2 šūnu NiMH akumulatora aizsardzības shēma (-as): 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Ja jūs ieradāties šeit, jūs droši vien zināt, kāpēc. Ja viss, ko vēlaties redzēt, ir ātrs risinājums, tad pārejiet tieši uz 4. darbību, kurā sīki aprakstīta shēma, kuru es pats izmantoju. Bet, ja neesat pilnīgi pārliecināts, vai tiešām vēlaties šo risinājumu vai kaut ko citu, jūs interesē fakti vai vienkārši patīk apmeklēt interesantas vietas manā izmēģinājumu un kļūdu braucienā, šeit ir izstrādāta versija:

Problēma

Jums ir kāds elektronikas projekts, kuru vēlaties darbināt, izmantojot uzlādējamas baterijas. LiPo ir akumulatoru tehnoloģija, taču litija baterijas joprojām rada dažus sliktus ieradumus, piemēram, nav lielveikalā gatavas standarta formas faktora, ir nepieciešami īpaši lādētāji (viens katram veidlapas faktoram) un slikta izturēšanās (piemēram, aizdegšanās), un lietas). Turpretī NiMH uzlādējamās baterijas ir pieejamas standarta formātā, sākot no AA līdz AAA un beidzot ar jebkuru, tas nozīmē, ka varat izmantot tās pašas baterijas savai digitālajai kamerai, lukturītim, rotaļlietas RC automašīnai un savai elektronikai. Patiesībā jums, iespējams, ir daudz ķekars. Viņi ir arī daudz mazāk pazīstami ar nepatikšanām, izņemot vienu lietu, kas viņiem patiešām nepatīk, ir "dziļa izlāde".

Šī problēma kļūst daudz nopietnāka, ja ievades sprieguma palielināšanai izmantojat pastiprinātāja pārveidotāju, piemēram, līdz 5V, lai darbinātu arduino. Kamēr jūsu RC automašīna kustēsies lēnāk un lēnāk, jo baterijas tiek izlādētas, buks pārveidotājs ļoti centīsies saglabāt izejas spriegumu nemainīgu, pat ja ieejas spriegums samazinās, un tādējādi jūs varētu izsūkt pēdējos dažus elektronus no akumulatora, bez redzamām nepatikšanas pazīmēm.

Tātad, kad jums jāpārtrauc izlāde?

Pilnībā uzlādēta NiMH elementa tipiskais spriegums ir aptuveni 1,3 V (līdz 1,4 V). Lielāko darba cikla daļu tas piegādās aptuveni 1,2 V (tā nominālais spriegums), lēnām samazinoties. Tuvu izsīkumam sprieguma kritums kļūs diezgan straujš. Parasti ieteikums ir pārtraukt izlādi kaut kur robežās no 0,8 V līdz 1 V, un tajā brīdī lielākā daļa uzlādes tiks izlietota (ar daudziem faktoriem, kas ietekmē precīzus skaitļus - es sīkāk neiedziļināšos).

Tomēr, ja jūs patiešām vēlaties pārkāpt robežas, jums vajadzētu būt piesardzīgam, ja akumulators izlādējas zem 0 V, un tad tas tiks nopietni bojāts (Brīdinājums: atcerieties, ka es apspriedu NiMH šūnas šeit; LiPos pastāvīgajam) bojājumi sāksies daudz agrāk!). Kā tas vispār var notikt? Ja jums ir vairākas NiMH šūnas pēc kārtas, viena no baterijām joprojām var būt tuvu nominālajam spriegumam, bet otra jau ir pilnībā izlādējusies. Tagad labās šūnas spriegums turpinās virzīt strāvu caur jūsu ķēdi - un caur tukšo šūnu, samazinot to zem 0 V. Šajā situācijā ir vieglāk iekļūt, nekā varētu šķist no pirmā acu uzmetiena: Atcerieties, ka izlādes cikla beigās sprieguma kritums kļūst daudz straujāks. Tādējādi pat dažas salīdzinoši nelielas sākotnējās atšķirības starp jūsu šūnām var izraisīt ļoti atšķirīgu atlikušo spriegumu pēc izlādes. Tagad šī problēma kļūst izteiktāka, jo vairāk šūnu ievietojat sērijās. Attiecībā uz divām šeit aplūkotajām šūnām mēs joprojām būtu samērā droši izlādēties līdz kopējam spriegumam ap 1,3 V, kas sliktākajā gadījumā atbilstu vienam akumulatoram pie 0 V, bet otram - pie 1,3 V. Tomēr nav jēgas iet tik zemu (un, kā redzēsim, to būtu pat grūti sasniegt). Tomēr kā augšējā robeža apstāšanās jebkur virs 2 V šķistu izšķērdīga (lai gan AFAIU, pretēji NiCd baterijām, bieža daļēja izlāde nerada problēmas NiMH baterijām). Lielākā daļa ķēžu, kuras es prezentēšu, būs nedaudz zemākas par aptuveni 1,8 V kā atslēgums.

Kāpēc vienkārši neizmantot risinājumu, kas nav pieejams?

Jo tas, šķiet, neeksistē! Šķīdumu ir daudz, lai palielinātu šūnu skaitu. Trīs NiMH šūnās jūs varētu sākt izmantot standarta LiPo aizsardzības shēmu, un virs tā jūsu iespējas kļūst tikai plašākas. Bet zemsprieguma atslēgums pie vai zem 2V? Es, piemēram, nevarēju tādu atrast.

Ko es pasniegšu

Tagad nebaidieties, es jums iepazīstināšu ne ar vienu, bet četrām salīdzinoši vienkāršām shēmām, lai to sasniegtu (pa vienam katrā šīs pamācības "solī"), un es tos detalizēti apspriedīšu, lai jūs zinātu kā un kāpēc tos mainīt, ja jūtat vajadzību. Nu, godīgi sakot, es neiesaku izmantot savu pirmo shēmu, kuru es vienkārši iekļauju, lai ilustrētu pamatideju. 2. un 3. ķēde darbojas, taču tām ir nepieciešami daži komponenti vairāk nekā 4. shēmai, kuru es pats izmantoju. Atkal, ja jums ir apnicis teorija, vienkārši pārejiet uz 4. darbību.

1. solis: pamatideja (šī shēma nav ieteicama!)

Sāksim ar iepriekš minēto pamata shēmu. Es neiesaku to izmantot, un mēs vēlāk apspriedīsim, kāpēc, bet tas ir ideāls, lai ilustrētu pamatidejas un apspriestu galvenos elementus, kurus jūs atradīsit arī labākajās shēmās, tālāk šajā pamācībā. BTW, jūs varat arī apskatīt šo shēmu pilnā simulācijā lieliskajā tiešsaistes simulatorā, ko izstrādājuši Pols Falstads un Īins Šārps. Viens no retajiem, kam nav jāreģistrējas, lai saglabātu un kopīgotu savu darbu. Neuztraucieties par tvēruma līnijām apakšā, tomēr es paskaidrošu tās, kas atrodas šī "soļa" beigās.

Labi, tāpēc, lai pasargātu akumulatorus no pārāk tālas izlādēšanās, jums ir nepieciešams: a) veids, kā atvienot slodzi, un b) veids, kā noteikt, kad ir pienācis laiks to darīt, t.i., kad spriegums ir samazinājies pārāk tālu.

Kā ieslēgt un izslēgt slodzi (T1, R1)?

Sākot ar pirmo, acīmredzamākais risinājums būs tranzistora (T1) izmantošana. Bet kādu tipu izvēlēties? Svarīgas šī tranzistora īpašības ir:

1. Tam vajadzētu izturēt pietiekami daudz strāvas jūsu lietojumprogrammai. Ja vēlaties vispārēju aizsardzību, iespējams, vēlēsities atbalstīt vismaz 500 mA un vairāk.
2. Tam vajadzētu nodrošināt ļoti zemu pretestību ieslēgšanas laikā, lai nenozagtu pārāk daudz sprieguma / jaudas no jau tā zemā barošanas sprieguma.
3. Tam jābūt pārslēdzamam ar jūsu esošo spriegumu, t.i., kaut kas nedaudz zem 2V.

Iepriekš minētais 3. punkts liek domāt par BJT ("klasisko") tranzistoru, taču ar to ir saistīta vienkārša dilemma: uzliekot slodzi uz emitenta pusi tā, lai slodzei būtu pieejama bāzes strāva, jūs efektīvi pazemināsit pieejamo spriegumu, izmantojot "bāzes emitētāja sprieguma kritumu". Parasti tas ir aptuveni 0,6 V. Aizliedzoši daudz, runājot par 2V kopējo piegādi. Turpretī, novietojot slodzi uz kolektora pusi, jūs "izšķērdēsit" visu strāvu, kas iet caur pamatni. Lielākajā daļā gadījumu tas nav liels jautājums, jo bāzes strāva būs tikai 100. daļa no kolektora strāvas (atkarībā no tranzistora veida). Bet, izstrādājot nezināmu vai mainīgu slodzi, tas nozīmē pastāvīgi izšķērdēt 1% no paredzamās maksimālās slodzes. Ne tik lieliski.

Tātad, ņemot vērā MOSFET tranzistorus, tie izceļas ar 1. un 2. punktu iepriekš, bet lielākajai daļai veidu, lai pilnībā ieslēgtos, nepieciešams ievērojami vairāk par 2 V spriegumu. Ņemiet vērā, ka nepietiek ar "sliekšņa spriegumu" (V-GS- (th)), kas ir nedaudz zem 2V. Jūs vēlaties, lai tranzistors atrastos tālu reģionā pie 2 V sprieguma. Par laimi ir pieejami daži piemēroti veidi, ar zemāko vārtu spriegumu, kas parasti atrodams P-kanālu MOSFET (PNP tranzistora FET ekvivalents). Un tomēr jūsu veidu izvēle būs stipri ierobežota, un es atvainojos, ka jums tas ir jālauza, vienīgie piemērotie veidi, kurus es varētu atrast, ir visi iepakoti SMD. Lai palīdzētu jums pārvarēt šo satricinājumu, apskatiet IRLML6401 datu lapu un sakiet, ka šīs specifikācijas neietekmē! IRLML6401 ir arī veids, kas ir ļoti plaši pieejams šīs rakstīšanas laikā, un tam nevajadzētu atmaksāt vairāk par aptuveni 20 centiem gabalā (mazāk, pērkot apjomā vai no Ķīnas). Tātad jūs noteikti varat atļauties cept dažus no tiem - lai gan visi manējie izdzīvoja, neskatoties uz to, ka esmu iesācējs SMD lodēšanā. Pie 1,8 V pie vārtiem tā pretestība ir 0,125 omi. Pietiekami labs, lai brauktu apmēram 500 mA, bez pārkaršanas (un augstāks, ar atbilstošu siltuma izlietni).

Labi, tāpēc IRLML6401 ir tas, ko mēs izmantosim T1 šajā un visās turpmākajās shēmās. R1 vienkārši ir paredzēts, lai pēc noklusējuma palielinātu vārtu spriegumu (atbilst atvienotai slodzei; atcerieties, ka tas ir P kanāla FET).

Kas vēl mums vajadzīgs?

Kā noteikt zemu akumulatora spriegumu?

Lai panāktu pārsvarā noteiktu sprieguma pārtraukumu, mēs nepareizi izmantojam sarkano gaismas diodi kā relatīvi asu sprieguma atskaiti aptuveni 1,4 V. Ja jums pieder piemērota sprieguma Zener diode, tas būtu daudz labāk, taču šķiet, ka gaismas diode joprojām nodrošina stabilāku sprieguma atskaiti nekā divas parastās silīcija diodes sērijveidā. R2 un R3 kalpo, lai a) ierobežotu strāvu, kas iet caur gaismas diodi (ņemiet vērā, ka mēs nevēlamies radīt uztveramu gaismu), un b) nedaudz pazemina spriegumu T2 pamatnē. Jūs varētu nomainīt R2 un R3 ar potenciometru, lai iegūtu nedaudz regulējamu izslēgšanas spriegumu. Tagad, ja spriegums, kas nonāk pie T2 bāzes, ir aptuveni 0,5 V vai lielāks (pietiekami, lai pārvarētu T2 bāzes izstarotāja sprieguma kritumu), T2 sāks vadīt, pavelkot T1 vārtus uz zemu un tādējādi savienojot slodzi. BTW, T2 var uzskatīt par jūsu dārza šķirni: neatkarīgi no neliela signāla NPN tranzistora, kas atrodas jūsu instrumentu kastē, lai gan vēlams izmantot lielu pastiprinājumu (hFe).

Jūs varat brīnīties, kāpēc mums vispār ir nepieciešams T2, un ne tikai savienojiet mūsu pagaidu sprieguma atskaiti starp zemi un T1 vārtu tapu. Iemesls tam ir diezgan svarīgs: mēs vēlamies pēc iespējas ātrāk pārslēgties starp ieslēgšanu un izslēgšanu, jo mēs vēlamies izvairīties no tā, lai T1 ilgstoši atrastos puslīdz ieslēgtā stāvoklī. Kamēr puse ir ieslēgta, T1 darbosies kā rezistors, kas nozīmē, ka starp avotu un drenāžu samazināsies spriegums, bet strāva joprojām plūst, un tas nozīmē, ka T1 uzsilst. Cik tas sildīs, ir atkarīgs no slodzes pretestības. Ja, piemēram, tas ir 200 omi, tad pie 2 V plūdīs 10 mA, kamēr T1 ir pilnībā ieslēgts. Tagad vissliktākais stāvoklis ir tāds, ka T1 pretestība atbilst šiem 200 omiem, kas nozīmē, ka 1V samazināsies virs T1, strāva samazināsies līdz 5mA, un 5mW jauda būs jāizkliedē. Godīgi. Bet 2 omu slodzei T1 būs jāizkliedē 500 mW, un tas ir daudz šādai mazai ierīcei. (Tas faktiski atbilst IRLML6401 specifikācijām, bet tikai ar atbilstošu siltuma izlietni un veiksmi projektēšanā). Šajā kontekstā paturiet prātā, ka, ja kā primārā slodze ir pievienots paaugstināta sprieguma pārveidotājs, tas paaugstinās ieejas strāvu, reaģējot uz krītošu ieejas spriegumu, tādējādi reizinot mūsu siltuma problēmas.

Paņemiet mājās ziņojumu: mēs vēlamies, lai pāreja starp ieslēgšanu un izslēgšanu būtu pēc iespējas asāka. T2 ir tieši tas: padarīt pāreju asāku. Bet vai T2 ir pietiekami labs?

Kāpēc šī ķēde to nesagriež

Apskatīsim osciloskopa līnijas, kas parādītas 1. shēmas simulācijas apakšā. Jūs, iespējams, atzīmējāt, ka mūsu bateriju vietā es ievietoju trīsstūra ģeneratoru no 0 līdz 2,8 V. Tas ir tikai ērts veids, kā attēlot, kas notiek, mainoties akumulatora spriegumam (augšējā zaļā līnija). Kā liecina dzeltenā līnija, praktiski neplūst strāva, kamēr spriegums ir zemāks par aptuveni 1,9 V. Labi. Pārejas apgabals starp aptuveni 1,93 V un 1,9 V no pirmā acu uzmetiena šķiet stāvs, taču, ņemot vērā, ka mēs runājam par lēnām izlādējušos akumulatoru, šie.3 V joprojām atbilst daudz laika, kas pavadīts pārejas stāvoklī starp pilnībā ieslēgtu un pilnībā izslēgtu. (Zaļā līnija apakšā parāda spriegumu pie T1 vārtiem).

Tomēr vēl ļaunāk šajā ķēdē ir tas, ka pēc pārtraukšanas pat neliela akumulatora sprieguma atgūšana atgriezīs ķēdi atpakaļ uz pusi ieslēgtu stāvokli. Ņemot vērā, ka akumulatora spriegumam ir tendence nedaudz atjaunoties, kad slodze tiek pārtraukta, tas nozīmē, ka mūsu ķēde ilgu laiku paliks pārejas stāvoklī (šajā laikā arī slodzes ķēde paliks daļēji salauzta) piemēram, Arduino, izmantojot simtiem pārstartēšanas ciklu).

Otrais ziņojums mājās: mēs nevēlamies, lai slodze tiktu pievienota pārāk ātri, kad akumulators atjaunojas.

Lai to paveiktu, pārejam pie 2. darbības.

2. solis: Histerēzes pievienošana

Tā kā šī ir ķēde, jūs, iespējams, vēlēsities izveidot, es sniegšu detaļu sarakstu tām daļām, kuras nav redzamas no shēmas:

• T1: IRLML6401. Lai uzzinātu, kāpēc, skatiet 1. darbību.
• T2: jebkurš parasts maza signāla NPN tranzistors. Pārbaudot šo shēmu, es izmantoju BC547. Jebkuram izplatītam tipam, piemēram, 2N2222, 2N3904, vajadzētu darboties tikpat labi.
• T3: jebkurš parasts maza signāla PNP tranzistors. Es izmantoju BC327 (man nebija BC548). Atkal izmantojiet to, kurš parastais veids jums ir visērtākais.
• C1: Tips nav īsti svarīgs, lēta keramika to darīs.
• LED ir standarta sarkans 5 mm tips. Krāsa ir svarīga, lai gan gaismas diode nekad neiedegsies redzami: mērķis ir samazināt noteiktu spriegumu. Ja jums pieder Zenera diode starp 1V un 1,4V Zenera spriegumu, izmantojiet to (pievienojot pretēju polaritāti).
• R2 un R3 varētu aizstāt ar 100k potenciometru, lai precīzi noregulētu izslēgšanas spriegumu.
• "Lampa" vienkārši apzīmē jūsu slodzi.
• Rezistora vērtības var ņemt no shēmas. Tomēr precīzām vērtībām nav nozīmes. Rezistoriem nav jābūt precīziem, un tiem nav jābūt ievērojamam jaudas vērtējumam.

Kāda ir šīs ķēdes priekšrocība salīdzinājumā ar 1. ķēdi?

Apskatiet darbības jomas līnijas zem shēmas (vai veiciet simulāciju pats). Atkal augšējā zaļā līnija atbilst akumulatora spriegumam (šeit ērtības labad ņemts no trīsstūra ģeneratora). Dzeltenā līnija atbilst pašreizējai strāvai. Apakšējā zaļā līnija parāda spriegumu pie T1 vārtiem.

Salīdzinot to ar 1. shēmas darbības jomas līnijām, jūs atzīmēsit, ka pāreja starp ieslēgšanu un izslēgšanu ir daudz asāka. Tas ir īpaši redzams, aplūkojot T1 vārtu spriegumu apakšā. Veids, kā to panākt, bija pozitīvas atgriezeniskās saites pievienošana T2, izmantojot nesen pievienoto T3. Bet ir vēl viena būtiska atšķirība (lai gan jums vajadzīgas ērgļa acis, lai to pamanītu): lai gan jaunā ķēde pārtrauks slodzi ap 1,88 V, tā (atkārtoti) nesaistīs slodzi, kamēr spriegums nepaaugstināsies virs 1,94 V. Šis īpašums ar nosaukumu "histerēze" ir vēl viens pievienotās atgriezeniskās saites blakusprodukts. Kamēr T3 ir "ieslēgts", tas piegādās T2 bāzei papildu pozitīvu novirzi, tādējādi pazeminot robežvērtību. Tomēr, kamēr T3 jau ir izslēgts, ieslēgšanas slieksnis netiks pazemināts tādā pašā veidā. Praktiskās sekas ir tādas, ka ķēde nemainīsies starp ieslēgšanu un izslēgšanu, jo akumulatora spriegums samazinās (ja ir pievienota slodze), pēc tam atjaunojas tik nedaudz (ar atvienotu slodzi), pēc tam nokrīt … Labi! Precīzu histerēzes daudzumu kontrolē R4, un zemākas vērtības nodrošina lielāku atstarpi starp ieslēgšanas un izslēgšanas sliekšņiem.

BTW, šīs ķēdes elektroenerģijas patēriņš izslēgtā stāvoklī ir aptuveni 3 mikroAmp (krietni zem pašizlādes ātruma), bet pieskaitāmās izmaksas ir aptuveni 30 mikroAmp.

Tātad, kas ir C1?

Nu, C1 ir pilnīgi neobligāts, bet es joprojām diezgan lepojos ar ideju: kas notiek, ja manuāli atvienojat baterijas, kamēr tās ir gandrīz izlādējušās, teiksim, pie 1.92V? Atkārtoti savienojot tos, tie nebūtu pietiekami spēcīgi, lai no jauna aktivizētu ķēdi, lai gan tie joprojām būtu labi citam, kamēr viņi darbojas ķēdē. C1 par to parūpēsies: ja spriegums pēkšņi palielinās (baterijas atkal pievienotas), no C1 (apejot gaismas diodi) plūdīs neliela strāva, kā rezultātā īsi ieslēgsies. Ja pievienotais spriegums pārsniedz sliekšņa slieksni, atgriezeniskā saite to uzturēs. Ja tas ir zem sliekšņa sliekšņa, ķēde atkal ātri izslēgsies.

Ekskursija: Kāpēc neizmantot MAX713L zemsprieguma noteikšanai?

Jūs varētu brīnīties, vai šīs daudzās daļas patiešām ir vajadzīgas. Vai nav kaut kas gatavs? Nu MAX813L man šķita labs mačs. Tas ir diezgan lēts, un tam vajadzēja būt pietiekami labam, lai aizstātu vismaz T2, T3, LED un R1. Tomēr, kā es uzzināju grūtā veidā, MAX813L "PFI" tapai (strāvas padeves traucējumu noteikšanas ieejai) ir diezgan zema pretestība. Ja es izmantotu sprieguma dalītāju virs aptuveni 1k, lai barotu PFI, pāreja starp ieslēgšanu un izslēgšanu pie "PFO" sāktu stiept vairākus desmitus voltu. Nu, 1k atbilst 2mA pastāvīgai strāvai, kamēr tā tiek pārtraukta - pārmērīgi daudz un gandrīz tūkstoš reižu vairāk, nekā nepieciešams šai ķēdei. Papildus tam, ka PFO tapa netiks mainīta starp zemi un pilnu barošanas sprieguma diapazonu, tāpēc, ņemot vērā mazo galvas telpu, kas mums ir paredzēta, lai darbinātu mūsu jaudas tranzistoru (T1), mums arī vajadzētu atkārtoti ievietot papildu NPN tranzistoru.

3. solis: variācijas

Ir iespējamas daudzas variācijas par pozitīvās atgriezeniskās saites cilpas tēmu, ko mēs ieviesām 2. solī / 2. shēma. Šeit sniegtā atšķirība no iepriekšējās atšķiras ar to, ka pēc izslēgšanas tā pati no jauna netiks aktivizēta, palielinoties akumulatora spriegumam. Drīzāk, kad ir sasniegts izslēgšanas slieksnis, jums būs (jāmaina baterijas un) jānospiež papildu spiedpoga (S2), lai to atkal iedarbinātu. Labam pasākumam es iekļāvu otru spiedpogu, lai manuāli izslēgtu ķēdi. Neliela plaisa darbības jomas līnijās liecina, ka es demonstrācijas nolūkos ieslēdzu, izslēdzu un ieslēdzu ķēdi. Zema sprieguma izslēgšana, protams, notiek automātiski. Vienkārši izmēģiniet to simulācijā, ja man nav labs darbs, aprakstot to.

Tagad šīs variācijas priekšrocības ir tādas, ka tas nodrošina asāko līdz šim aplūkoto ķēžu nogriezni (simulācijā precīzi pie 1,82 V; praktiski robežvērtības līmenis būs atkarīgs no izmantotajām daļām, un var mainīties atkarībā no temperatūras vai citiem faktoriem, taču tas būs ļoti ass). Tas arī samazina enerģijas patēriņu, kamēr tas ir izslēgts, līdz niecīgam 18 nA.

Tehniski triks, lai to panāktu, bija sprieguma atskaites tīkla (LED, R2 un R3) pārvietošana no tieša savienojuma ar akumulatoru uz savienošanu pēc T2, lai tas tiktu izslēgts kopā ar T2. Tas palīdz ar asu atslēgšanās punktu, jo, tiklīdz T2 sāks tikai nedaudz izslēgties, atskaites tīklam pieejamais spriegums arī sāks samazināties, izraisot ātru atgriezenisko saiti no pilnīgas ieslēgšanas līdz pilnīgai izslēgšanai.

Atbrīvošanās no pogām (ja vēlaties)

Protams, ja jums nepatīk nospiest pogas, vienkārši izņemiet pogas, bet pievienojiet 1 nF kondensatoru un 10 M omu rezistoru (precīzai vērtībai nav nozīmes, bet tai jābūt vismaz trīs vai četras reizes vairāk nekā R1) paralēli no T1 vārtiem līdz zemei (kur atradās S2). Tagad, ievietojot jaunas baterijas, T1 vārti uz īsu brīdi tiks pavilkti zemā līmenī (līdz C1 būs uzlādēts), un ķēde automātiski ieslēgsies.

Daļu saraksts

Tā kā šī ir vēl viena shēma, kuru jūs varētu vēlēties izveidot: Daļas ir tieši tādas pašas kā 2. shēmai (izņemot dažādas rezistoru vērtības, kā redzams no shēmas). Svarīgi, ka T1 joprojām ir IRLML6401, savukārt T2 un T3 ir attiecīgi vispārīgi neliela signāla NPN un PNP tranzistori.

4. solis: vienkāršošana

2. un 3. ķēde ir pilnīgi labi, ja jūs man jautā, bet es domāju, vai es varētu iztikt ar mazākām detaļām. Konceptuāli atgriezeniskās saites cilpai, kas vada 2. un 3. ķēdi, nepieciešami tikai divi tranzistori (tajos T2 un T3), bet tiem ir arī T1 atsevišķi, lai kontrolētu slodzi. Vai T1 var izmantot kā atgriezeniskās saites daļu?

Jā, ar dažām interesantām sekām: pat ieslēdzot, T1 būs zema, bet ne nulles pretestība. Tāpēc spriegums krītas visā T1, vairāk lielākām strāvām. Ja T2 pamatne ir pievienota pēc T1, šis sprieguma kritums ietekmē ķēdes darbību. Pirmkārt, lielākas slodzes nozīmēs lielāku izslēgšanas spriegumu. Saskaņā ar simulāciju (PIEZĪME: ērtākai pārbaudei es šeit nomainīju C1 pret spiedpogu), 4 omu slodzei robežvērtība ir pie 1,95 V, 8 omiem pie 1,8 V, pie 32 omiem pie 1,66 V, un 1k omi pie 1,58V. Turklāt tas daudz nemainās. (Reālās dzīves vērtības atšķirsies no simulatora atkarībā no jūsu T1 parauga, modelis būs līdzīgs). Visi šie ierobežojumi ir drošās robežās (skatīt ievadu), taču jāatzīst, ka tas nav ideāli. NiMH baterijas (un jo īpaši novecojušās) parādīs ātrāku sprieguma kritumu, lai ātri izlādētos, un ideālā gadījumā, ja ir augsts izlādes līmenis, sprieguma pārtraukumam jābūt zemākam, nevis augstākam. Tomēr tāpat šī shēma nodrošina efektīvu aizsardzību pret īssavienojumu.

Uzmanīgi lasītāji arī atzīmēs, ka apjoma līnijās redzamais izgriezums, salīdzinot ar 1. shēmu, šķiet ļoti sekls. Tomēr nav jāuztraucas. Ir taisnība, ka ķēde pilnībā izslēgsies apmēram 1/10 sekundes, tomēr sprieguma punkts, kurā notiek izslēgšana, joprojām ir stingri definēts (simulācijā jums būs jāmaina pastāvīga līdzstrāva avots, nevis trīsstūra ģenerators, lai to redzētu). Laika raksturlielums ir saistīts ar C1 un vēlamo: tas aizsargā pret priekšlaicīgu automātisku izslēgšanos gadījumā, ja slodze (domājiet: pastiprinošs pārveidotājs) rada īsus strāvas kāpumus, nevis pārsvarā nemainīgu strāvu. BTW, otrais C1 (un R3, rezistors, kas nepieciešams C1 izlādēšanai) mērķis ir automātiski restartēt ķēdi ikreiz, kad akumulators tiek atvienots/atkārtoti pievienots.

Daļu saraksts

Nepieciešamās detaļas atkal ir tādas pašas kā iepriekšējām ķēdēm. It īpaši:

• T1 ir IRLML6401 - skatiet 1. darbību, lai apspriestu alternatīvu (trūkumu)
• T2 ir jebkurš vispārējs mazs signāls NPN
• C1 ir lēta keramika
• Arī rezistori ir lēti. Nav nepieciešama ne precizitāte, ne jaudas pielaide, un shēmā norādītās vērtības lielākoties ir aptuvenas. Neuztraucieties par līdzīgu vērtību maiņu.

Kura shēma man ir labākā?

Es atkal iesaku neveidot 1. ķēdi. Starp 2. un 3. ķēdi es noliecos uz pēdējo. Tomēr, ja jūs sagaidāt lielākas akumulatora sprieguma svārstības (piemēram, bateriju atdzišanas dēļ), varat izvēlēties automātisku restartēšanu, kuras pamatā ir histerēze, nevis manuālu ķēdes restartēšanu. 4. ķēde ir jauka ar to, ka tā izmanto mazāk detaļu un piedāvā aizsardzību pret īssavienojumu, bet, ja jūs uztraucaties par ļoti specifiska sprieguma pārtraukšanu, šī shēma nav jums.

Turpmākajās darbībās es jums pastāstīšu, kā veidot ķēdi 4. Ja veidojat kādu no citām shēmām, apsveriet iespēju koplietot dažus fotoattēlus.

5. darbība. Sāksim būvniecību (4. shēma)

Labi, tāpēc mēs izveidosim ķēdi 4. Papildus iepriekšējā solī uzskaitītajām elektroniskajām daļām jums būs nepieciešams:

• 2 šūnu akumulatora turētājs (mans bija AA turētājs, kas noņemts no Ziemassvētku rotājuma)
• Kāds perfboard
• Pienācīgs pincetes pāris IRLML6401 apstrādei
• (Mazs) sānu griezējs
• Lodāmurs un lodēšanas stieple

Sagatavošanās

Manam akumulatora turētājam ir slēdzis, un - ērti - mazliet tukšas galvas vietas, kas šķiet ideāli piemērota mūsu ķēdes ievietošanai. Tur ir tapa, lai turētu (pēc izvēles) skrūvi, un es to izgriezu, izmantojot sānu griezēju. kontakti un kabeļi tika vienkārši ievietoti brīvi. Es tos noņēmu, lai būtu vieglāk piekļūt, nogriezu vadus un noņemu izolāciju galos.

Pēc tam es brīvi ievietoju elektroniskās detaļas plātnes gabalā, lai uzzinātu, cik daudz vietas tās ieņems. Aptuveni apakšējā rinda tiks slīpēta, centrālajā rindā ir sprieguma noteikšanas elementi, un augšējā rindā ir savienojums ar T1 vārtiem. Man bija diezgan blīvi jāiepako detaļas, lai viss ietilptu vajadzīgajā vietā. IRLML6401 vēl nav ievietots. Sakarā ar pinout, tam būs jāiet uz perforatora apakšas. (PIEZĪME, ka es nejauši ievietoju T2 - BC547 - nepareizi! Neievērojiet to akli, vēlreiz pārbaudiet izmantotā tranzistora kontaktligzdu - tie visi ir atšķirīgi.) Tālāk es izmantoju sānu griezēju perfboard līdz vajadzīgajam izmēram.

6. solis: lodēšana - vispirms sarežģītā daļa

Noņemiet lielāko daļu sastāvdaļu, bet ievietojiet vienu R1 vadu kopā ar akumulatora pozitīvo vadu (manā gadījumā no akumulatora slēdža) centrālajā rindā tieši uz vienu pusi. Lodējiet tikai vienu caurumu, vēl nesaspiediet tapas. Otra R1 tapa iet uz apakšējo rindu (kā redzams no apakšas), vienu turot pa kreisi. Piestipriniet perforatoru horizontāli, ar apakšējo pusi uz augšu.

Labi, blakus IRLML6401. Šī daļa ir ne tikai maza, bet arī jutīga pret elektrostatisko izlādi. Lielāko daļu laika nekas slikts nenotiks, pat ja jūs rīkosities ar daļu bez jebkādiem piesardzības pasākumiem. Bet pastāv reāla iespēja, ka jūs to pat nemanot sabojāsit vai iznīcināsit, tāpēc mēģiniet būt uzmanīgiem. Vispirms mēģiniet neizmantot plastmasu vai vilnu. Turklāt, ja jums nav antistatiskas aproces, tagad ir pienācis laiks pieskarties kaut kam iezemētam (iespējams, radiatoram vai kādai caurulei) gan ar roku, gan lodāmuru. Tagad uzmanīgi satveriet IRLML6401 ar pincetēm un pārvietojiet to netālu no galīgās vietas, kā parādīts fotoattēlā. "S" tapai jāatrodas blakus pielodētajam R1 tapai, pārējām tapām jāatrodas uz diviem citiem caurumiem, kā parādīts attēlā.

Nesteidzies! Šeit kļūdieties precizitātes, nevis ātruma pusē. Kad esat apmierināts ar izvietojumu, atkal izkausējiet lodmetālu pie R1, vienlaikus uzmanīgi pārvietojot IRLML6401 pret to, ar pincetēm tā, lai "S" tapa būtu pielodēta. Uzmanīgi pārbaudiet, vai IRLML6401 tagad ir fiksēts un vai tas ir fiksēts pareizajā vietā (arī: līdzens uz plātnes). Ja neesat pilnībā apmierināts ar izvietojumu, vēlreiz izkausējiet lodmetālu un noregulējiet pozīciju. Atkārtojiet, ja nepieciešams.

Gatavs? Labi. Dziļi atviegloti nopūtieties, pēc tam lodējiet otro R1 tapu caurumā, kas atrodas blakus "G" tapai (tajā pašā iepakojuma pusē, kur ir "S" tapa). Noteikti pievienojiet gan R1, gan "G" tapu. Vēl nenogrieziet R1 tapu!

Ievietojiet vienu R2 tapu un pozitīvās izejas vadu caur caurumu, kas atrodas blakus "D" tapai (tā, kas atrodas tranzistora iepakojuma pretējā pusē). Lodējiet šo savienojumu, vēlreiz pārliecinoties, ka savienojat "D" tapu ar R2 un izejas vadu.

Visbeidzot, lai labi izmērītu, pielieciet nedaudz vairāk lodēšanas uz pirmo lodēšanas punktu ("S" tapu), tagad, kad divi citi lodēšanas punkti tur tranzistoru vietā.

Ņemiet vērā, ka es apzināti ievietoju R1 un R2 ļoti tuvu T1. Ideja ir tāda, ka tie darbosies kā elementārs T1 radiators. Tātad, pat ja jums ir vairāk brīvas vietas, apsveriet arī to saspringumu. Līdzīgi, šeit neesiet pārāk taupīgs attiecībā uz lodēšanas daudzumu.

Līdz šim viss kārtībā? Lieliski. Turpmāk viss kļūst tikai vieglāk.

7. solis: lodēšana - vieglā daļa

Pārējā lodēšanas daļa ir diezgan vienkārša. Ievietojiet detaļas pa vienai, kā parādīts sākotnējā attēlā (izņemot, pievērsiet īpašu uzmanību T2 tranzistora kontaktligzdai!), Pēc tam lodējiet tās. Es sāku ar centrālo rindu. Jūs ievērosiet, ka dažos gadījumos vienā caurumā es ievietoju vairākas tapas (piemēram, R2 otru galu un gaismas diodes garo vadu), un, ja tas nebija iespējams, es vienkārši saliecu jau pielodēto elementu tapas, lai nepieciešamais (-ie) savienojums (-i).

Visa apakšējā rinda (kā redzams no apakšas) ir savienota ar T1 "G" tapu, un mēs izmantojam R2 tapu (es jūs brīdināju, lai to nenogriež!), Lai izveidotu šo savienojumu (ar T2, C1 kolektoru, un R3).

Visa augšējā rinda (kā redzams no apakšas) ir savienota ar zemi, un savienojuma veikšanai tiek izmantota R3 tapa. Tam ir pievienots otrs C1 terminālis, T2 emitētājs un, galvenais, akumulatora zemējums, un izejas zemējuma vads.

Pēdējie divi attēli parāda galīgo ķēdi no apakšas un virs. Atkal es lodēju T2 nepareizi, un man tas bija jālabo pēc fakta (nav uzņemti attēli). Ja izmantojat BC547 (kā es to darīju), tas notiek tieši otrādi. Tomēr tas būtu pareizi attiecībā uz 2N3904. Citiem vārdiem sakot, pirms lodēšanas noteikti pārbaudiet tranzistora kontaktligzdu!

8. solis: pēdējie soļi

Tagad ir īstais laiks pārbaudīt savu ķēdi

Ja viss darbojas, pārējais ir vienkāršs. Es ievietoju ķēdi akumulatora turētāja iekšpusē kopā ar slēdzi un akumulatora kontaktiem. Tā kā es biju mazliet noraizējies par pozitīvo akumulatora spaili, kas pieskaras ķēdei, es starp tām uzliku mazliet sarkanu izolācijas lenti. Visbeidzot es fiksēju izejošos kabeļus ar pilienu karstas līmes.

Tieši tā! Ceru, ka jūs varētu sekot visam un apsvērt iespēju ievietot attēlus, ja veicat kādu citu shēmu.