2 Hücreli NiMH Pil Koruma Devresi(leri): 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Buraya geldiyseniz, muhtemelen nedenini biliyorsunuzdur. Tek görmek istediğiniz hızlı bir çözümse, o zaman benim kullandığım devrenin ayrıntılarını veren 4. adıma atlayın. Ancak, bu çözümü veya başka bir şeyi gerçekten isteyip istemediğinizden emin değilseniz, arka planı merak ediyorsanız veya deneme yanılma yolculuğumda bazı ilginç noktaları ziyaret etmekten hoşlanıyorsanız, işte ayrıntılı versiyon:

Sorun

Şarj edilebilir piller kullanarak güç sağlamak istediğiniz bazı elektronik projeniz var. LiPo, pil teknolojisi du jour, ancak lityum piller, süpermarkette hazır standart form faktörüne sahip olmama, özel şarj cihazları (her form faktörü için bir tane) gerektirme ve kötü muamele edildiğinde gerçek drama kraliçeleri gibi davranma (ateş yakma) gibi bazı kötü alışkanlıklar getiriyor., falan filan). Buna karşılık, NiMH şarj edilebilir piller AA'dan AAA'ya kadar standart form faktörlerinde mevcuttur, yani aynı pilleri dijital kameranız, el feneriniz, oyuncak RC arabanız ve diy elektronikleriniz için kullanabilirsiniz. Aslında, muhtemelen bir demetiniz etrafta yatıyor. Ayrıca sorun çıkarma konusunda çok daha az ünlüler, ancak gerçekten sevmedikleri bir şey "derin deşarj" olmak.

Giriş voltajınızı artırmak için bir "yükseltici dönüştürücü dönüştürücü" kullanıyorsanız, bu sorun çok daha şiddetli hale gelir - örneğin bir arduinoya güç sağlamak için 5V'a. Pilleriniz tükenirken RC arabanız daha yavaş ve daha yavaş hareket edecek olsa da, bir dönüştürücü, giriş voltajı düşerken bile çıkış voltajını sabit tutmak için çok uğraşacak ve böylece pilinizdeki son birkaç elektronu çekebilirsiniz., görünür bir sorun belirtisi olmadan.

Peki ne zaman boşalmayı bırakmanız gerekiyor?

Tam şarjlı bir NiMH hücrenin tipik voltajı yaklaşık 1,3V'dir (1,4V'a kadar). Görev döngüsünün çoğu için, yavaşça düşerek yaklaşık 1,2V (nominal voltajı) sağlar. Tükenmeye yakın, voltaj düşüşü oldukça dik hale gelecektir. Yaygın olarak bulunan öneri, 0,8V ile 1V arasında bir yerde deşarjı durdurmaktır, bu noktada şarjın çoğu zaten kullanılmış olacaktır (kesin sayıları etkileyen birçok faktörle - daha fazla ayrıntıya girmeyeceğim).

Ancak, gerçekten sınırları zorlamak istiyorsanız, dikkatli olmanız gereken durum, pilinizi 0V'un altına kadar boşaltmak ve bu noktada ciddi hasar görmesidir (Uyarı: Burada NiMH hücrelerinden bahsettiğimi unutmayın; kalıcı LiPos için hasar çok daha erken başlayacak!). Bu nasıl olabilir ki? Pekala, arka arkaya birkaç NiMH hücreniz olduğunda, pillerden biri hala nominal voltajına yakınken, diğeri zaten tamamen tükenmiş olabilir. Şimdi, iyi hücrenin voltajı devrenizden bir akımı itmeye devam edecek - ve boş hücre boyunca, onu 0V'nin altına düşürerek. Bu duruma girmek ilk bakışta göründüğünden daha kolaydır: Deşarj döngüsünün sonuna doğru voltaj düşüşünün çok daha dik hale geldiğini unutmayın. Bu nedenle, hücreleriniz arasındaki bazı nispeten küçük başlangıç farklılıkları bile deşarjdan sonra çok farklı kalan voltajlara neden olabilir. Şimdi bu sorun daha belirgin hale geliyor, seriye daha fazla hücre koyarsınız. Burada tartışılan iki hücre durumunda, en kötü durumda 0V'da bir aküye ve 1.3V'de diğer aküye karşılık gelen 1.3V civarında bir toplam voltaja deşarj yapmak nispeten güvenli olacaktır. Ancak bu kadar alçalmanın pek bir anlamı yok (ve göreceğimiz gibi, bunu başarmak bile zor olacak). Bununla birlikte, bir üst sınır olarak, 2V'nin üzerinde herhangi bir yerde durmak savurgan görünebilir (ancak AFAIU, NiCd pillerin aksine, sık kısmi deşarjlar NiMH piller için bir sorun teşkil etmez). Sunacağım devrelerin çoğu, bunun biraz altında, kesme olarak yaklaşık 1.8V'yi hedefleyecektir.

Neden kendi kendine bir çözüm kullanmıyorsunuz?

Çünkü bu yok gibi! Daha yüksek hücre sayıları için çözümler bol miktarda bulunur. Üç NiMH hücrede standart LiPo koruma devresini kullanmaya başlayabilirsiniz ve bunun üzerinde seçenekleriniz yalnızca daha da genişler. Ancak 2V'da veya altında düşük voltaj kesilmesi? Ben bir tane bulamadım.

ne sunacağım

Şimdi, korkmayın, sadece bunu başarmak için size bir değil dört nispeten kolay devre sunacağım (bu talimatın her "adımında" bir tane) ve bunları ayrıntılı olarak tartışacağım, böylece bileceksiniz. Onları nasıl ve neden değiştireceğinizi, ihtiyacı hissetmeniz durumunda. Dürüst olmak gerekirse, temel fikri göstermek için dahil ettiğim ilk devremi kullanmanızı önermiyorum. Devre 2 ve 3 çalışır, ancak kendim kullanmaya başladığım Devre 4'ten birkaç bileşen daha gerektirir. Yine, teoriden bıktıysanız, 4. Adıma atlayın.

Adım 1: Temel Fikir (bu Devre Tavsiye Edilmez!)

Yukarıdaki temel devre ile başlayalım. Bunu kullanmanızı önermiyorum ve nedenini daha sonra tartışacağız, ancak temel fikirleri göstermek ve daha iyi devrelerde bulacağınız ana unsurları tartışmak için mükemmeldir, bu talimatta daha ileride. BTW, bu devreyi Paul Falstad ve Iain Sharp'ın harika çevrimiçi simülatöründe tam bir simülasyonda da görüntüleyebilirsiniz. Çalışmanızı kaydetmek ve paylaşmak için kayıt olmanızı gerektirmeyen az sayıdaki programdan biri. Alttaki kapsam çizgileri için endişelenmeyin, henüz bu "adım"ın sonuna yakın olanları açıklayacağım.

Tamam, pillerinizi çok fazla boşalmaktan korumak için, a) yükü ayırmanın bir yoluna ve b) ne zaman yapılması gerektiğini, yani voltajın çok fazla düştüğünü algılamanın bir yoluna ihtiyacınız var.

Yük nasıl açılır ve kapatılır (T1, R1)?

İlkinden başlayarak, en belirgin çözüm bir transistör (T1) kullanmak olacaktır. Ama hangi türü seçmeli? Bu transistörün önemli özellikleri şunlardır:

1. Uygulamanız için yeterli akımı tolere etmelidir. Genel bir koruma istiyorsanız, muhtemelen en az 500mA ve yukarısını desteklemek isteyeceksiniz.
2. Zaten düşük olan besleme voltajınızdan çok fazla voltaj/güç çalmamak için, açıldığında çok düşük bir direnç sağlamalıdır.
3. Sahip olduğunuz voltajla, yani 2V'nin biraz altında bir şeyle değiştirilebilir olmalıdır.

Yukarıdaki 3. nokta, bir BJT ("klasik") transistör öneriyor gibi görünüyor, ancak bununla ilişkili basit bir ikilem var: Yükü emitör tarafına koyarken, yük için temel akım mevcut olacak şekilde, mevcut voltajı "Baz Verici voltaj düşüşü" ile etkili bir şekilde düşürürsünüz. Tipik olarak, bu yaklaşık 0.6V'dir. 2V toplam besleme hakkında konuşurken yasaklayıcı derecede fazla. Buna karşılık, yükü kollektör tarafına yerleştirirken, tabandan geçen akım ne olursa olsun "harcamış olursunuz". Baz akım, yalnızca kollektör akımının (transistör tipine bağlı olarak) 100'ü mertebesinde olacağından, çoğu kullanım durumunda bu çok fazla bir sorun değildir. Ancak bilinmeyen veya değişken bir yük için tasarım yaparken bu, beklenen maksimum yükünüzün %1'ini kalıcı olarak boşa harcamak anlamına gelir. Çok iyi değil.

Bu nedenle, MOSFET transistörleri göz önüne alındığında, bunun yerine, bunlar yukarıdaki 1 ve 2 numaralı noktalarda üstündür, ancak çoğu tip, tam olarak devreye girmek için 2V'dan çok daha fazla geçit voltajı gerektirir. 2V'nin biraz altında bir "eşik voltajının" (V-GS-(th)) yeterli olmadığını unutmayın. Transistörün 2V'de açık bölgede olmasını istiyorsunuz. Neyse ki, tipik olarak P-kanalı MOSFET'lerde (bir PNP transistörünün FET eşdeğeri) bulunan en düşük geçit voltajlarına sahip bazı uygun tipler mevcuttur. Ve yine de tür seçiminiz ciddi şekilde sınırlı olacak ve bunu size söylemek zorunda kaldığım için üzgünüm, bulabildiğim tek uygun türlerin tümü SMD paketli. Bu şoktan kurtulmanıza yardımcı olmak için, IRLML6401'in veri sayfasına bir göz atın ve bu özelliklerden etkilenmediğinizi söyleyin! IRLML6401 ayrıca, bu yazının yazıldığı sırada çok yaygın olarak bulunan bir türdür ve sizi parça başına yaklaşık 20 sentten fazla geri bırakmamalıdır (hacim olarak veya Çin'den satın alırken daha az). Yani kesinlikle bunlardan birkaçını kızartmayı göze alabilirsiniz - SMD lehimlemede acemi olmama rağmen benimkilerin hepsi hayatta kaldı. Kapıda 1.8V'de 0.125 Ohm'luk bir dirence sahiptir. Aşırı ısınma olmadan (ve uygun bir ısı emici ile daha yüksek) 500mA düzeyinde sürmek için yeterince iyi.

Pekala, bu yüzden IRLML6401, bu ve sonraki tüm devrelerde T1 için kullanacağımız şeydir. R1, varsayılan olarak kapı voltajını yükseltmek için oradadır (bağlantısı kesilmiş bir yüke karşılık gelir; bunun bir P kanalı FET olduğunu unutmayın).

Başka neye ihtiyacımız var?

Düşük pil voltajı nasıl tespit edilir?

Çoğunlukla tanımlanmış bir voltaj kesintisi elde etmek için, kırmızı bir LED'i yaklaşık 1,4V'luk nispeten keskin bir voltaj referansı olarak yanlış kullanıyoruz. Uygun bir voltaja sahip bir Zener diyotuna sahipseniz, bu çok daha iyi olurdu, ancak bir LED hala seri olarak iki normal silikon diyottan daha kararlı bir voltaj referansı sağlıyor gibi görünüyor. R2 ve R3, a) LED'den geçen akımı sınırlamaya (algılanabilir herhangi bir ışık üretmek istemediğimize dikkat edin) ve b) T2'nin tabanındaki voltajı biraz daha düşürmeye hizmet eder. Biraz ayarlanabilir bir kesme voltajı için R2 ve R3'ü bir potansiyometre ile değiştirebilirsiniz. Şimdi, eğer T2'nin tabanına gelen voltaj 0,5V veya daha yüksekse (T2'nin taban-yayıcı voltaj düşüşünün üstesinden gelmeye yetecek kadar), T2 iletmeye başlayacak ve T1'in kapısını düşük seviyeye çekecek ve böylece yükü bağlayacaktır.. BTW, T2'nin bahçe çeşidiniz olduğu varsayılabilir: yüksek bir amplifikasyon (hFe) tercih edilmesine rağmen, alet kutunuzda küçük sinyal NPN transistörü ne olursa olsun oyalanır.

Neden T2'ye ihtiyacımız olduğunu merak ediyor olabilirsiniz ve sadece geçici voltaj referansımızı toprak ile T1'in kapı pimi arasına bağlamayın. Bunun nedeni oldukça önemli: Açık ve kapalı arasında mümkün olduğunca hızlı bir geçiş istiyoruz, çünkü T1'in uzun bir süre "yarı açık" durumda olmasını önlemek istiyoruz. Yarı açıkken, T1 bir direnç görevi görecektir, yani kaynak ve drenaj arasında voltaj düşecek, ancak akım hala akıyor ve bu, T1'in ısınacağı anlamına geliyor. Ne kadar ısınacağı, yükün empedansına bağlıdır. Örneğin - 200 Ohm ise, 2V'de T1 tamamen açıkken 10mA akacaktır. Şimdi en kötü durum, T1'in direncinin bu 200 Ohm ile eşleşmesidir, yani 1V, T1'in üzerine düşecek, akım 5mA'ya düşecek ve 5mW gücün dağıtılması gerekecek. Yeterince adil. Ancak 2 Ohm'luk bir yük için T1'in 500mW'lık bir enerji harcaması gerekecek ve bu, böylesine küçük bir cihaz için çok fazla. (Aslında IRLML6401'in teknik özellikleri dahilindedir, ancak yalnızca uygun bir soğutucu ile ve bunun için tasarımda iyi şanslar). Bu bağlamda, birincil yük olarak bir yükseltici voltaj dönüştürücü bağlanırsa, düşen giriş voltajına yanıt olarak giriş akımını artıracağını ve böylece termal sıkıntılarımızı çoğaltacağını unutmayın.

Eve mesaj atın: Açık ve kapalı arasındaki geçişin mümkün olduğunca keskin olmasını istiyoruz. T2'nin amacı budur: Geçişi daha keskin hale getirmek. Ama T2 yeterince iyi mi?

Bu devre neden kesmiyor

Devre 1'in simülasyonunun alt kısmında gösterilen osiloskop çizgilerine bir göz atalım. Pillerimizin yerine 0 ile 2,8 V arasında bir üçgen jeneratör yerleştirdiğimi fark etmişsinizdir. Bu, akü voltajı (üst yeşil çizgi) değiştikçe ne olduğunu hayal etmenin uygun bir yoludur. Sarı çizgi ile gösterildiği gibi, voltaj 1,9V civarındayken neredeyse hiç akım akmaz. İyi. Yaklaşık 1,93V ile 1,9V arasındaki geçiş alanı ilk bakışta dik görünüyor, ancak yavaş boşalan bir pilden bahsettiğimizi düşünürsek, bu 0,3V hala tamamen açık ve tamamen kapalı arasında bir geçiş durumunda harcanan çok zamana karşılık geliyor. (Alttaki yeşil çizgi, T1 kapısındaki voltajı gösterir).

Bununla birlikte, bu devre hakkında daha da kötü olan şey, bir kez kesildiğinde, akü voltajındaki hafif bir toparlanmanın bile devreyi yarı-açık duruma geri itmesidir. Akü voltajının bir yük kesildiğinde hafifçe toparlanma eğiliminde olduğu göz önüne alındığında, bu, devremizin geçiş durumunda uzun bir süre oyalanacağı anlamına gelir (bu sırada yük devresi de yarı kırık durumda kalır, potansiyel olarak örneğin yüzlerce yeniden başlatma döngüsü aracılığıyla bir Arduino).

İkinci eve götürme mesajı: Batarya iyileştiğinde yükün çok erken bağlanmasını istemiyoruz.

Bunu başarmanın bir yolu için 2. Adıma geçelim.

Adım 2: Histerezis Ekleme

Bu bir devre olduğundan, aslında yapmak isteyebilirsiniz, şematikten belli olmayan parçalar için bir parça listesi vereceğim:

• T1: IRLML6401. Nedeniyle ilgili bir tartışma için "Adım 1"e bakın.
• T2: Herhangi bir ortak küçük sinyal NPN transistörü. Bu devreyi test ederken BC547 kullandım. 2N2222, 2N3904 gibi herhangi bir yaygın tür de aynı şekilde yapmalıdır.
• T3: Herhangi bir ortak küçük sinyal PNP transistörü. BC327 kullandım (BC548'im yoktu). Yine sizin için en uygun olan yaygın türü kullanın.
• C1: Tip gerçekten önemli değil, ucuz seramik yapacak.
• LED, standart kırmızı 5 mm tipindedir. LED hiçbir zaman gözle görülür şekilde yanmasa da renk önemlidir: Amaç belirli bir voltajı düşürmektir. 1V ile 1.4V Zener voltajı arasında bir Zener diyotunuz varsa, bunun yerine bunu kullanın (ters polariteye bağlı).
• R2 ve R3, kesme voltajının ince ayarı için 100k potansiyometre ile değiştirilebilir.
• "Lamba" sadece yükünüzü temsil eder.
• Direnç değerleri şemadan alınabilir. Bununla birlikte, kesin değerler gerçekten önemli değildir. Dirençlerin ne kesin olması ne de önemli bir güç derecesine sahip olmaları gerekir.

Bu devrenin Devre 1'e göre avantajı nedir?

Şemanın altındaki kapsam satırlarına bakın (veya simülasyonu kendiniz çalıştırın). Yine, üst yeşil çizgi akü voltajına karşılık gelir (burada kolaylık olması için bir üçgen jeneratörden alınmıştır). Sarı çizgi, akan akıma karşılık gelir. Alttaki yeşil çizgi, T1 kapısındaki voltajı gösterir.

Bunu Devre 1'in kapsam çizgileriyle karşılaştırdığınızda, açık ve kapalı arasındaki geçişin çok daha keskin olduğunu fark edeceksiniz. Bu, özellikle alttaki T1 geçit voltajına bakıldığında belirgindir. Bunu gerçekleştirmenin yolu, yeni eklenen T3 aracılığıyla T2'ye pozitif bir geri besleme döngüsü eklemekti. Ancak başka bir önemli fark daha var (bunu tespit etmek için kartal gözlere ihtiyacınız olsa da): Yeni devre yükü 1,88V civarında kesecek olsa da, voltaj 1,94V'nin üzerine çıkana kadar yükü (yeniden) bağlamayacaktır.. "Histerezis" adı verilen bu özellik, eklenen geri besleme döngüsünün bir başka yan ürünüdür. T3 "açık" iken, T2'nin tabanına ek bir pozitif sapma sağlayarak kesme eşiğini düşürür. Ancak, T3 zaten kapalıyken, tekrar açma eşiği aynı şekilde düşürülmeyecektir. Pratik sonuç şudur ki, akü voltajı düştükçe (yük bağlıyken), sonra çok hafif toparlanırken (yük bağlı değilken), sonra düşerken devre açık ve kapalı arasında dalgalanmayacaktır… Güzel! Kesin histerezis miktarı R4 tarafından kontrol edilir ve daha düşük değerler açma ve kapama eşikleri arasında daha büyük bir boşluk verir.

BTW, bu devrenin kapalıyken güç tüketimi yaklaşık 3 mikroAmp'dir (kendi kendine deşarj oranının çok altında) ve açıkken ek yük yaklaşık 30 mikroAmperdir.

Peki C1 ne hakkında?

Eh, C1 tamamen isteğe bağlıdır, ancak yine de bu fikirden oldukça gurur duyuyorum: Pilleri neredeyse bitmek üzereyken, örneğin 1.92V'deyken manuel olarak bağlantısını kestiğinizde ne olur? Onları yeniden bağlarken, çalışan bir devredeyken bir başkası için hala iyi olsalar bile, devreyi yeniden etkinleştirmek için yeterince güçlü olmazlar. C1 bunu halledecektir: Voltaj aniden yükselirse (aküler yeniden bağlanır), C1'den küçük bir akım akacak (LED'i baypas ederek) ve kısa bir yanmaya neden olacaktır. Bağlı voltaj, kesme eşiğinin üzerindeyse, geri besleme döngüsü bunu sürdürecektir. Kesme eşiğinin altındaysa, devre tekrar hızlı bir şekilde kapanacaktır.

Arasöz: Düşük voltaj algılaması için neden MAX713L kullanmıyorsunuz?

Bu kadar parçanın gerçekten gerekli olup olmadığını merak edebilirsiniz. Hazır bir şey yok mu? MAX813L bana iyi bir eşleşme gibi göründü. Oldukça ucuz ve en azından T2, T3, LED ve R1'in yerini alacak kadar iyi olmalıydı. Ancak, zor yoldan öğrendiğim gibi, MAX813L'nin "PFI" pini (güç kesintisi algılama girişi) oldukça düşük bir empedansa sahiptir. PFI'yi beslemek için yaklaşık 1k'nin üzerinde bir voltaj bölücü kullanıyor olsaydım, "PFO" da açık ve kapalı arasındaki geçiş, onlarca volt üzerinde gerilmeye başlardı. 1k, kesildiğinde 2mA sabit akıma karşılık gelir - bu devrenin ihtiyaç duyduğundan çok fazla ve neredeyse bin kat daha fazla. Ayrıca PFO pimi toprak ile tam besleme voltajı aralığı arasında sallanmayacak, bu nedenle güç transistörümüzü (T1) sürmek için sahip olduğumuz küçük boşlukla, bir yardımcı NPN transistörünü de yeniden yerleştirmemiz gerekecek.

3. Adım: Varyasyonlar

Adım 2 / Devre 2'de tanıttığımız pozitif geri besleme döngüsü temasında birçok varyasyon mümkündür. Burada sunulan öncekinden farklıdır, çünkü bir kez kapatıldığında, kendi başına yükselen bir akü voltajında yeniden etkinleştirilmez. Bunun yerine, kesme eşiğine ulaşıldığında, tekrar başlatmak için (pilleri değiştirmeniz ve) isteğe bağlı bir basmalı düğmeye (S2) basmanız gerekecektir. İyi bir önlem için devreyi manuel olarak kapatmak için ikinci bir basma düğmesi ekledim. Kapsam çizgilerindeki küçük boşluk, gösteri amacıyla devreyi açıp kapattığımı gösteriyor. Alçak gerilimde kesme elbette otomatik olarak gerçekleşir. Tanımlamakta iyi bir iş çıkarmıyorsam, sadece simülasyonda deneyin.

Şimdi bu varyasyonun faydaları, şimdiye kadar ele alınan devrelerin en keskin kesmesini sağlamasıdır (simülasyonda tam olarak 1.82V'de; pratikte kesme noktasının seviyesi, kullanılan parçalara bağlı olacaktır ve sıcaklığa veya diğer faktörlere göre değişebilir, ancak çok keskin olacaktır). Ayrıca kapalıyken güç tüketimini 18 nA gibi küçük bir değere düşürür.

Teknik olarak bunu gerçekleştirmenin püf noktası, voltaj referans ağını (LED, R2 ve R3) doğrudan aküye bağlı durumdan T2'den sonra bağlanacak şekilde, T2 ile birlikte kapanacak şekilde taşımaktı. Bu, keskin kesme noktasına yardımcı olur, çünkü T2 sadece küçük bir parça kapanmaya başladığında, referans ağ için mevcut olan voltaj da düşmeye başlayacak ve tam açıktan tamamen kapalıya hızlı bir geri besleme döngüsüne neden olacaktır.

Düğmelerden kurtulmak (isterseniz)

Tabii ki, düğmelere basmaktan hoşlanmıyorsanız, düğmeleri çıkarmanız yeterlidir, ancak 1nF kapasitör ve 10M Ohm direnç bağlayın (tam değer önemli değil, ancak R1'den en az üç veya dört kat daha fazla olmalıdır) T1'in kapısından yere paralel olarak (S2'nin olduğu yerde). Şimdi, yeni piller taktığınızda, T1'in kapısı kısa bir süre için düşük çekilecek (C1 şarj olana kadar) ve böylece devre otomatik olarak açılacaktır.

parça listesi

Bu aslında inşa etmek isteyebileceğiniz başka bir devre olduğundan: Parçalar Devre 2 için kullanılanlarla tamamen aynıdır (şematikte görüldüğü gibi farklı direnç değerleri hariç). Önemli olarak, T1 hala IRLML6401'dir, T2 ve T3 ise sırasıyla herhangi bir genel küçük sinyal NPN ve PNP transistörüdür.

4. Adım: Basitleştirme

Bana sorarsanız 2. ve 3. devreler kesinlikle iyi, ama merak ettim, daha az parça ile yapabilir miyim diye. Kavramsal olarak, Devre 2 ve 3'ü çalıştıran geri besleme döngüsü yalnızca iki transistöre ihtiyaç duyar (bunlarda T2 ve T3), ancak yükü kontrol etmek için ayrı olarak T1'e de sahiptirler. T1, geri besleme döngüsünün bir parçası olarak kullanılabilir mi?

Evet, bazı ilginç sonuçlarla: Açık olduğunda bile, T1 düşük, ancak sıfır dirence sahip olmayacaktır. Bu nedenle, voltaj daha yüksek akımlar için T1'de düşüyor. T2'nin tabanı T1'den sonra bağlandığında, bu voltaj düşüşü devrenin çalışmasını etkiler. Birincisi, daha yüksek yükler daha yüksek bir kesme voltajı anlamına gelir. Simülasyona göre (NOT: daha kolay test için, burada bir basma düğmesi için C1'i değiştirdim), 4 Ohm'luk bir yük için kesme 1,95V'de, 8 Ohm için 1,8V'da, 32 Ohm için 1,66V'de ve 1.58V'de 1k Ohm için. Bunun ötesinde pek bir şey değişmez. (Gerçek yaşam değerleri, T1 örneğinize bağlı olarak simülatörden farklı olacaktır, desen benzer olacaktır). Tüm bu kesintiler güvenli sınırlar içindedir (girişe bakın), ancak kuşkusuz bu ideal değildir. NiMH piller (ve özellikle eskiyen piller), hızlı deşarj için daha hızlı voltaj düşüşü gösterecektir ve ideal olarak, yüksek deşarj oranları için voltaj kesmesi daha yüksek değil daha düşük olmalıdır. Ancak aynı şekilde bu devre etkin bir kısa devre koruması sağlar.

Dikkatli okuyucular ayrıca, kapsam çizgilerinde gösterilen kesmenin Devre 1'e kıyasla çok sığ göründüğünü de fark edeceklerdir. Ancak bu endişe edilecek bir durum değildir. Devrenin tamamen kapanmasının 1/10 saniye kadar süreceği doğrudur, ancak kapatmanın gerçekleştiği voltaj noktası hala kesin olarak tanımlanmıştır (simülasyonda sabit bir DC ile değiştirmeniz gerekecektir). kaynak, bunu görmek için üçgen üreteci yerine). Zaman karakteristiği C1'den kaynaklanır ve istenir: Yükün (düşün: bir yükseltici dönüştürücü) çoğunlukla sabit bir akım yerine kısa akım yükselmeleri çekmesi durumunda erken kendi kendine kapanmaya karşı koruma sağlar. BTW, C1'in (ve R3, C1'i boşaltmak için gereken direnç) ikinci amacı, akü bağlantısı kesildiğinde/yeniden bağlandığında devreyi otomatik olarak yeniden başlatmaktır.

parça listesi

Gerekli parçalar yine önceki devrelerle aynıdır. Özellikle:

• T1, IRLML6401'dir - alternatiflerin (eksikliği) tartışması için Adım 1'e bakın
• T2, herhangi bir genel küçük sinyal NPN'dir
• C1 ucuz bir seramiktir
• Dirençler de ucuz şeylerdir. Ne hassasiyet ne de güç toleransı gerekli değildir ve şemada verilen değerler çoğunlukla kaba bir oryantasyondur. Benzer değerlerle takas etme konusunda endişelenmeyin.

Hangi devre benim için en iyisidir?

Yine, Devre 1'i kurmamanızı tavsiye ediyorum. Devre 2 ve 3 arasında, ikincisine doğru eğiliyorum. Ancak, akü voltajınızda daha büyük dalgalanmalar bekliyorsanız (örneğin, pillerin soğuması nedeniyle), devrenin manuel olarak yeniden başlatılması yerine histerezise dayalı otomatik yeniden başlatmayı tercih edebilirsiniz. Devre 4, daha az parça kullanması ve kısa devre koruması sağlaması açısından güzel, ancak çok belirli bir voltajda kesme konusunda endişeleriniz varsa, bu devre size göre değil.

Aşağıdaki adımlarda, Devre 4'ü oluşturmanız için size rehberlik edeceğim. Diğer Devrelerden birini kurarsanız, bazı fotoğrafları paylaşmayı düşünün.

Adım 5: İnşaya Başlayalım (4. Devre)

Tamam, şimdi Devre 4'ü oluşturacağız. Önceki adımda listelenen elektronik parçalara ek olarak, ihtiyacınız olacak:

• 2 hücreli pil tutucu (benimki bir Noel dekorasyonundan alınmış bir AA tutucuydu)
• bazı perfboard
• IRLML6401'i işlemek için uygun bir cımbız çifti
• A (küçük) yan kesici
• Havya ve havya teli

Hazırlıklar

Pil tutucum bir anahtar ve - uygun şekilde - devremizi yerleştirmek için mükemmel görünen biraz boş boşluk payı ile birlikte geliyor. Orada (isteğe bağlı) bir vidayı tutmak için bir pim var ve bunu yan kesiciyi kullanarak kestim. kontaklar ve kablolar gevşek bir şekilde yerleştirildi. Daha kolay erişim için onları çıkardım, kabloları kestim ve uçlarındaki yalıtımı kaldırdım.

Daha sonra, ne kadar yer kaplayacaklarını bulmak için elektronik parçaları bir perfboard parçasına gevşek bir şekilde yerleştirdim. Kabaca, alt sıra topraklanacak, orta sıra voltaj algılama elemanlarını tutar ve üst sıra T1'in kapısına bağlantıya sahiptir. Her şeyi gerekli alana sığdırmak için parçaları oldukça yoğun bir şekilde paketlemem gerekiyordu. IRLML6401 henüz yerleştirilmedi. Pin çıkışı nedeniyle, perfboard'da en alta gitmesi gerekecek. (Yanlışlıkla T2'yi - bir BC547'yi - yanlış yöne yerleştirdiğime dikkat edin! Bunu körü körüne takip etmeyin, kullandığınız transistörün pin çıkışını iki kez kontrol edin - hepsi farklıdır.) Sonra, klipslemek için yan kesiciyi kullandım. Perfboard'u gerekli boyuta getirin.

Adım 6: Lehimleme - Önce Zor Kısım

Çoğu bileşeni çıkarın, ancak R1'in bir ucunu pilden (benim durumumda pil anahtarından) gelen artı uçla birlikte doğrudan bir tarafa orta sıraya yerleştirin. Sadece bir deliği lehimleyin, pimleri henüz klipslemeyin. R1'in diğer pimi alt sıraya gider (aşağıdan görüldüğü gibi), bir tanesi sola doğru tutulur. Perfboard'u alt tarafı yukarı gelecek şekilde yatay olarak sabitleyin.

Tamam, sonraki IRLML6401. Bu parça küçük olmasının yanı sıra elektrostatik boşalmaya karşı hassastır. Parçayı herhangi bir önlem almadan ele alsanız bile çoğu zaman kötü bir şey olmaz. Ama fark etmeden ona zarar verme veya yok etme ihtimaliniz var, o yüzden dikkatli olmaya çalışalım. Öncelikle bunu yaparken plastik veya yün giymemeye çalışın. Ayrıca, antistatik bir bilekliğiniz yoksa, şimdi topraklanmış bir şeye (belki bir radyatör veya bir boru tesisatına) hem elinizle hem de havyanızla dokunmanın tam zamanı. Şimdi, IRLML6401'i cımbızla dikkatlice alın ve fotoğrafta gösterildiği gibi son yerine yaklaştırın. "S" pini lehimlediğiniz R1 pininin yanında, diğer pinler gösterildiği gibi diğer iki delikte olmalıdır.

Acele etmeyin! Burada hızdan ziyade doğruluk tarafında Err. Yerleşimden memnun kaldığınızda, IRLML6401'i cımbızınızla "S" pimi lehimlenecek şekilde dikkatlice ona doğru hareket ettirirken lehimi tekrar R1'de eritin. IRLML6401'in şimdi sabitlendiğini ve doğru yere sabitlendiğini (ayrıca: perfboard üzerinde düz) dikkatlice kontrol edin. Yerleşimden tamamen memnun değilseniz, lehimi bir kez daha eritin ve konumu ayarlayın. Gerekirse tekrarlayın.

Tamamlandı? İyi. Derin bir nefes alın, ardından R1'in ikinci pimini "G" piminin yanındaki deliğe lehimleyin ("S" pimi ile paketin aynı tarafında). Hem R1 hem de "G" pinini bağladığınızdan emin olun. Henüz R1'in pimini kesmeyin!

R2'nin bir pimini takın ve pozitif çıkış "D" piminin (transistör paketinin karşı tarafındaki) yanındaki delikten geçer. Bu bağlantıyı lehimleyin, tekrar "D" pinini R2 ve çıkış kablosuna bağladığınızdan emin olun.

Son olarak, iyi bir önlem için, ilk lehim noktasına ("S" pimi) biraz daha lehim uygulayın, şimdi diğer iki lehim noktası transistörü yerinde tutuyor.

R1 ve R2'yi kasıtlı olarak T1'e çok yakın yerleştirdiğimi unutmayın. Buradaki fikir, bunların T1 için ilkel bir soğutucu olarak işlev görmesidir. Bu nedenle, daha fazla boş alanınız olsa bile, bunları da sıkı tutmayı düşünün. Aynı şekilde, burada lehim miktarı konusunda çok tutumlu olmayın.

Buraya kadar her şey yolunda mı? Harika. Bundan sonra işler daha da kolaylaşıyor.

7. Adım: Lehimleme - Kolay Kısım

Lehimlemenin geri kalanı oldukça basittir. Parçaları ilk resimdeki gibi birer birer yerleştirin (ancak, T2 transistörünüzün pin çıkışına çok dikkat edin!), ardından lehimleyin. Orta sıra ile başladım. Bazı durumlarda, bir deliğe birkaç pim yerleştirdiğimi (örneğin, R2'nin diğer ucu ve LED'in uzun ucu) ve bunun mümkün olmadığı durumlarda, zaten lehimlenmiş elemanların pimlerini büktüğümü not edeceksiniz. gerekli bağlantı(lar).

Alt sıranın tamamı (aşağıdan görüldüğü gibi) T1'in "G" pinine bağlı ve bu bağlantıyı yapmak için (T2, C1 kollektörüne) R2'nin pinini kullanıyoruz (kesmemeniz için uyardım!) ve R3).

Tüm üst sıra (aşağıdan görüldüğü gibi) toprağa bağlanır ve bu bağlantıyı yapmak için R3'ün pimi kullanılır. C1'in diğer terminali, T2'nin emitörü ve daha da önemlisi akü topraklaması ve çıkış topraklama kablosu buna bağlanır.

Son iki resim, son devreyi aşağıdan ve yukarıdan göstermektedir. Yine, T2'de yanlış yoldan lehimledim ve olaydan sonra bunu düzeltmek zorunda kaldım (fotoğraf çekilmedi). BC547 kullanıyorsanız (benim yaptığım gibi), tam tersi oluyor. Yine de 2N3904 için doğru olurdu. Başka bir deyişle, lehimlemeden önce transistör pin çıkışını iki kez kontrol ettiğinizden emin olun!

8. Adım: Son Adımlar

Şimdi devrenizi test etmenin tam zamanı

Her şey çalışıyorsa, gerisi basittir. Devreyi, anahtar ve pil kontaklarıyla birlikte pil tutucumun içine yerleştirdim. Pozitif pil terminalinin devreye temas etmesinden biraz endişelendiğimden, aralarına biraz kırmızı yalıtım bandı koydum. Sonunda giden kabloları bir damla sıcak tutkalla sabitledim.

Bu kadar! Umarım her şeyi takip edebilirsin ve diğer devrelerden birini yaparsan resim göndermeyi düşünürsün.