2 -kennoiset NiMH -akun suojapiirit: 8 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Jos tulit tänne, tiedät varmaan miksi. Jos haluat nähdä vain nopean ratkaisun, siirry suoraan eteenpäin vaiheeseen 4, jossa kerrotaan piiristä, jota itse käytin. Mutta jos et ole aivan varma, haluatko todella tämän ratkaisun tai jotain muuta, olet utelias taustasta tai nautit vain vierailusta mielenkiintoisilla paikoilla kokeilu- ja erehdysmatkallani, tässä on yksityiskohtainen versio:

Ongelma

Sinulla on jokin elektroniikkaprojekti, jonka haluat käyttää ladattavilla paristoilla. LiPo on akkuteknologia du jour, mutta litium-akut tuovat silti mukanaan joitain huonoja tapoja, kuten sitä, ettei niillä ole supermarketivalmiita vakiomuotoja, jotka vaativat erityisiä latureita (yksi kutakin muotoa varten) ja käyttäytymistä kuin todelliset draamakuningattaret, kun niitä kohdellaan huonosti (syttyy palamaan), ja tavaraa). Sitä vastoin NiMH -ladattavia akkuja on saatavana vakiomuodossa AA: sta AAA: een mihin tahansa, mikä tarkoittaa, että voit käyttää samoja paristoja digitaalikamerallesi, taskulampullesi, lelu RC -autollesi ja diy -elektroniikalle. Itse asiassa sinulla on todennäköisesti joukko niitä joka tapauksessa. He ovat myös paljon vähemmän tunnettuja ongelmien aiheuttamisesta, paitsi että yksi asia, josta he eivät todellakaan pidä, on "syväpurkautuminen".

Tämä ongelma muuttuu paljon vakavammaksi, jos lisäät syöttöjännitettäsi "tehosta buck -muunninta" - esimerkiksi 5 V: aan virran kytkemiseksi arduinoon. Vaikka RC -autosi liikkuu hitaammin ja hitaammin akkujesi tyhjentyessä, buck -muunnin yrittää pitää lähtöjännitteen vakiona, vaikka tulojännite heikkenee, joten voit imeä viimeiset elektronit akusta, ilman näkyviä ongelmia.

Joten milloin sinun on lopetettava tyhjennys?

Täysin ladatun NiMH -kennon tyypillinen jännite on noin 1,3 V (jopa 1,4 V). Suurimman osan käyttöjaksostaan se syöttää noin 1,2 V (nimellisjännite) ja laskee hitaasti. Lähes tyhjeneminen jännitehäviöstä tulee melko jyrkkä. Yleinen suositus on lopettaa purkautuminen jossain 0,8 V: n ja 1 V: n välillä, jolloin suurin osa varauksesta on kulunut joka tapauksessa (ja monet tekijät vaikuttavat tarkkoihin lukuihin - en mene tarkemmin).

Jos kuitenkin haluat todella rajoittaa rajoja, sinun tulee olla varovainen tilanteessa, jossa akku tyhjenee alle 0 V: n, jolloin se kärsii vakavia vaurioita (Varoitus: Muista, että keskustelen NiMH -kennoista täällä; LiPos pysyvä vahinko alkaa paljon aikaisemmin!). Kuinka se voi edes tapahtua? No, kun sinulla on useita NiMH -kennoja peräkkäin, yksi paristoista voi silti olla lähellä nimellisjännitettä, kun taas toinen on jo täysin tyhjä. Nyt hyvän kennon jännite jatkaa työntämällä virtaa piirisi läpi - ja tyhjän kennon läpi, tyhjentäen sen alle 0V. Tähän tilanteeseen on helpompi päästä käsiksi kuin miltä se ensi silmäyksellä saattaa näyttää: Muista, että jännitehäviö tulee paljon jyrkemmäksi purkausjakson loppua kohti. Siten jopa suhteellisen pienet alkuerot kennojen välillä voivat johtaa hyvin erilaisiin jäljellä oleviin jännitteisiin purkautumisen jälkeen. Nyt tämä ongelma korostuu, mitä enemmän soluja laitat sarjaan. Kahden tässä tapauksessa käsitellyn kennon tapauksessa olisimme edelleen suhteellisen turvallisia purkautumaan noin 1,3 V: n kokonaisjännitteeseen, joka vastaisi yhtä akkua 0 V: n jännitteellä ja toista 1,3 V: n pahimmassa tapauksessa. Ei kuitenkaan ole mitään järkeä mennä näin alas (ja kuten näemme, sen saavuttaminen olisi jopa vaikeaa). Ylärajana kuitenkin pysähtyminen missä tahansa 2 V: n yläpuolella näyttäisi tuhlaavalta (AFAIU, toisin kuin NiCd -akut, toistuvat osittaiset purkaukset eivät aiheuta ongelmia NiMH -akuille). Useimmat esittelemäni piirit tähtäävät hieman sen alle, noin 1,8 V: iin katkaisuna.

Miksi et käyttäisi yksinkertaista ratkaisua?

Koska sellaista ei näytä olevan olemassa! Ratkaisuja on runsaasti korkeammille solumäärille. Kolmessa NiMH -kennossa voit aloittaa tavallisten LiPo -suojapiirien käytön, ja sen yläpuolella vaihtoehdot vain laajenevat. Mutta matalan jännitteen katkaisu 2V: ssa tai sen alapuolella? Yhtään en löytänyt.

Mitä aion esittää

Älä nyt pelkää, esitän sinulle yhden, mutta neljä suhteellisen helppoa piiriä juuri tämän saavuttamiseksi (yksi tämän ohjeen jokaisessa "vaiheessa"), ja aion keskustella niistä yksityiskohtaisesti, jotta tiedät miten ja miksi niitä muokataan, jos koet tarpeen. No, ollakseni rehellinen, en suosittele käyttämään ensimmäistä piiriäni, jonka sisällytän vain perusidean havainnollistamiseksi. Piirit 2 ja 3 toimivat, mutta vaativat muutamia enemmän komponentteja kuin piiri 4, jota päädyin käyttämään itse. Jos olet kyllästynyt teoriaan, siirry jälleen vaiheeseen 4.

Vaihe 1: Perusidea (tätä piiriä ei suositella!)

Aloitetaan yllä olevasta peruspiiristä. En suosittele sen käyttöä, ja keskustelemme siitä myöhemmin, mutta se on täydellinen havainnollistamaan perusideoita ja keskustelemaan tärkeimmistä elementeistä, jotka löydät myös paremmista piireistä, jäljempänä tässä ohjeessa. BTW, voit myös tarkastella tätä piiriä täydellä simulaatiolla Paul Falstadin ja Iain Sharpin upeassa online -simulaattorissa. Yksi harvoista, joka ei vaadi rekisteröitymistä työsi tallentamiseksi ja jakamiseksi. Älä välitä alareunassa olevista laajuusviivoista, mutta selitän ne, jotka ovat lähellä tätä "vaihetta".

Ok, joten suojataksesi paristosi liialliselta tyhjenemiseltä tarvitset a) keinon irrottaa kuorma ja b) tapa havaita, milloin on aika tehdä niin, eli kun jännite on laskenut liian pitkälle.

Kuinka kytkeä kuorma päälle ja pois (T1, R1)?

Ensimmäisestä lähtien ilmeisin ratkaisu on käyttää transistoria (T1). Mutta minkä tyyppinen valita? Tämän transistorin tärkeitä ominaisuuksia ovat:

1. Sen pitäisi kestää tarpeeksi virtaa sovelluksellesi. Jos haluat yleisen suojan, sinun kannattaa todennäköisesti tukea vähintään 500 mA ja sitä ylöspäin.
2. Sen pitäisi tarjota erittäin alhainen vastus päälle kytkettynä, jotta ei varasteta liikaa jännitettä / virtaa jo alhaisesta syöttöjännitteestäsi.
3. Sen pitäisi olla kytkettävissä käytössä olevalla jännitteellä, ts. Jotain hieman alle 2V.

Edellä oleva kohta 3 viittaisi BJT ("klassiseen") transistoriin, mutta siihen liittyy yksinkertainen ongelma: Kun kuorma asetetaan lähetinpuolelle, niin että perusvirta on käytettävissä kuormalle, alentaa tehokkaasti käytettävissä olevaa jännitettä "Base-Emitter jännitehäviöllä". Yleensä se on noin 0.6V. Kieltämättä paljon, kun puhutaan 2V: n kokonaisvirrasta. Sitä vastoin, kun asetat kuorman keräimen puolelle, tuhlaat kaiken, mikä virta kulkee alustan läpi. Se ei ole suuri ongelma useimmissa käyttötapauksissa, koska kantavirta on vain 100. keräysvirta (transistorityypistä riippuen). Mutta kun suunnittelet tuntematonta tai vaihtelevaa kuormitusta, se tarkoittaa 1%: n tuhlausta odotetusta maksimikuormasta pysyvästi. Ei kovin hyvä.

Joten kun otetaan huomioon MOSFET -transistorit, ne ovat erinomaisia edellä olevissa kohdissa 1 ja 2, mutta useimmat tyypit vaativat huomattavasti enemmän kuin 2 V: n porttijännitteen kytkeytyäkseen täysin päälle. Huomaa, että "kynnysjännite" (V-GS- (th)) hieman alle 2 V ei riitä. Haluat transistorin olevan kaukana alueella 2V. Onneksi on olemassa joitain sopivia tyyppejä, joissa on pienin porttijännite, joka tyypillisesti löytyy P-kanavan MOSFET-laitteista (PNP-transistorin FET-ekvivalentti). Silti valintasi tyyppejä on erittäin rajoitettu, ja olen pahoillani, että joudun jakamaan sen sinulle. Ainoat sopivat tyypit, jotka löysin, ovat kaikki SMD -pakattuja. Auta sinua selviytymään tästä shokista katsomalla IRLML6401: n tietolomaketta ja sanomalla, ettet ole vaikuttunut näistä tiedoista! IRLML6401 on myös tyyppi, joka on hyvin laajalti saatavilla tämän kirjoituksen aikaan, eikä sen pitäisi asettaa sinua takaisin enempää kuin noin 20 senttiä kappale (vähemmän ostettaessa määrästä tai Kiinasta). Joten sinulla on varmasti varaa paistaa muutamia niistä - vaikka kaikki omani selvisivät siitä huolimatta, että olen aloittelija SMD -juotossa. 1,8 V: n portilla sen vastus on 0,125 ohmia. Riittävän hyvä ajamaan luokkaa 500 mA ilman ylikuumenemista (ja korkeampi, sopivalla jäähdytyselementillä).

Okei, joten IRLML6401 on mitä käytämme T1: lle tässä ja kaikissa seuraavissa piireissä. R1 on yksinkertaisesti valmis nostamaan portin jännitettä oletuksena (vastaa irrotettua kuormaa; muista, että tämä on P -kanavan FET).

Mitä muuta tarvitsemme?

Kuinka tunnistaa alhainen akun jännite?

Useimmiten määritellyn jännitteen katkaisun saavuttamiseksi käytämme punaista LEDiä väärin suhteellisen terävänä noin 1,4 V: n jänniteohjeena. Jos omistat sopivan jännitteen Zener -diodin, se olisi paljon parempi, mutta LED näyttää silti tarjoavan vakaamman jänniteohjeen kuin kaksi tavallista piidiodia sarjassa. R2 ja R3 auttavat a) rajoittamaan LEDin läpi kulkevaa virtaa (huomaa, että emme halua tuottaa havaittavaa valoa) ja b) alentaa jännitettä T2: n pohjassa hieman pidemmälle. Voit korvata R2: n ja R3: n potentiometrillä jonkin verran säädettävän katkaisujännitteen saamiseksi. Jos nyt jännite, joka saapuu T2: n pohjaan, on noin 0,5 V tai korkeampi (tarpeeksi voittaaksesi T2: n kantalämmittimen jännitehäviön), T2 alkaa toimia, vetää T1: n portin matalalle ja yhdistää siten kuorman. BTW: n, T2: n voidaan olettaa olevan puutarhalajisi: mikä tahansa pieni signaali NPN -transistori sattuu viipymään työkalulaatikossasi, vaikka suuri vahvistus (hFe) on parempi.

Saatat ihmetellä, miksi tarvitsemme T2: ta ollenkaan, emmekä liitä vain väliaikaista jänniteohjeemme maan ja T1: n porttitapin väliin. Syy tähän on varsin tärkeä: Haluamme mahdollisimman nopean kytkennän päälle ja pois päältä, koska haluamme välttää, että T1 on "puolivalmiustilassa" pitkään aikaan. Kun puoliksi päällä, T1 toimii vastuksena, mikä tarkoittaa, että jännite laskee lähteen ja tyhjennyksen välillä, mutta virta virtaa edelleen, ja tämä tarkoittaa, että T1 lämpenee. Kuinka paljon se lämmittää, riippuu kuorman impedanssista. Jos se on esimerkiksi 200 ohmia, 2 V: n jännitteellä virtaa 10 mA, kun T1 on täysin päällä. Huonoin tila on, että T1: n vastus vastaa näitä 200 ohmia, mikä tarkoittaa, että 1 V putoaa yli T1: n, virta laskee 5 mA: iin ja 5 mW tehoa on hävitettävä. Ymmärrän kyllä. Mutta 2 ohmin kuormituksessa T1: n on hajotettava 500 mW, ja se on paljon tällaiselle pienelle laitteelle. (Se on itse asiassa IRLML6401: n teknisten tietojen mukainen, mutta vain sopivalla jäähdytyselementillä ja onnea suunnittelussa.) Muista tässä yhteydessä, että jos ensisijainen kuormitus on kytketty tehostetulla jännitemuuntimella, se nostaa syöttövirtaa vastauksena laskevaan tulojännitteeseen ja moninkertaistaa siten lämpöongelmamme.

Vie kotiin viesti: Haluamme, että siirtyminen päälle ja pois päältä on mahdollisimman terävä. Tästä T2: ssa on kyse: Siirtymän terävöittäminen. Mutta onko T2 tarpeeksi hyvä?

Miksi tämä piiri ei katkaise sitä

Katsotaanpa piirin 1 simulaation alaosassa olevia oskilloskooppilinjoja. Olet ehkä huomannut, että asetin kolmiogeneraattorin 0-2,8 V akkujemme tilalle. Tämä on vain kätevä tapa kuvata, mitä tapahtuu, kun akun jännite (vihreä vihreä viiva) muuttuu. Kuten keltainen viiva osoittaa, virta ei käytännössä kulje, kun jännite on alle 1,9 V. Hyvä. Noin 1,93 V: n ja 1,9 V: n välinen siirtymäalue näyttää ensi silmäyksellä jyrkältä, mutta kun puhumme akusta, joka tyhjenee hitaasti, ne.3 V vastaavat edelleen paljon aikaa, joka kuluu siirtymässä täysin päälle ja pois päältä. (Vihreä viiva alhaalla osoittaa jännitteen portin T1 kohdalla).

Pahinta tässä piirissä on kuitenkin se, että katkaisun jälkeen jopa pieni akun jännitteen palautuminen työntää piirin takaisin puoliksi päälle. Ottaen huomioon, että akun jännite palautuu hieman, kun kuorma katkaistaan, tämä tarkoittaa, että piirimme viipyy siirtymätilassa pitkään (jolloin kuormituspiiri pysyy myös puolittain rikki, mikä saattaa lähettää esimerkiksi Arduino satojen uudelleenkäynnistysjaksojen aikana).

Toinen kotiutusviesti: Emme halua, että kuorma kytketään uudelleen liian pian, kun akku palautuu.

Siirrytään vaiheeseen 2 tapaan tehdä tämä.

Vaihe 2: Hystereesin lisääminen

Koska tämä on piiri, haluat ehkä rakentaa, annan osaluettelon niille osille, jotka eivät käy ilmi kaaviosta:

• T1: IRLML6401. Katso "Vaihe 1" keskusteluun, miksi.
• T2: Mikä tahansa tavallinen pieni signaali -NPN -transistori. Käytin BC547: tä testattaessa tätä piiriä. Kaikkien yleisten tyyppien, kuten 2N2222, 2N3904, pitäisi toimia yhtä hyvin.
• T3: Mikä tahansa tavallinen pieni signaali -PNP -transistori. Käytin BC327 (ei ollut BC548). Käytä jälleen sitä, mikä tavallisimmista tyypeistä on sinulle sopivin.
• C1: Tyypillä ei ole väliä, halvalla keramiikalla on merkitystä.
• LED on vakio punainen 5 mm: n tyyppi. Väri on tärkeä, vaikka LED ei koskaan syty näkyvästi: tarkoituksena on pudottaa tietty jännite. Jos omistat Zener -diodin välillä 1V ja 1,4V Zener -jännite, käytä sitä sen sijaan (kytketty päinvastaiseen napaisuuteen).
• R2 ja R3 voidaan korvata 100k potentiometrillä katkaisujännitteen hienosäätöä varten.
• "Lamppu" kuvaa yksinkertaisesti kuormaasi.
• Vastusarvot voidaan ottaa kaaviosta. Tarkat arvot eivät kuitenkaan ole kovin tärkeitä. Vastusten ei tarvitse olla tarkkoja eikä niillä tarvitse olla merkittävää tehoaluetta.

Mitä hyötyä tästä piiristä on piiriin 1 verrattuna?

Katso kaavion alla olevia laajuuslinjoja (tai suorita simulaatio itse). Jälleen ylempi vihreä viiva vastaa akun jännitettä (tässä otettu kolmion generaattorista mukavuuden vuoksi). Keltainen viiva vastaa virtaavaa virtaa. Alempi vihreä viiva näyttää jännitteen T1 -portissa.

Vertaamalla tätä piirin 1 laajuuslinjoihin huomaat, että siirtyminen päälle ja pois päältä on paljon terävämpää. Tämä on erityisen ilmeistä, kun tarkastellaan T1 -portin jännitettä alhaalla. Tapa tehdä tämä oli lisätä positiivinen palautesilmukka T2: een äskettäin lisätyn T3: n kautta. Mutta on toinen tärkeä ero (vaikka tarvitset kotkan silmät sen havaitsemiseksi): Vaikka uusi piiri katkaisee kuorman noin 1,88 V, se ei (liitä) kuormaa uudelleen, ennen kuin jännite nousee yli 1,94 V: n. Tämä ominaisuus, jota kutsutaan "hystereesiksi", on lisätty palautesilmukan toinen sivutuote. Kun T3 on "päällä", se syöttää T2: n tukiasemaan ylimääräisen positiivisen esijännityksen, mikä alentaa raja-arvoa. Kuitenkin, kun T3 on jo pois päältä, uudelleenkäynnistyksen kynnystä ei lasketa samalla tavalla. Käytännöllinen seuraus on, että piiri ei vaihdu päälle ja pois päältä, kun akun jännite laskee (kun kuorma on kytketty), toipuu sitten niin lievästi (kuormitus irrotettuna) ja sitten putoaa … Hyvä! Tarkkaa hystereesimäärää ohjaa R4, ja pienemmät arvot antavat suuremman aukon päälle ja pois kynnysten välillä.

BTW, tämän piirin virrankulutus sammutettuna on noin 3 mikroAmpia (selvästi alle itsepurkautumisnopeuden) ja yleiskustannukset ollessaan noin 30 mikroAmp.

Mistä C1 sitten on kyse?

No, C1 on täysin valinnainen, mutta olen silti melko ylpeä ideasta: Mitä tapahtuu, kun irrotat manuaalisesti paristot, kun ne ovat lähes tyhjiä, esimerkiksi 1,92 V: n jännitteellä? Kun ne yhdistetään uudelleen, ne eivät ole tarpeeksi vahvoja aktivoimaan piiriä uudelleen, vaikka ne olisivat silti hyviä toiselle, kun he ovat käynnissä. C1 huolehtii siitä: Jos jännite nousee yhtäkkiä (paristot kytketään uudelleen), C1: stä virtaa pieni virta (ohittaen LED -valon) ja johtaa lyhytaikaiseen sytytykseen. Jos kytketty jännite on katkaisukynnyksen yläpuolella, palautelenkki pitää sen yllä. Jos se on alle raja-arvon, piiri sammuu nopeasti uudelleen.

Excursus: Miksi et käytä MAX713L: tä pienjännitteen havaitsemiseen?

Saatat ihmetellä, tarvitaanko näitä monia osia todella. Eikö jotain ole valmiina? No MAX813L näytti minusta hyvältä ottelulta. Se on melko halpaa, ja sen olisi pitänyt riittää korvaamaan ainakin T2, T3, LED ja R1. Kuitenkin, kuten huomasin vaikealla tavalla, MAX813L: n "PFI" -nastalla (virtakatkon havaintotulo) on melko pieni impedanssi. Jos käyttäisin yli 1k: n jännitteenjakajaa PFI: n syöttämiseen, "PFO": n siirtyminen päälle ja pois päältä alkaa venyä useiden kymmenien voltin yli. No, 1k vastaa 2 mA: n vakiovirtaa katkaistuna - kohtuuttoman paljon ja lähes tuhat kertaa niin paljon kuin tämä piiri tarvitsee. Sen lisäksi, että PFO-nasta ei heilahda maan ja koko syöttöjännitealueen välillä, joten pienellä päätilalla, joka meillä on tehotransistorimme (T1) ajamiseen, joudumme myös asettamaan ylimääräisen NPN-transistorin.

Vaihe 3: Muunnelmat

Vaiheessa 2 / piiri 2 esittelemämme positiivisen takaisinkytkentäsilmukan teemasta on monia muunnelmia. Tässä esitetty eroaa edellisestä siinä, että kerran pois päältä, se ei aktivoidu uudelleen nousevan akun jännitteen vuoksi. Pikemminkin kun katkaisukynnys on saavutettu, sinun on (vaihdettava paristot ja) painettava valinnaista painiketta (S2), jotta voit käynnistää sen uudelleen. Hyvän mittauksen vuoksi sisällytin toisen painikkeen virtapiirin sammuttamiseksi manuaalisesti. Pieni aukko laajuuden linjoissa osoittaa, että olin kytkenyt piirin päälle, pois päältä, esittelyä varten. Pienjännitteen katkaisu tapahtuu tietysti automaattisesti. Kokeile sitä vain simulaatiossa, jos en kuvaile sitä kunnolla.

Tämän vaihtelun edut ovat nyt se, että se tarjoaa tähän mennessä tarkasteltujen piirien terävimmän katkaisun (tarkalleen 1,82 V simulaatiossa; käytännössä katkaisupisteen taso riippuu käytössä olevista osista ja voi vaihdella lämpötilan tai muiden tekijöiden mukaan, mutta se on erittäin terävä). Se myös pienentää virrankulutusta pienellä 18 nA: n virralla.

Teknisesti temppu tämän toteuttamiseksi oli siirtää jänniteviiteverkko (LED, R2 ja R3) suoraan akusta kytketystä liittimeen T2: n jälkeen siten, että se sammuu yhdessä T2: n kanssa. Tämä auttaa terävässä katkaisupisteessä, koska kun T2 alkaa sammua vain vähän, myös referenssiverkon käytettävissä oleva jännite alkaa laskea aiheuttaen nopean takaisinkytkentäsignaalin kokonaan päälle ja pois päältä.

Päästä eroon painikkeista (jos haluat)

Tietenkin, jos et pidä painikkeiden painamisesta, ota vain painikkeet pois, mutta kytke 1 nF: n kondensaattori ja 10 M: n vastus (tarkka arvo ei ole väliä, mutta sen on oltava vähintään kolme tai neljä kertaa suurempi kuin R1) rinnakkain T1: n portista maahan (missä S2 oli). Nyt kun asetat uusia paristoja paikalleen, T1: n portti vedetään hetkeksi matalalle (kunnes C1 on ladattu), joten piiri kytkeytyy päälle automaattisesti.

Osaluettelo

Koska tämä on toinen piiri, jonka saatat itse asiassa haluta rakentaa: Osat ovat täsmälleen samat kuin piirissä 2 (paitsi eri vastusarvot, kuten kaaviosta ilmenee). Tärkeää on, että T1 on edelleen IRLML6401, kun taas T2 ja T3 ovat yleisiä pienen signaalin NPN- ja PNP -transistoreita.

Vaihe 4: Yksinkertaistaminen

Piirit 2 ja 3 ovat täysin kunnossa, jos minulta kysytään, mutta mietin, voisinko tehdä vähemmän osia. Käsitteellisesti takaisinkytkentäsilmukkaa käyttävät piirit 2 ja 3 tarvitsevat vain kaksi transistoria (T2 ja T3 niissä), mutta niissä on myös T1 erikseen kuorman ohjaamiseksi. Voiko T1: tä käyttää osana palautesilmukkaa?

Kyllä, mielenkiintoisilla vaikutuksilla: T1: llä on myös päällä ollessaan alhainen, mutta ei nollavastus. Siksi jännite putoaa T1: n yli, enemmän korkeammille virroille. Kun T2: n kanta on kytketty T1: n jälkeen, tämä jännitehäviö vaikuttaa piirin toimintaan. Ensinnäkin suuret kuormat tarkoittavat suurempaa katkaisujännitettä. Simulaation mukaan (HUOMAUTUS: testauksen helpottamiseksi vaihdoin C1: n painikkeeseen tässä), 4 ohmin kuormituksessa katkaisu on 1,95 V, 8 ohmia 1,8 V, 32 ohmia 1,66 V, ja 1 k ohm 1,58 V jännitteellä. Sen lisäksi se ei muutu paljon. (Tosielämän arvot eroavat simulaattorista riippuen T1 -näytteestäsi, kuvio on samanlainen). Kaikki nämä raja-arvot ovat turvallisten rajojen sisällä (katso johdanto), mutta se ei tietenkään ole ihanteellinen. NiMH-akut (ja erityisesti ikääntyvät) näyttävät nopeamman jännitehäviön nopean purkautumisen vuoksi, ja ihannetapauksessa korkeiden purkausnopeuksien tapauksessa jännitteen katkaisun tulisi olla pienempi, ei korkeampi. Kuitenkin samalla tavalla tämä piiri tarjoaa tehokkaan oikosulkusuojan.

Huolelliset lukijat ovat myös huomanneet, että mittausalueilla näkyvä leikkaus näyttää erittäin matalalta jopa piiriin 1 verrattuna. Tämä ei kuitenkaan ole huolestuttavaa. On totta, että piiri sulkeutuu kokonaan noin 1/10 sekunnin ajan, mutta jännitepiste, jossa sammutus tapahtuu, on edelleen tiukasti määritelty (simulaatiossa sinun on vaihdettava vakio DC lähde, kolmiogeneraattorin sijaan nähdäksesi tämän). Aikaominaisuus johtuu C1: stä ja haluttu: Se suojaa ennenaikaiselta itsesulkeutumiselta siltä varalta, että kuorma (ajattele: lisämuunnin) vetää lyhyitä virtapiikkejä eikä enimmäkseen vakiovirtaa. BTW, C1: n (ja R3, C1: n purkamiseen tarvittava vastus) toinen tarkoitus on käynnistää piiri uudelleen automaattisesti aina, kun akku irrotetaan/kytketään uudelleen.

Osaluettelo

Tarvittavat osat ovat jälleen samat kuin edellisissä piireissä. Erityisesti:

• T1 on IRLML6401 - katso vaihe 1, jossa keskustellaan vaihtoehdoista (puute)
• T2 on mikä tahansa yleinen pieni signaali NPN
• C1 on halpa keraaminen
• Myös vastukset ovat halpoja. Tarkkuutta tai tehon toleranssia ei vaadita, ja kaaviossa annetut arvot ovat enimmäkseen karkeita. Älä välitä samanlaisten arvojen vaihtamisesta.

Mikä piiri on minulle paras?

Kehotan jälleen rakentamaan piiriä 1. Piirin 2 ja 3 välissä nojaan jälkimmäiseen. Jos kuitenkin odotat suurempia vaihteluja akun jännitteessä (esim. Akkujen jäähtymisen vuoksi), saatat mieluummin valita automaattisen uudelleenkäynnistyksen, joka perustuu hystereesiin, kuin piirin manuaalisen uudelleenkäynnistyksen. Piiri 4 on mukava siinä, että se käyttää vähemmän osia ja tarjoaa oikosulkusuojauksen, mutta jos olet huolissasi katkaisemisesta tietyllä jännitteellä, tämä piiri ei ole sinua varten.

Seuraavissa vaiheissa opastan sinua rakentamaan piiriä 4. Jos rakennat jonkin muun piirin, harkitse valokuvien jakamista.

Vaihe 5: Aloitetaan rakentaminen (piiri 4)

Okei, joten aiomme rakentaa piirin 4. Edellisessä vaiheessa lueteltujen elektronisten osien lisäksi tarvitset:

• 2 -kennoinen paristopidike (minun oli AA -pidike, joka oli otettu joulukoristeesta)
• Jotain perfboardia
• Kätevä pinsetti IRLML6401: n käsittelyyn
• (Pieni) sivuleikkuri
• Juotin ja juotoslanka

Valmistelut

Akun pidikkeeni mukana tulee kytkin ja - kätevästi - vähän tyhjää pääntilaa, joka näyttää aivan täydelliseltä virtapiirimme sijoittamiseen. Siellä on tappi (valinnaisen) ruuvin pitämiseksi siellä, ja katkaisin sen sivuleikkurilla. koskettimet ja kaapelit olivat vain löysästi paikoillaan. Poistin ne helpottamaan pääsyä, katkaisin johdot ja poistin eristyksen päistä.

Sitten laitoin elektroniset osat löyhästi osaan esilevyä selvittääkseni, kuinka paljon ne vievät. Karkeasti sanottuna alin rivi hiotaan, keskirivillä on jännitteenilmaisuselementit ja ylärivillä on yhteys T1: n porttiin. Minun piti pakata osat melko tiheästi, jotta kaikki mahtuu vaadittuun tilaan. IRLML6401 ei ole vielä sijoitettu. Pinoutin vuoksi sen on mentävä pohjalevyn pohjaan. (HUOMAA, että asetin vahingossa T2: n - BC547 - väärin päin! Älä seuraa sitä sokeasti, tarkista käyttämäsi transistorin pistoke - ne ovat kaikki erilaisia.) Seuraavaksi leikkasin sivuleikkuria lauta haluttuun kokoon.

Vaihe 6: Juotos - vaikea osa ensin

Irrota useimmat komponentit, mutta aseta yksi R1 -johto yhdessä akun positiivisen johdon kanssa (minun tapauksessani akkukytkimestä) keskiriville suoraan toiselle puolelle. Juotos vain yksi reikä, älä leikkaa tappeja vielä. R1: n toinen tappi menee alimmalle riville (alhaalta katsottuna), yksi pito vasemmalle. Kiinnitä perfboard vaakasuoraan pohja ylöspäin.

Ok, seuraava IRLML6401. Pienen lisäksi tämä osa on herkkä sähköstaattisille purkauksille. Useimmiten mitään pahaa ei tapahdu, vaikka käsittelet osaa ilman varotoimia. Mutta on olemassa todellinen mahdollisuus, että vahingoitat tai tuhoat sen huomaamatta, joten yritä olla varovainen. Yritä ensin olla käyttämättä muovia tai villaa tätä tehdessäsi. Lisäksi, jos sinulla ei ole antistaattista ranneketta, nyt on aika koskettaa jotain maadoitettua (ehkä jäähdytin tai putkisto) sekä kädelläsi että juotosraudallasi. Tartu nyt IRLML6401 varovasti pinseteilläsi ja siirrä se lähelle sen lopullista paikkaa kuvan osoittamalla tavalla. "S" -tapin tulee olla juotetun R1 -tapin vieressä, muiden nastojen on oltava kahdessa muussa reiässä kuvan osoittamalla tavalla.

Ei kiirettä! Vika tässä tarkkuuden sijaan nopeuden puolella. Kun olet tyytyväinen sijoitteluun, sulata juote uudelleen R1: ssä, samalla kun siirrät IRLML6401 varovasti kohti sitä pinseteillä niin, että "S" -tappi juotetaan. Tarkista huolellisesti, että IRLML6401 on nyt kiinnitetty ja että se on kiinnitetty oikeaan paikkaan (myös: tasaiselle alustalle). Jos et ole täysin tyytyväinen sijoitteluun, sulata juote vielä kerran ja säädä asentoa. Toista tarvittaessa.

Tehty? Hyvä. Hengitä syvään helpotuksesta ja juota sitten toinen R1 -nasta "G" -tapin vieressä olevaan reikään (pakkauksen samalla puolella kuin "S" -tappi). Varmista, että liität sekä R1- että "G" -tapin. Älä vielä leikkaa R1: n tappia!

Työnnä yksi R2 -nasta ja positiivinen lähtöjohto "D" -tapin (transistoripakkauksen vastakkaisella puolella) olevan reiän läpi. Juota tämä liitäntä ja varmista, että liität "D" -tapin R2: een ja lähtöjohtoon.

Lopuksi levitä hieman juotetta ensimmäiseen juotoskohtaan ("S" -tappi) nyt, kun kaksi muuta juotospistettä pitävät transistorin paikallaan.

Huomaa, että asetan tarkoituksella R1 ja R2 hyvin lähelle T1: tä. Ajatuksena on, että nämä toimivat alkeellisena jäähdytyselementtinä T1: lle. Joten vaikka sinulla olisi enemmän tilaa, harkitse myös näiden pitämistä tiukkoina. Samalla tavalla, älä ole liian säästäväinen juotosmäärän suhteen.

Kaikki hyvin tähän asti? Loistava. Asiat vain helpottuvat tästä eteenpäin.

Vaihe 7: Juotos - helppo osa

Loput juotoksesta on melko suoraviivaista. Aseta osat yksi kerrallaan kuten alkuperäisessä kuvassa (paitsi, kiinnitä erityistä huomiota T2 -transistorin pistokkeeseen!), Ja juota ne sitten. Aloitin keskirivillä. Huomaat, että joissakin tapauksissa asensin useita tappeja yhteen reikään (esim. R2: n toinen pää ja LED -valon pitkä johto), ja jos tämä ei ollut mahdollista, taivutin vain jo juotettujen elementtien tappeja tarvittavat liitännät.

Koko alin rivi (kuten alhaalta katsottuna) on kytketty T1: n "G" -tappiin, ja käytämme R2: n tappia (varoitin sinua leikkaamasta sitä!) Tämän yhteyden muodostamiseksi (T2, C1, ja R3).

Koko ylärivi (alhaalta katsottuna) on kytketty maahan, ja R3 -nasta käytetään tämän yhteyden muodostamiseen. Tähän on kytketty C1: n toinen liitin, T2: n lähetin ja mikä tärkeintä, akun maadoitus ja ulostulon maadoitusjohto.

Kaksi viimeistä kuvaa osoittavat viimeisen piirin alhaalta ja ylhäältä. Jälleen juotin T2: een väärin päin, ja minun piti korjata se jälkikäteen (ei otettu kuvia). Jos käytät BC547: tä (kuten minä), se menee juuri toisinpäin. Se olisi kuitenkin oikea 2N3904: lle. Toisin sanoen, muista vain tarkistaa transistorin pistoke ennen juottamista!

Vaihe 8: Viimeiset vaiheet

Nyt on hyvä aika testata virtapiiri

Jos kaikki toimii, loput ovat yksinkertaisia. Laitoin virtapiirin paristopidikkeen sisään, sekä kytkimen ja akun koskettimet. Koska olin hieman huolissani siitä, että akun positiivinen napa kosketti piiriä, laitoin hieman punaista eristysteippiä väliin. Lopuksi kiinnitin lähtevät kaapelit tipalla kuumaa liimaa.

Se siitä! Toivottavasti voit seurata kaikkea ja harkita kuvien lähettämistä, jos teet jonkin muun piirin.