenda ang paggamit ng aking unang circuit, na isinasama ko lamang upang ilarawan ang pangunahing ideya. Gumagawa ang mga circuit 2 at 3, ngunit nangangailangan ng ilang higit pang mga bahagi kaysa sa Circuit 4, na natapos kong gamitin, ang aking sarili. Muli, kung nagsawa ka na sa teorya, lumaktaw lamang sa Hakbang 4.

Hakbang 1: Ang Pangunahing Idea (Hindi Inirerekumenda ng Circuit na ito!)

Magsimula tayo sa pangunahing circuit sa itaas. Hindi ko inirerekumenda ang paggamit nito, at tatalakayin namin kung bakit, sa paglaon, ngunit perpekto upang ilarawan ang mga pangunahing ideya, at talakayin ang mga pangunahing elemento na mahahanap mo rin sa mas mahusay na mga circuit, na mas malayo sa itinuro na ito. BTW, maaari mo ring tingnan ang circuit na ito sa isang buong kunwa sa mahusay na online simulator nina Paul Falstad at Iain Sharp. Isa sa iilan na hindi nangangailangan sa iyo upang magparehistro upang mai-save at maibahagi ang iyong trabaho. Huwag mag-alala tungkol sa mga linya ng saklaw sa ibaba, gayon pa man, ipapaliwanag ko ang mga malapit sa pagtatapos ng "hakbang" na ito.

Ok, kaya upang maprotektahan ang iyong mga baterya mula sa maubos na masyadong malayo, kailangan mo ng a) isang paraan upang idiskonekta ang pagkarga, at b) isang paraan upang makita kung oras na upang gawin ito, ibig sabihin kapag ang boltahe ay bumaba ng napakalayo.

Paano i-on at i-off ang pag-load (T1, R1)?

Simula sa una, ang pinaka-halata na solusyon ay ang paggamit ng isang transistor (T1). Ngunit aling uri ang pipiliin? Ang mga mahahalagang katangian ng transistor na iyon ay:

1. Dapat itong tiisin ang sapat na kasalukuyang para sa iyong aplikasyon. Kung nais mo ang isang pangkaraniwang proteksyon, malamang na gusto mong suportahan ang hindi bababa sa 500mA, at pataas.
2. Dapat itong magbigay ng isang napakababang paglaban habang nakabukas, upang hindi magnakaw ng labis na boltahe / lakas mula sa iyong mababang boltahe ng suplay.
3. Dapat itong mapalitan ng boltahe na mayroon ka, ibig sabihin, isang bagay na bahagyang mas mababa sa 2V.

Ang point 3, sa itaas ay tila magmungkahi ng isang BJT ("klasiko") transistor, ngunit may isang simpleng problema na nauugnay sa na: Kapag inilalagay ang load sa emitter-side, tulad na ang base-kasalukuyang ay magagamit para sa pag-load, epektibo mong babaan ang magagamit na boltahe sa pamamagitan ng "Base-Emitter voltage drop". Karaniwan, iyon ay sa paligid ng 0.6V. Ipinagbabawal ng marami, kapag pinag-uusapan ang tungkol sa 2V kabuuang supply. Sa kaibahan, kapag inilalagay ang load sa panig ng kolektor, "sasayang" ka sa anumang kasalukuyang dumadaan sa base. Iyon ay hindi gaanong isang isyu sa karamihan ng mga kaso ng paggamit, dahil ang base-kasalukuyang ay nasa pagkakasunud-sunod ng ika-100 ng kasalukuyang kolektor (depende sa uri ng transistor), lamang. Ngunit kapag nagdidisenyo para sa isang hindi alam o variable na pag-load, nangangahulugan iyon ng pag-aaksaya ng 1% ng iyong inaasahang maximum na pag-load, permanenteng. Hindi masyadong magaling.

Kaya't isinasaalang-alang ang mga transistor ng MOSFET, sa halip, ang mga ito ay higit na mahusay sa mga puntos na 1 at 2, sa itaas, ngunit ang karamihan sa mga uri ay nangangailangan ng higit na higit sa 2V boltahe ng gate upang mai-on, ganap. Tandaan, na ang isang "boltahe ng threshold" (V-GS- (ika)) na bahagyang mas mababa sa 2V ay hindi sapat. Nais mong malayo ang transistor sa rehiyon sa 2V. Sa kasamaang palad mayroong ilang mga angkop na uri na magagamit, na may pinakamababang voltages ng gate na karaniwang matatagpuan sa P-channel MOSFETs (ang katumbas ng FET ng isang transistor ng PNP). At pa rin ang iyong pagpipilian ng mga uri ay malubhang nalilimitahan, at humihingi ako ng pasensya na kailangan ko itong masira, ang naaangkop na mga uri na maaari kong makita ay ang lahat ng nakabalot na SMD. Upang matulungan kang maulat ang pagkabigla na iyon, tingnan ang datasheet para sa IRLML6401, at sabihin sa akin na hindi ka mapahanga ng mga panoorin na iyon! Ang IRLML6401 ay isang uri din na napakalawak na magagamit sa oras ng pagsulat na ito, at hindi dapat ibalik sa iyo ng higit sa 20 sentimo isang piraso (mas kaunti kapag bumibili ng dami o mula sa Tsina). Kaya't tiyak na kayang kayang iprito ang ilan sa mga iyon - kahit na ang lahat sa akin ay nakaligtas sa kabila ng katotohanang ako ay isang nagsisimula sa paghihinang ng SMD. Sa 1.8V sa gate mayroon itong paglaban ng 0.125 Ohms. Sapat na sapat upang magmaneho sa pagkakasunud-sunod ng 500mA, nang walang overheating (at mas mataas, na may naaangkop na heat sink).

Okay, kaya ang IRLML6401 ay kung ano ang gagamitin namin para sa T1 dito, at lahat ng mga sumusunod na circuit. Ang R1 ay naroroon lamang upang hilahin ang boltahe ng gate sa pamamagitan ng default (naaayon sa isang hindi naka-link na pag-load; tandaan na ito ay isang P channel FET).

Ano pa ang kailangan natin?

Paano makahanap ng isang mababang boltahe ng baterya?

Upang makamit ang isang karamihan na tinukoy na cutoff ng boltahe, maling ginagamit namin ang isang pulang LED bilang isang - medyo - matalim na sanggunian ng boltahe sa paligid ng 1.4V. Kung pagmamay-ari mo ang isang Zener diode ng isang naaangkop na boltahe, magiging mas mabuti iyon, ngunit ang isang LED ay tila magbigay ng isang mas matatag na sanggunian ng boltahe kaysa sa dalawang regular na mga silicon diode sa serye. Ang R2 at R3 ay nagsisilbi sa isang) limitahan ang kasalukuyang dumadaan sa LED (tandaan na hindi namin nais na makabuo ng anumang kapansin-pansin na ilaw), at b) babaan ang boltahe sa base ng T2 nang kaunti pa. Maaari mong palitan ang R2 at R3 ng isang potensyomiter para sa isang medyo naaayos na boltahe na cut-off. Ngayon, kung ang boltahe na darating sa base ng T2 ay nasa paligid ng 0.5V o mas mataas (sapat upang mapagtagumpayan ang pagbagsak ng boltahe ng base-emitter ng T2), magsisimulang magsagawa ang T2, paghila ng gate ng T1 hanggang sa mababa, at sa gayon ay kumokonekta sa pagkarga. Ang BTW, T2 ay maaaring ipalagay na iyong pagkakaiba-iba sa hardin: anuman ang maliit na signal ng NPN transistor na nangyayari na magtatagal sa iyong toolbox, kahit na ang isang mataas na amplification (hFe) ay mas gugustuhin.

Maaari kang magtaka kung bakit kailangan namin ng T2 lahat, at huwag lamang ikonekta ang aming pansamantalang sanggunian na pansamantala sa pagitan ng lupa at gate pin ng T1. Sa gayon, ang dahilan para sa ito ay lubos na mahalaga: Gusto namin ng mabilis na paglipat sa pagitan ng at pag-off hangga't maaari, dahil nais naming maiwasan ang T1 na nasa isang "kalahating" estado para sa anumang pinahabang panahon. Habang kalahati, ang T1 ay kikilos bilang isang risistor, nangangahulugang ang boltahe ay babagsak sa pagitan ng mapagkukunan at alisan ng tubig, ngunit ang kasalukuyang dumadaloy pa rin, at nangangahulugan ito na magpapainit ang T1. Kung magkano ang maiinit ay nakasalalay sa impedance ng load. Kung - halimbawa, ito ay 200 Ohms, kung gayon, sa 2V, 10mA ang dadaloy, habang ang T1 ay ganap na nakabukas. Ngayon ang pinakapangit na estado ay para sa paglaban ng T1 upang tumugma sa 200 Ohms, nangangahulugang ang 1V ay mahuhulog sa T1, ang kasalukuyang mahuhulog sa 5mA, at 5mW ng kapangyarihan ay dapat na mawala. Sapat na. Ngunit para sa isang pag-load na 2 Ohm, ang T1 ay kailangang magwaksi ng 500mW, at marami iyon para sa isang maliit na aparato. (Ito ay talagang nasa loob ng mga panoorin para sa IRLML6401, ngunit sa isang naaangkop na heat sink, at pagdidisenyo ng suwerte para doon). Sa kontekstong ito, tandaan na kung ang isang step-up voltage converter ay nakakonekta bilang pangunahing pag-load, tataas nito ang kasalukuyang pag-input bilang tugon sa pagbagsak ng boltahe ng pag-input, sa gayon ay nagpaparami ng aming mga awit na pang-init.

Dalhin ang mensahe sa bahay: Gusto naming ang paglipat sa pagitan ng at off ay maging matalim hangga't maaari. Iyon ang tungkol sa T2: Ginagawang mas matalas ang paglipat. Ngunit sapat ba ang T2?

Bakit hindi ito pinutol ng circuit na ito

Tingnan natin ang mga linya ng oscilloscope na ipinakita sa ilalim ng simulation ng Circuit 1. Maaaring napansin mo na naglagay ako ng isang generator ng tatsulok mula 0 hanggang 2.8 V, sa lugar ng aming mga baterya. Ito ay isang maginhawang paraan lamang upang mailarawan kung ano ang nangyayari habang ang boltahe ng baterya (itaas na berdeng linya) ay nagbabago. Tulad ng ipinakita ng dilaw na linya, halos walang kasalukuyang daloy habang ang boltahe ay nasa ibaba sa paligid ng 1.9V. Mabuti Ang lugar ng paglipat sa pagitan ng 1.93V at 1.9V ay tila matarik sa unang tingin, ngunit isinasaalang-alang pinag-uusapan natin ang isang baterya na dahan-dahang naglalabas, ang mga.3V ay tumutugma pa rin sa maraming oras na ginugol sa isang estado ng paglipat sa pagitan ng ganap na at ganap na off. (Ang berdeng linya sa ibaba ay nagpapakita ng boltahe sa gate ng T1).

Gayunpaman, kung ano ang mas masahol pa tungkol sa circuit na ito, ay kapag naputol, kahit na isang bahagyang paggaling sa boltahe ng baterya ay itulak ang circuit pabalik sa kalahating estado. Isinasaalang-alang na ang boltahe ng baterya ay may posibilidad na mabawi, bahagyang, kapag naputol ang isang pagkarga, nangangahulugan ito na ang aming circuit ay magtatagal sa estado ng paglipat sa loob ng mahabang panahon (kung saan ang load circuit ay mananatili din sa isang kalahating putol na estado, na posibleng magpadala isang Arduino sa pamamagitan ng daan-daang mga reboot-cycle, halimbawa).

Pangalawa kumuha ng mensahe sa bahay: Hindi namin nais na muling magkonekta ang pag-load, sa paggaling ng baterya.

Lumipat tayo sa Hakbang 2 para sa isang paraan upang magawa ito.

Hakbang 2: Pagdaragdag ng Hysteresis

Dahil ito ay isang circuit, maaari mong talagang bumuo, bibigyan ko ng isang listahan ng bahagi para sa mga bahagi na hindi maliwanag mula sa eskematiko:

• T1: IRLML6401. Tingnan ang "Hakbang 1" para sa isang talakayan, bakit.
• T2: Anumang karaniwang maliit na signal NPN transistor. Gumamit ako ng BC547 kapag sinusubukan ang circuit na ito. Ang anumang karaniwang uri tulad ng 2N2222, 2N3904 ay dapat gawin din.
• T3: Anumang karaniwang maliit na signal ng transistor ng PNP. Gumamit ako ng BC327 (walang BC548). Muli gamitin ang alinmang karaniwang uri na pinaka maginhawa para sa iyo.
• C1: Hindi talaga mahalaga ang uri, magagawa ang murang ceramic.
• Ang LED ay isang karaniwang uri ng pulang 5mm. Mahalaga ang kulay, kahit na ang LED ay hindi kailanman makikita nang maliwanag: Ang layunin ay upang mag-drop ng isang tukoy na boltahe. Dapat kang pagmamay-ari ng isang Zener diode sa pagitan ng 1V at 1.4V Zener voltage, gamitin iyon, sa halip (na konektado sa reverse polarity).
• Ang R2 at R3 ay maaaring mapalitan ng isang 100k potentiometer, para sa pinong pag-tune ng cut-off voltage.
• Ang "lampara" ay kumakatawan lamang sa iyong karga.
• Ang mga halaga ng risistor ay maaaring makuha mula sa eskematiko. Gayunpaman, ang eksaktong mga halaga ay hindi talaga mahalaga. Ang mga resistors ay kailangang maging tiyak o hindi sila kailangang magkaroon ng isang makabuluhang rating ng kuryente.

Ano ang kalamangan ng circuit na ito sa Circuit 1?

Tingnan ang mga linya ng saklaw sa ibaba ng eskematiko (o patakbuhin ang simulasi sa iyong sarili). Muli, ang itaas na berdeng linya ay tumutugma sa boltahe ng baterya (dito kinuha mula sa isang tatsulok na generator para sa kaginhawaan). Ang dilaw na linya ay tumutugma sa kasalukuyang umaagos. Ipinapakita ng mas mababang berdeng linya ang boltahe sa gate ng T1.

Ang paghahambing nito sa mga linya ng saklaw para sa Circuit 1, mapapansin mo na ang paglipat sa pagitan ng at off ay mas matalas. Partikular itong maliwanag kapag tinitingnan ang boltahe ng T1 gate sa ibaba. Ang paraan upang maganap ito ay pagdaragdag ng isang positibong loop ng feedback sa T2, sa pamamagitan ng bagong idinagdag na T3. Ngunit may isa pang mahalagang pagkakaiba (kahit na kailangan mo ng mga mata ng agila upang makita ito): Habang ang bagong circuit ay putulin ang pagkarga sa paligid ng 1.88V, hindi nito (muling) ikonekta ang karga hanggang ang boltahe ay tumaas sa itaas 1.94V. Ang pag-aaring ito na tinawag na "hysteresis" ay isa pang by-product ng idinagdag na loop ng feedback. Habang ang T3 ay "on", magbibigay ito ng base ng T2 na may isang karagdagang positibong bias, sa gayon pagbaba ng cut-off threshold. Gayunpaman, habang naka-off na ang T3, ang threshold para sa pag-on muli ay hindi ibababa sa parehong paraan. Ang praktikal na kinahinatnan ay ang circuit ay hindi magbabagu-bago sa pagitan ng at off, habang ang boltahe ng baterya ay bumaba (na may koneksyon sa pagkarga), pagkatapos ay mababawi nang kaunti (na may pagkakakonekta sa pagkarga), pagkatapos ay bumaba … Mabuti! Ang eksaktong dami ng hysteresis ay kinokontrol ng R4, na may mas mababang halaga na nagbibigay ng isang mas malaking agwat sa pagitan ng at ng mga threshold.

Ang BTW, ang pagkonsumo ng kuryente ng circuit na ito habang naka-off ay malapit sa 3 microAmps (mas mababa sa rate ng paglabas ng sarili), at ang overhead habang nasa ay nasa paligid ng 30 microAmps.

Kaya tungkol saan ang C1?

Sa gayon, ang C1 ay ganap na opsyonal, ngunit ipinagmamalaki ko pa rin ang ideya: Ano ang nangyayari kapag manu-mano mong nadidiskonekta ang mga baterya habang malapit nang maubos, sabihin sa 1.92V? Kapag muling kumonekta sa kanila hindi sila magiging sapat na malakas upang muling buhayin ang circuit, kahit na magiging mabuti pa sila para sa iba pa habang nasa isang tumatakbo na circuit. Aalagaan iyon ng C1: Kung ang boltahe ay tumataas, biglang (muling nakakonekta ang mga baterya), isang maliit na kasalukuyang dumadaloy mula sa C1 (bypassing the LED), at magreresulta sa isang maikling pag-on. Kung ang nakakonektang boltahe ay nasa itaas ng cut-off threshold, panatilihin itong up ng loop ng feedback. Kung ito ay nasa ibaba ng cut-off na threshold, ang circuit ay mabilis na papatayin, muli.

Excursus: Bakit hindi gamitin ang MAX713L para sa pagtuklas ng mababang boltahe?

Maaari kang magtaka, kung talagang kailangan ang maraming bahagi na ito. Wala bang handa na? Well MAX813L mukhang isang magandang tugma sa akin. Ito ay medyo mura, at dapat ay sapat na upang mapalitan ang T2, T3, ang LED, at R1, kahit papaano. Gayunpaman, sa nalaman kong mahirap, ang "PFI" na pin ng MAX813L (input ng power fail detection) ay medyo mababa ang impedance. Kung gumagamit ako ng isang divider ng boltahe sa itaas sa paligid ng 1k upang pakainin ang PFI, ang paglipat sa pagitan ng at sa sa "PFO" ay magsisimulang mag-abot sa maraming sampu-sampung bolta. Sa gayon, ang 1k ay tumutugma sa 2mA pare-pareho na kasalukuyang habang pinuputol - ipinagbabawal ng marami, at halos isang libong beses hangga't kailangan ng circuit na ito. Bukod sa PFO pin ay hindi makikipag-ugnay sa pagitan ng lupa at ng buong saklaw ng boltahe ng suplay, kaya sa maliit na silid ng ulo na mayroon kami para sa pagmamaneho ng aming power transistor (T1), kakailanganin naming muling ipasok ang isang pantulong na transistor ng NPN.

Hakbang 3: Mga Pagkakaiba-iba

Maraming mga pagkakaiba-iba ang posible sa tema ng positibong feedback loop na ipinakilala namin sa Hakbang 2 / Circuit 2. Ang ipinakita dito ay naiiba mula sa naunang isa sa isang beses na off, hindi ito muling bubuhayin sa isang tumataas na boltahe ng baterya nang mag-isa. Sa halip na maabot ang cut-off na threshold, kailangan mong (palitan ang mga baterya, at) pindutin ang isang opsyonal na pindutan ng itulak (S2) upang masimulan ito, muli. Para sa mabuting panukalang isinama ko ang pangalawang pindutan ng push upang patayin ang circuit, nang manu-mano. Ang maliit na puwang sa mga linya ng saklaw na ipinapakita ay na-toggle ko ang circuit sa, off, sa para sa mga layunin ng pagpapakita. Ang cut-off sa mababang boltahe ay awtomatikong nangyayari, syempre. Subukan lamang ito sa simulation, kung hindi ako gumagawa ng isang mahusay na trabaho na naglalarawan dito.

Ngayon ang mga pakinabang ng pagkakaiba-iba na ito ay nagbibigay ng pinakamabilis na cut-off, ng mga circuit na isinasaalang-alang sa ngayon (sa eksaktong 1.82V sa simulation; sa pagsasanay ang antas ng cut-off point ay depende sa mga bahagi na ginagamit, at maaaring mag-iba sa temperatura o iba pang mga kadahilanan, ngunit ito ay magiging napaka-matalim). Binabawasan din nito ang pagkonsumo ng kuryente habang nasa isang maliit na 18nA.

Teknikal na ang lansihin upang mangyari ito ay ang paglipat ng boltahe na sanggunian network (LED, R2 at R3) mula sa direktang konektado sa baterya hanggang sa konektado pagkatapos ng T2, tulad nito ay mapapatay kasama ng T2. Nakakatulong ito sa matalim na cut-off point, dahil sa sandaling magsimula ang pag-shut down ng T2 nang kaunti, ang boltahe na magagamit sa sanggunian network ay magsisimulang bumaba din, na magdulot ng isang mabilis na loop ng feedback mula sa ganap na ganap na patayin.

Mapupuksa ang mga pindutan (kung nais mo)

Siyempre, kung hindi mo nais na itulak ang mga pindutan, ilabas lamang ang mga pindutan, ngunit ikonekta ang isang 1nF capacitor, at isang 10M Ohm risistor (eksaktong halaga ay hindi mahalaga, ngunit dapat na hindi bababa sa tatlo o apat na beses na higit sa R1) kahanay mula sa gate ng T1 patungo sa lupa (kung saan naroon ang S2). Ngayon, kapag nagsingit ka ng mga sariwang baterya, ang gate ng T1 ay madaling ibababa nang mababa (hanggang sa singilin ang C1), at sa gayon ang circuit ay awtomatikong.

Ang listahan ng bahagi

Dahil ito ay isa pang circuit na maaari mong talagang itayo: Ang mga bahagi ay eksaktong kapareho ng ginagamit para sa Circuit 2 (i-save para sa iba't ibang mga halaga ng risistor na maliwanag mula sa eskematiko). Mahalaga, ang T1 ay IRLML6401 pa rin, habang ang T2 at T3 ay anumang generic maliit na signal NPN at PNP transistors, ayon sa pagkakabanggit.

Hakbang 4: Pagpapasimple

Ang mga circuit 2 at 3 ay ganap na pagmultahin, kung tatanungin mo ako, ngunit nagtaka ako, kung magagawa ko ba ang mas kaunting mga bahagi. Konseptwal, ang feedback loop na nagmamaneho Circuits 2 at 3 ay nangangailangan lamang ng dalawang transistors (T2 at T3 sa mga iyon), ngunit mayroon din silang T1, magkahiwalay, para sa pagkontrol sa pag-load. Maaari bang magamit ang T1 bilang bahagi ng loop ng feedback?

Oo, na may ilang mga kagiliw-giliw na implikasyon: Kahit na kapag nasa, ang T1 ay magkakaroon ng mababang, ngunit hindi zero na paglaban. Samakatuwid, ang boltahe ay bumababa sa kabuuan ng T1, higit pa para sa mas mataas na mga alon. Sa base ng T2 na konektado pagkatapos ng T1, nakakaapekto ang pagbagsak ng boltahe sa pagpapatakbo ng circuit. Para sa isang bagay, ang mas mataas na mga pag-load ay nangangahulugang isang mas mataas na boltahe ng cut-off. Ayon sa simulation (TANDAAN: para sa mas madaling pagsubok, ipinagpalit ko ang C1 para sa isang pindutan ng push, dito), para sa isang 4 Ohms load, ang cut-off ay nasa 1.95V, para sa 8 Ohms sa 1.8V, para sa 32 Ohms sa 1.66V, at para sa 1k Ohm sa 1.58V. Higit pa rito ay hindi ito nagbabago nang malaki. (Ang mga halaga ng totoong buhay ay magkakaiba mula sa simulator depende sa iyong ispesimen ng T1, ang pattern ay magkatulad). Ang lahat ng mga cut-off na iyon ay nasa loob ng ligtas na mga limitasyon (tingnan ang pagpapakilala), ngunit ang totoo, hindi ito perpekto. Ang mga baterya ng NiMH (at partikular na ang pag-iipon) ay magpapakita ng isang mas mabilis na pagbaba ng boltahe para sa mabilis na paglabas, at perpekto, para sa mataas na rate ng paglabas, ang pagputol ng boltahe ay dapat na mas mababa, hindi mas mataas. Gayunpaman, sa pamamagitan ng parehong token, ang circuit na ito ay nagbibigay ng isang mabisang proteksyon ng maikling circuit.

Maingat na mga mambabasa ay mapapansin din na ang cut-out na ipinapakita sa mga linya ng saklaw ay tila napakababaw, kumpara sa Circuit 1. Gayunpaman, hindi ito mag-alala. Totoo na ang circuit ay kukuha ng pagkakasunud-sunod ng 1/10 segundo upang mai-shut down, ganap, subalit ang point ng boltahe, kung saan nangyari ang pag-shutdown, ay mahigpit pa rin na tinukoy (sa simulation kailangan mong magpalit ng isang pare-pareho DC mapagkukunan, sa halip na ang tatsulok na generator upang makita ito). Ang katangian ng oras ay dahil sa C1 at ninanais: Pinoprotektahan nito laban sa wala sa panahon na pag-shutdown ng sarili sakaling ang karga (isipin: isang step-up converter) ay gumuhit ng maikling kasalukuyang mga spike, sa halip na isang madalas na kasalukuyang. Ang BTW, ang pangalawang layunin ng C1 (at R3, ang risistor na kinakailangan upang maalis ang C1) ay upang muling simulan ang circuit, awtomatiko, tuwing ang baterya ay nakakabit / nakakonekta muli.

Ang listahan ng bahagi

Ang mga kinakailangang bahagi ay muling kapareho ng para sa mga nakaraang circuit. Sa partikular:

• Ang T1 ay IRLML6401 - tingnan ang Hakbang 1 para sa isang talakayan ng mga (kakulangan ng) mga kahalili
• Ang T2 ay anumang generic maliit na signal NPN
• Ang C1 ay isang murang ceramic
• Ang resistors ay murang anythings, pati na rin. Ni kinakailangan ng katumpakan, o pagpapahintulot sa kuryente, at ang mga halagang ibinigay sa eskematiko ay halos isang magaspang na oryentasyon. Huwag mag-alala tungkol sa pagpapalit sa mga katulad na halaga.

Aling circuit ang pinakamahusay para sa akin?

Muli, pinapayuhan ko laban sa pagbuo ng Circuit 1. Sa pagitan ng Circuit 2 at 3, sumandal ako sa huli. Gayunpaman, kung inaasahan mong mas malaki ang pagbabagu-bago ng iyong boltahe ng baterya (hal. Dahil sa paglamig ng mga baterya), maaaring mas gusto mo ang isang awtomatikong pag-restart batay sa hysteresis sa isang manu-manong pag-restart ng circuit. Ang Circuit 4 ay maganda sapagkat gumagamit ito ng mas kaunting mga bahagi, at nag-aalok ng proteksyon ng maikling circuit, ngunit kung nag-aalala ka tungkol sa paggupit sa isang tiyak na boltahe, ang circuit na ito ay hindi para sa iyo.

Sa mga sumusunod na hakbang, gagabayan ka namin sa pagbuo ng Circuit 4. Kung bumuo ka ng isa sa iba pang mga Circuits, pag-isipang magbahagi ng ilang mga larawan.

Hakbang 5: Magsimula Tayo sa Pagbuo (Circuit 4)

Ok, kaya magtatayo kami ng Circuit 4. Bilang karagdagan sa mga elektronikong bahagi na nakalista sa nakaraang hakbang, kakailanganin mo:

• Isang may hawak ng 2 cell na baterya (ang sa akin ay isang may hawak ng AA na na-scavang mula sa isang dekorasyon ng Pasko)
• Ilang perfboard
• Ang isang disenteng pares ng tweezers para sa paghawak ng IRLML6401
• Isang (maliit) na pamutol ng gilid
• Panghinang at bakal na panghinang

Paghahanda

Ang aking may hawak ng baterya ay may isang switch, at - maginhawang - isang maliit na walang laman na silid-tulugan na tila perpekto lamang para sa paglalagay ng aming circuit. Mayroong isang pin upang hawakan ang isang (opsyonal) na tornilyo doon, at pinutol ko iyon gamit ang pamutol ng gilid. ang mga contact at cable ay maluwag na naipasok lamang. Inalis ko ang mga ito para sa mas madaling pag-access, pinutol ang mga wire at inalis ang pagkakabukod sa mga dulo.

Malaya kong inilagay ang mga elektronikong bahagi sa isang piraso ng perfboard, upang malaman kung magkano ang lugar na kukuha nila. Magaspang, ang ibabang hilera ay magiging lupa, ang gitnang hilera ay humahawak ng mga elemento ng detection ng boltahe, at ang itaas na hilera ay may koneksyon sa gate ng T1. Kinailangan kong i-pack ang mga bahagi nang lubos upang gawing magkasya ang lahat sa kinakailangang puwang. Ang IRLML6401 ay hindi pa mailalagay. Dahil sa pinout, kakailanganin itong pumunta sa ilalim ng perfboard. (TANDAAN na aksidenteng inilagay ko ang T2 - isang BC547 - maling paraan! Huwag sundin iyon nang walang taros, i-double check ang pinout ng transistor na iyong ginagamit - lahat sila ay magkakaiba.) Susunod, ginamit ko ang pamutol ng gilid upang i-clip ang perfboard sa kinakailangang sukat.

Hakbang 6: Paghihinang - Una sa Mahirap na Bahagi

Alisin ang karamihan sa mga bahagi, ngunit ipasok ang isang tingga ng R1, kasama ang positibong tingga mula sa baterya (sa aking kaso mula sa switch ng baterya) sa hilera sa gitna, direkta sa isang gilid. Ang isang solong lang ang solder, huwag i-clip ang mga pin, ngayon pa. Ang iba pang pin ng R1 ay napupunta sa ibabang hilera (tulad ng nakikita mula sa ibaba), isang paghawak sa kaliwa. Ayusin ang pahalang na pahalang, na may ibabang bahagi sa itaas.

Ok, susunod ang IRLML6401. Bilang karagdagan sa pagiging maliit, ang bahaging ito ay sensitibo sa paglabas ng electrostatic. Karamihan sa mga oras na walang masamang mangyayari, kahit na hawakan mo ang bahagi nang walang anumang pag-iingat. Ngunit mayroong isang tunay na pagkakataon na ikaw ay makapinsala o sirain ito nang hindi mo napapansin, kaya't subukang mag-ingat. Una, subukang huwag magsuot ng mga plastik o lana habang ginagawa ito. Gayundin, kung wala kang isang antistatic wristband, ngayon ang oras upang hawakan ang isang bagay na may grounded (marahil isang radiator, o ilang piping), kapwa gamit ang iyong kamay, at ang iyong soldering iron. Ngayon, maingat na kunin ang IRLML6401 sa iyong tweezers, at ilipat ito malapit sa huling lugar nito, tulad ng ipinakita sa larawan. Ang "S" na pin ay dapat na katabi ng pin ng R1 na iyong na-solder, ang iba pang mga pin ay dapat nasa dalawang iba pang mga butas tulad ng ipinakita.

Huwag kang mag-madali! Err sa gilid ng kawastuhan, kaysa sa bilis, dito. Kapag nasisiyahan ka sa pagkakalagay, matunaw ang solder sa R1, muli, habang maingat na inililipat ang IRLML6401 patungo rito, kasama ang iyong mga sipit, tulad na ang "S" pin ay magiging solder. Maingat na suriin na ang IRLML6401 ay naayos na ngayon, at naayos ito sa tamang lugar (din: flat sa perfboard). Kung hindi ka lubos na nasisiyahan sa pagkakalagay, matunaw muli ang solder, at ayusin ang posisyon. Ulitin, kung kinakailangan.

Tapos na? Mabuti Huminga nang malalim, pagkatapos ay maghinang ng pangalawang pin ng R1 sa butas sa tabi ng pin na "G" (sa parehong bahagi ng pakete bilang pin na "S"). Tiyaking ikonekta ang parehong R1 at ang pin na "G". Huwag i-clip ang pin ni R1, ngayon pa!

Ipasok ang isang pin ng R2, at ang positibong output lead sa pamamagitan ng butas sa tabi ng "D" pin (ang isa sa tapat ng bahagi ng transistor package). I-solder ang koneksyon na iyon, muling tinitiyak na ikonekta ang "D" na pin sa R2 at ang output lead.

Sa wakas, para sa mabuting panukalang mag-apply ng kaunti pang panghinang sa unang soldering point (ang "S" pin), ngayong ang dalawang iba pang mga puntos ng paghihinang ay hinahawakan ang transistor sa lugar.

Tandaan na sadya kong inilalagay ang R1 at R2 na malapit sa T1. Ang ideya ay ang mga ito ay gagana bilang isang panimula heatsink para sa T1. Kaya't kahit na mayroon kang mas maraming puwang na ekstrang, isaalang-alang ding panatilihing masikip din. Sa parehong token, huwag maging masyadong matipid tungkol sa dami ng panghinang, dito.

Lahat maayos hanggang ngayon? Malaki. Ang mga bagay ay nagiging madali lamang, mula dito.

Hakbang 7: Paghihinang - ang Madaling Bahagi

Ang natitirang paghihinang ay medyo tuwid. Ipasok ang mga bahagi nang paisa-isa tulad ng sa paunang larawan (maliban, bigyang pansin ang pinout ng iyong T2 transistor!), Pagkatapos ay maghinang ito. Nagsimula ako sa gitnang hilera. Mapapansin mo na sa ilang mga kaso ay nagsingit ako ng maraming mga pin sa isang butas (hal. Sa kabilang dulo ng R2 at ang mahabang lead ng LED), at kung saan hindi posible, ibinaluktot ko lamang ang mga pin ng mga solder na elemento upang gawin ang kinakailangang mga koneksyon.

Ang buong hilera sa ibaba (tulad ng nakikita mula sa ibaba) ay konektado sa "G" na pin ng T1, at ginagamit namin ang pin ng R2 (binalaan ko kayo na huwag i-clip ito!) Upang gawin ang koneksyon na iyon (sa kolektor ng T2, C1, at R3).

Ang buong tuktok na hilera (tulad ng nakikita mula sa ibaba) ay konektado sa lupa, at ang pin ng R3 ay ginagamit upang gawin ang koneksyon na. Ang iba pang mga terminal ng C1, emitter ng T2, at mahalaga ang ground baterya, at output ground lead ay konektado dito.

Ang huling dalawang larawan ay nagpapakita ng huling circuit mula sa ibaba, at sa itaas. Muli, naghinang ako sa T2 ng maling paraan, at kailangan kong ayusin iyon pagkatapos ng katotohanan (walang kunan ng larawan). Kung gumagamit ng isang BC547 (tulad ng ginawa ko), eksaktong napupunta sa kabaligtaran. Ito ay tama para sa isang 2N3904, bagaman. Kaya, sa madaling salita, siguraduhin lamang na i-double check ang transistor pinout bago maghinang!

Hakbang 8: Pangwakas na Mga Hakbang

Ngayon ay isang magandang panahon upang subukan ang iyong circuit

Kung gumagana ang lahat, ang natitira ay simple. Inilagay ko ang circuit sa loob ng aking may hawak ng baterya, kasama ang switch at mga contact sa baterya. Habang medyo nag-aalala ako tungkol sa positibong terminal ng baterya na hinahawakan ang circuit, naglagay ako ng kaunting pulang insulasyon na tape sa pagitan. Sa wakas ayusin ko ang mga papalabas na kable na may isang patak ng mainit na pandikit.

Ayan yun! Inaasahan kong maaari mong sundin ang lahat, at isaalang-alang ang pag-post ng mga larawan, kung gumawa ka ng isa sa iba pang mga circuit.