מעגל הגנה על סוללות NiMH 2 תאים: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

אם הגעת לכאן, אתה בטח יודע, מדוע. אם כל מה שאתה רוצה לראות הוא פתרון מהיר, קפוץ מיד לשלב 4, המפרט את המעגל שבו השתמשתי, בעצמי. אבל אם אתה לא ממש בטוח, אם אתה באמת רוצה את הפתרון הזה או משהו אחר, אתה סקרן ברקע, או שאתה פשוט נהנה לבקר בכמה מקומות מעניינים במסע הניסוי והטעייה שלי, הנה הגרסה המשוכללת:

הבעיה

יש לך פרויקט אלקטרוניקה שאתה רוצה להפעיל באמצעות סוללות נטענות. LiPo היא טכנולוגיית הסוללות du jour, אך סוללות ליתיום עדיין מביאות כמה הרגלים רעים כגון חוסר גורם טופס סטנדרטי מוכן לסופרמרקט, הדורש מטענים מיוחדים (אחד לכל גורם צורה) והתנהגות כמו מלכות דרמה אמיתיות כאשר מתייחסים אליהם (עולה באש), ודברים כאלה). לעומת זאת, נטענות NiMH זמינות בגורמי צורה סטנדרטיים מ- AA עד AAA לכל דבר אחר, כלומר אתה יכול להשתמש באותן סוללות למצלמה הדיגיטלית שלך, לפנס שלך, למכונית ה- RC הצעצוע שלך ולאלקטרוניקה שלך. למעשה, סביר להניח שבכל זאת יש לך חבורה מהם. הם גם הרבה פחות ידועים בגרימת בעיות, אלא שדבר אחד שהם ממש לא אוהבים הוא "להשתחרר עמוק".

בעיה זו הופכת להיות חמורה הרבה יותר, אם אתה משתמש ב"ממיר עלייה "כדי להגדיל את מתח הכניסה - אמור ל- 5V להפעלת ארדואינו. בעוד שמכונית ה- RC שלך תנוע לאט ואיטי ככל שהסוללות מתרוקנות, ממיר באק ינסה בכל זאת לשמור על מתח היציאה קבוע, אפילו בזמן שמתח הכניסה הולך ופוחת, וכך תוכל למצוץ את האלקטרונים האחרונים מהסוללה., ללא כל סימן גלוי לצרות.

אז מתי צריך להפסיק לשחרר?

לתא NiMH טעון במלואו יש מתח אופייני של סביב 1.3V (עד 1.4V). במשך רוב מחזור ההפעלה שלו הוא יספק כ- 1.2V (המתח הנומינלי שלו) ויורד לאט. סמוך לדלדול, ירידת המתח תהפוך תלולה למדי. המלצה נפוצה היא להפסיק לפרוק איפשהו בין 0.8V ל- 1V, ובשלב זה ממילא רוב החיוב היה מנוצל (עם הרבה גורמים המשפיעים על המספרים המדויקים - לא אפרט יותר).

עם זאת, אם אתה באמת רוצה לחרוג מהגבולות, המצב שכדאי לך להיזהר ממנו הוא ניקוז הסוללה שלך מתחת ל- 0V, ובשלב זה היא תסבול נזק רציני (אזהרה: זכור שאני דן בתאי NiMH כאן; עבור LiPos קבוע הנזק יתחיל הרבה יותר מוקדם!). איך זה יכול לקרות בכלל? ובכן, כאשר יש לך מספר תאי NiMH ברציפות, אחת מהסוללות עדיין עשויה להיות בסמוך למתח הנומינלי שלה, בעוד ששנייה כבר מרוקנת לגמרי. עכשיו המתח של התא הטוב ימשיך לדחוף זרם דרך המעגל שלך - ודרך התא הריק, וימחק אותו מתחת ל- 0V. קל יותר להיכנס למצב הזה מכפי שהוא נראה במבט ראשון: זכור כי ירידת המתח הופכת תלולה הרבה יותר לקראת סוף מחזור הפריקה. לכן אפילו כמה הבדלים ראשוניים קטנים יחסית בין התאים שלך עלולים להוביל למתחים שנותרים מאוד שונים לאחר פריקה. כעת הבעיה הזו הופכת ליותר בולטת, ככל שתכניסו יותר תאים לסדרה. במקרה של שני תאים שנדונו כאן, עדיין יהיה לנו בטוח יחסית לפרוק למתח כולל סביב 1.3V, שיתאים לסוללה אחת ב 0V, והשני ב -1.3V, במקרה הגרוע ביותר. עם זאת, אין הרבה טעם לרדת לשפל הזה (וכפי שנראה, זה יהיה אפילו קשה להשיג). אולם כגבול עליון, עצירה בכל מקום מעל 2V תיראה בזבזנית (אם כי, AFAIU, בניגוד לסוללות NiCd, פריקות חלקיות תכופות אינן מהוות בעיה עבור סוללות NiMH). רוב המעגלים שאציג יכוונו מעט מתחת לזה, לסביבות 1.8V כניתוק.

מדוע לא פשוט להשתמש בפתרון מחוץ לעצמי?

כי נראה שזה לא קיים! פתרונות יש בשפע לספירת תאים גבוהה יותר. בשלושה תאי NiMH תוכל להתחיל להשתמש במעגלי הגנה LiPo סטנדרטיים, ומעבר לכך האפשרויות שלך רק הופכות רחבות יותר. אבל ניתוק במתח נמוך ב -2 וולט או מתחת? אני למשל לא מצאתי.

מה שאני עומד להציג

עכשיו, אל תפחדו, אני עומד להציג בפניכם לא אחד אלא ארבעה מעגלים פשוטים יחסית להשיג בדיוק את זה (אחד בכל "שלב" של ההנחיה), ואני אדון בהם בפירוט, כך שתדעו כיצד ולמה לשנות אותם, אם תרגיש צורך. ובכן, למען האמת, אני לא ממליץ להשתמש במעגל הראשון שלי, אותו אני פשוט כולל כדי להמחיש את הרעיון הבסיסי. מעגלים 2 ו -3 אכן עובדים, אך דורשים כמה רכיבים נוספים ממעגל 4, שבסופו של דבר השתמשתי בו, בעצמי. שוב, אם נמאס לך מהתיאוריה, פשוט דלג על שלב 4.

שלב 1: הרעיון הבסיסי (מעגל זה אינו מומלץ!)

נתחיל במעגל הבסיסי למעלה. אני לא ממליץ להשתמש בו, ונדון מדוע מאוחר יותר, אבל זה מושלם להמחיש את הרעיונות הבסיסיים ולדון באלמנטים העיקריים שתמצא גם במעגלים הטובים יותר, בהמשך ההוראה. BTW, אתה יכול גם לצפות במעגל זה בסימולציה מלאה בסימולטור המקוון הנהדר של פול פאלסטד ואיאן שארפ. אחד הבודדים שאינו מחייב אותך להירשם על מנת לשמור ולשתף את עבודתך. אל תדאג לגבי קווי ההיקף בתחתית, עם זאת, אסביר את אלה לקראת סוף "שלב" זה.

אוקיי, אז על מנת להגן על הסוללות שלך מלהתרוקן רחוק מדי, אתה צריך א) דרך לנתק את העומס, וב) דרך לזהות מתי הגיע הזמן לעשות זאת, כלומר כאשר המתח ירד רחוק מדי.

כיצד להפעיל ולכבות את העומס (T1, R1)?

החל מהראשון, הפתרון הברור ביותר יהיה שימוש בטרנזיסטור (T1). אבל איזה סוג לבחור? המאפיינים החשובים של טרנזיסטור זה הם:

1. זה אמור לסבול מספיק זרם עבור היישום שלך. אם אתה רוצה הגנה כללית, סביר להניח שתרצה לתמוך לפחות 500mA ומעלה.
2. הוא אמור לספק התנגדות נמוכה מאוד כשהוא מופעל, כדי לא לגנוב יותר מדי מתח / כוח ממתח האספקה הנמוך שלך.
3. זה צריך להיות ניתן להחלפה עם המתח שיש לך, כלומר משהו מעט מתחת 2V.

נראה שנקודה 3 לעיל מציעה טרנזיסטור BJT ("קלאסי"), אך ישנה דילמה פשוטה הקשורה לכך: בעת העומס על הצד הפולט, כך שזרם הבסיס יהיה זמין לעומס, תוכל למעשה להוריד את המתח הזמין על ידי "ירידת המתח של הבסיס-פולט". בדרך כלל, זה בערך 0.6V. הרבה באופן איסורי, כשמדברים על אספקה כוללת של 2V. לעומת זאת, כשאתה מטיל את העומס בצד האספן, אתה "מבזבז" כל זרם שעובר בבסיס. זה לא מהווה בעיה ברוב מקרי השימוש, מכיוון שזרם הבסיס יהיה בסדר גודל של מאה זרם האספנים (תלוי בסוג הטרנזיסטור) בלבד. אך כאשר מתכננים עומס לא ידוע או משתנה, פירוש הדבר הוא בזבוז של 1% מהעומס המרבי הצפוי שלך, לצמיתות. לא כל כך טוב.

אז בהתחשב בטרנזיסטורים של MOSFET, במקום זאת, אלה מצטיינים בנקודות 1 ו -2 לעיל, אך רוב הסוגים דורשים הרבה יותר מתח שער 2V כדי להדליק באופן מלא. שים לב ש"מתח סף "(V-GS- (th)) מעט מתחת ל- 2V אינו מספיק. אתה רוצה שהטרנזיסטור יהיה רחוק באזור ה- 2V. למרבה המזל ישנם כמה סוגים מתאימים, כאשר מתח השער הנמוך ביותר נמצא בדרך כלל ב- MOSFET ערוצי P (המקבילה ל- FET של טרנזיסטור PNP). ועדיין הבחירה שלך בסוגים תהיה מוגבלת מאוד, ואני מצטערת שאני חייבת לשבור לך את זה, הסוגים המתאימים היחידים שיכולתי למצוא הם כולם ארוזים ב- SMD. כדי לעזור לך להתגבר על הלם זה, עיין בגיליון הנתונים של IRLML6401, וספר לי שאתה לא מתרשם מהמפרט הזה! IRLML6401 הוא גם סוג זמין מאוד בזמן כתיבת שורות אלה, ואינו אמור להחזיר לך יותר מ -20 סנט ליחידה (פחות ברכישה בנפח או מסין). אז אתה בהחלט יכול להרשות לעצמך לטגן כמה כאלה - אם כי כל שלי שרדו למרות העובדה שאני מתחיל בהלחמות SMD. ב 1.8V בשער יש לו התנגדות של 0.125 אוהם. מספיק טוב כדי לנהוג בסדר גודל של 500mA, ללא התחממות יתר (ומעלה, עם גוף קירור מתאים).

בסדר, אז IRLML6401 הוא מה שנשתמש עבור T1 בזה ובכל המעגלים הבאים. R1 פשוט שם כדי למשוך את מתח השער כברירת מחדל (מתאים לעומס מנותק; זכור שמדובר ב- FET ערוץ P).

מה עוד אנחנו צריכים?

כיצד לזהות מתח סוללה נמוך?

על מנת להשיג ניתוק מתח המוגדר ברובו, אנו משתמשים לרעה בנורית אדומה כהתייחסות מתח חדה יחסית של כ -1.4V. אם ברשותך דיודת זנר במתח מתאים, זה יהיה הרבה יותר טוב, אך נראה ש- LED עדיין מספק הפניה למתח יציב יותר מאשר שתי דיודות סיליקון רגילות בסדרות. R2 ו- R3 משמשים לא) להגביל את הזרם העובר דרך הנורית (שימו לב שאיננו רוצים לייצר שום אור מורגש), וב) להוריד את המתח בבסיס T2 עוד קצת. אתה יכול להחליף R2 ו- R3 עם פוטנציומטר למתח ניתוק מתכוונן במקצת. כעת, אם המתח המגיע אל הבסיס של T2 הוא בסביבות 0.5V ומעלה (מספיק כדי להתגבר על ירידת המתח של פולט הבסיס של T2), T2 יתחיל להתנהל, וימשוך את שער T1 לנמוך, ובכך יחבר את העומס. BTW, T2 ניתן להניח שהוא זן הגינה שלך: כל טרנזיסטור NPN של אות קטן שיתרחש בארגז הכלים שלך, אם כי עדיף הגברה גבוהה (hFe).

אתה עשוי לתהות מדוע אנו זקוקים בכלל ל- T2, ולא רק לחבר את התייחסות המתח המאולתרת שלנו בין הקרקע לבין סיכת השער של T1. ובכן, הסיבה לכך היא חשובה למדי: אנו רוצים לעבור מהר ככל האפשר בין כיבוי וכיבוי, מכיוון שאנו רוצים להימנע מ- T1 במצב של "חצי-על" במשך כל פרק זמן ממושך. בעודו במחצית, T1 יפעל כנגד, כלומר המתח יירד בין המקור לניקוז, אך הזרם עדיין זורם, ומשמעות הדבר היא ש- T1 יתחמם. כמה הוא יתחמם תלוי בעכבה של העומס. אם - למשל, הוא 200 אוהם, אז, ב 2V, 10mA יזרום, בעוד T1 מופעל במלואו. כעת המצב הגרוע ביותר הוא שהתנגדות T1 תתאים ל -200 אוהם אלה, כלומר 1V יירד מעל T1, הזרם יירד ל -5mA ויהיה צורך לפזר 5mW הספק. מספיק הוגן. אבל עבור עומס של 2 אוהם, T1 יצטרך לפזר 500mW, וזה הרבה עבור מכשיר כל כך זעיר. (זה בעצם בתוך המפרט של IRLML6401, אבל רק עם גוף קירור מתאים, ובהצלחה בעיצוב לכך). בהקשר זה, זכור שאם מחובר ממיר מתח מוגבר כעומס העיקרי, הוא יגביר את זרם הכניסה כתגובה לירידת מתח הכניסה, ובכך יכפיל את מצוקותינו התרמיות.

קח מסר הביתה: אנו רוצים שהמעבר בין הפעלה וכיבוי יהיה חד ככל האפשר. זה מה שכולו T2: הפיכת המעבר לחדה יותר. אבל האם T2 מספיק טוב?

מדוע המעגל הזה לא חותך אותו

בואו נסתכל על קווי האוסילוסקופ המוצגים בתחתית הסימולציה של מעגל 1. יכול להיות שציינת שהנחתי גנרטור משולש מ 0 עד 2.8 וולט, במקום הסוללות שלנו. זוהי רק דרך נוחה לדמיין מה קורה כאשר מתח הסוללה (הקו הירוק העליון) משתנה. כפי שמוצג בקו הצהוב, כמעט ואין זרם בזמן שהמתח מתחת ל -1.9 וולט. טוֹב. אזור המעבר בין 1.93V ל -1.9V נראה תלול במבט ראשון, אך בהתחשב בכך שאנו מדברים על סוללה שנמלטת לאט לאט, אלה.3V עדיין תואמים הרבה זמן במעבר בין הפעלה מלאה לכיבוי מלא. (הקו הירוק בתחתית מראה את המתח בשער T1).

עם זאת, מה שחמור עוד יותר במעגל זה, הוא שברגע שהניתוק, אפילו התאוששות קלה במתח הסוללה תדחוף את המעגל בחזרה למצב מופעל למחצה. בהתחשב בכך שמתח הסוללה אכן נוטה להתאושש, במעט, כאשר עומס מנותק, פירוש הדבר שהמעגל שלנו יתעכב במצב המעבר למשך זמן רב (שבמהלכו מעגל העומס יישאר גם במצב חצי שבור, שעלול לשלוח אותו Arduino דרך מאות מחזורי אתחול, למשל).

הודעה שניה הביתה: אנחנו לא רוצים שהעומס יתחבר מחדש מוקדם מדי, כשהסוללה תתאושש.

בואו נעבור לשלב 2 כדי להשיג זאת.

שלב 2: הוספת Hysteresis

מכיוון שמדובר במעגל, ייתכן שתרצה לבנות, אני אתן רשימת חלקים עבור אותם חלקים שאינם ניכרים מהסכימה:

• T1: IRLML6401. ראה "שלב 1" לדיון, מדוע.
• T2: כל טרנזיסטור NPN של אות קטן. השתמשתי ב- BC547 בעת בדיקת המעגל הזה. כל סוג נפוץ כמו 2N2222, 2N3904 אמור להסתדר לא פחות טוב.
• T3: כל טרנזיסטור PNP אות קטן. השתמשתי ב- BC327 (לא היה לי BC548). שוב השתמש בסוג הנפוץ ביותר שנוח לך.
• C1: סוג לא ממש משנה, קרמיקה זולה תעשה.
• הלד הוא מסוג 5 מ"מ אדום סטנדרטי. הצבע חשוב, אם כי הנורית לעולם לא תדלק באופן גלוי: המטרה היא הורדת מתח ספציפי. אם ברשותך דיודת זנר בין מתח זנר 1V ל -1.4V, השתמש במקום זאת (מחובר בקוטביות הפוכה).
• ניתן להחליף R2 ו- R3 בפוטנטיומטר 100k, לכוונון עדין של מתח הניתוק.
• "המנורה" פשוט מייצגת את העומס שלך.
• ניתן לקחת את ערכי הנגד מהסכימה. הערכים המדויקים לא באמת חשובים, עם זאת. הנגדים לא צריכים להיות מדויקים וגם לא צריכים להיות בעלי דירוג הספק משמעותי.

מה היתרון במעגל זה על מעגל 1?

תסתכל על קווי ההיקף מתחת לסכימה (או הפעל את הסימולציה בעצמך). שוב, הקו הירוק העליון מתאים למתח הסוללה (כאן נלקח ממחולל משולשים מטעמי נוחות). הקו הצהוב תואם את הזרם הזורם. הקו הירוק התחתון מציג את המתח בשער T1.

אם תשווה זאת עם קווי ההיקף של מעגל 1, תוכל לציין שהמעבר בין הפעלה וכיבוי הוא הרבה יותר חד. הדבר ניכר במיוחד כאשר מסתכלים על מתח שער T1 בתחתית. הדרך לגרום לזה לקרות הייתה הוספת לולאת משוב חיובית ל- T2, באמצעות ה- T3 שנוספה לאחרונה. אבל יש הבדל חשוב נוסף (אם כי תצטרך עיני נשר כדי לזהות אותו): בעוד המעגל החדש ינתק את העומס בסביבות 1.88V, הוא לא יחבר את העומס (עד) מחדש עד שהמתח יעלה על 1.94V. תכונה זו הנקראת "היסטריה" היא תוצר לוואי נוסף של לולאת המשוב הנוספת. בעוד T3 "מופעל", הוא יספק לבסיס T2 הטייה חיובית נוספת, ובכך יוריד את סף החיתוך. עם זאת, בעוד T3 כבר כבוי, סף ההפעלה מחדש לא יורד באותו אופן. התוצאה המעשית היא שהמעגל לא ינוע בין הפעלה וכיבוי, כאשר מתח הסוללה יורד (עם עומס מחובר), ואז יתאושש מעט (עם עומס מנותק), ואז יורד … טוב! הכמות המדויקת של ההיסטריה נשלטת על ידי R4, כאשר ערכים נמוכים יותר נותנים פער גדול יותר בין סף ההפעלה והכבה.

BTW, צריכת החשמל של מעגל זה כשהוא כבוי היא בסביבות 3 מיקרו אמפר (הרבה מתחת לקצב פריקה עצמית), והתקורה בזמן ההפעלה היא סביב 30 מיקרו אמפר.

אז מה זה בכלל C1?

ובכן, C1 הוא אופציונלי לחלוטין, אבל אני עדיין די גאה ברעיון: מה קורה כאשר אתה מנתק את הסוללות באופן ידני כשהן כמעט מדולדלות, נניח ב- 1.92V? כאשר הם מחברים אותם מחדש הם לא יהיו חזקים מספיק כדי להפעיל מחדש את המעגל, למרות שהם עדיין יהיו טובים לעוד זמן במעגל ריצה. C1 יטפל בזה: אם המתח יעלה, לפתע (סוללות מחוברות מחדש), זרם זעיר יזרום מ- C1 (עוקף את הנורית), ויגרום להפעלה קצרה. אם המתח המחובר נמצא מעל סף החיתוך, לולאת המשוב תמשיך לעקוב. אם הוא מתחת לסף החיתוך, המעגל יכבה במהירות, שוב.

תירוץ: מדוע לא להשתמש ב- MAX713L לאיתור מתח נמוך?

אתה עשוי לתהות אם באמת יש צורך בחלקים רבים אלה. האם אין משהו מוכן? ובכן MAX813L נראה לי כמו התאמה טובה. זה די זול, והיה צריך להיות מספיק טוב כדי להחליף T2, T3, הנורית ו- R1, לפחות. עם זאת, כפי שגיליתי בדרך הקשה, סיכת ה- "PFI" של MAX813L (קלט זיהוי כשל חשמל) היא בעלת עכבה נמוכה למדי. אם הייתי משתמש במחיצת מתח מעל 1K בערך כדי להאכיל PFI, המעבר בין ההפעלה והכיבוי ב- "PFO" יתחיל להימתח על פני כמה עשרות וולט. ובכן, 1k מתאים לזרם קבוע של 2mA בזמן שהוא מנותק - הרבה פחות או יותר, וכמעט פי אלף ממה שהמעגל הזה צריך. מלבד סיכת ה- PFO לא תתנדנד בין הקרקע לטווח מתח האספקה המלא, כך שעם החדר הראשי הקטן שיש לנו להנעת טרנזיסטור הכוח שלנו (T1), נצטרך להכניס מחדש גם טרנזיסטור NPN עזר.

שלב 3: וריאציות

וריאציות רבות אפשריות בנושא לולאת המשוב החיובי שהצגנו בשלב 2 / מעגל 2. זו המוצגת כאן שונה מהקודמת בכך שפעם אחת היא לא תופעל מחדש על מתח סוללה עולה בעצמה. לאחר הגעת סף החיתוך, יהיה עליך (החלפת הסוללות ו) ללחוץ על כפתור לחיצה אופציונלי (S2) כדי להפעיל אותו שוב. ליתר דיוק כללתי כפתור לחיצה שני לכיבוי המעגל, באופן ידני. הפער הקטן בקווי ההיקף מראה שהפעלתי את המעגל, כיבוי, מופעל למטרות הדגמה. הניתוק במתח נמוך קורה כמובן באופן אוטומטי. פשוט נסה את זה בסימולציה, אם אני לא עושה עבודה טובה בתיאור זה.

כעת היתרונות של וריאציה זו הם בכך שהיא מספקת את הניתוק החריף ביותר, של המעגלים שנחשבו עד כה (במהירות 1.82V בסימולציה; בפועל רמת נקודת החיתוך תהיה תלויה בחלקים בשימוש, ו יכול להשתנות עם הטמפרטורה או גורמים אחרים, אבל זה יהיה חד מאוד). הוא גם מפחית את צריכת החשמל כשהוא כבוי ל- 18nA זעיר.

מבחינה טכנית הטריק לגרום לזה לקרות היה העברת רשת התייחסות המתח (LED, R2 ו- R3) מחיבור ישיר לסוללה לחיבור לאחר T2, כך שתכבה יחד עם T2. זה עוזר לנקודת החיתוך החדה, מכיוון שברגע ש- T2 יתחיל לכבות רק מעט, המתח הזמין לרשת הייחוס יתחיל גם הוא לרדת, ולגרום ללולאת משוב מהירה ממלא עד לכבוי מלא.

להיפטר מהכפתורים (אם תרצה)

כמובן שאם אתה לא אוהב ללחוץ על כפתורים, פשוט תוציא את הכפתורים, אבל חבר קבל 1nF ונגד 10M אוהם (ערך מדויק לא משנה, אבל חייב להיות לפחות פי שלושה או ארבע מ- R1) במקביל מהשער T1 לקרקע (היכן שהיה S2). כעת, כאשר אתה מכניס סוללות טריות, השער של T1 יימשך לזמן קצר (עד לחיוב C1), וכך המעגל נדלק באופן אוטומטי.

רשימת החלקים

מכיוון שמדובר במעגל נוסף שאולי באמת תרצה לבנות: החלקים זהים לחלוטין למעגל 2 (מלבד ערכי הנגד השונים כפי שעולה מהסכימה). חשוב לציין, T1 הוא עדיין IRLML6401, בעוד T2 ו- T3 הם כל טרנזיסטורים של NPN ו- PNP אותות קטנים, בהתאמה.

שלב 4: פישוט

מעגלים 2 ו -3 בסדר גמור, אם אתה שואל אותי, אבל תהיתי אם אוכל להסתפק בפחות חלקים. מבחינה רעיונית, מעגל המשוב לנהוג משוב 2 ו -3 זקוק לשני טרנזיסטורים בלבד (T2 ו- T3 באלה), אך יש להם גם T1, בנפרד, לשליטה בעומס. האם ניתן להשתמש ב- T1 כחלק מלולאת המשוב?

כן, עם כמה השלכות מעניינות: גם כאשר מופעל, ל- T1 תהיה התנגדות נמוכה אך לא אפסית. לכן המתח יורד על פני T1, יותר עבור זרמים גבוהים יותר. כאשר בסיס ה- T2 מחובר לאחר T1, ירידת המתח הזו משפיעה על פעולת המעגל. דבר אחד, עומסים גבוהים יותר משמעו מתח ניתוק גבוה יותר. על פי הסימולציה (הערה: לבדיקה קלה יותר, החלפתי C1 לכפתור לחיצה, כאן), בעומס של 4 אוהם החתך הוא 1.95V, עבור 8 אוהם ב- 1.8V, עבור 32 אוהם ב -1.66V, ול- 1k Ohm ב 1.58V. מעבר לזה זה לא משתנה הרבה. (ערכי החיים האמיתיים יהיו שונים מהסימולטור בהתאם לדגימת T1 שלך, התבנית תהיה דומה). כל הניתוקים האלה נמצאים בגבולות בטוחים (ראו הקדמה), אבל יש להודות שזה לא אידיאלי. סוללות NiMH (ובמיוחד הזדקנותן) יראו ירידת מתח מהירה יותר לפריקות מהירות, ובאופן אידיאלי, לשיעורי פריקה גבוהים, ניתוק המתח צריך להיות נמוך יותר, לא גבוה יותר. עם זאת, באותו האסימון, מעגל זה מספק הגנה יעילה לקצר.

קוראים זהירים גם ציינו כי החיתוך המוצג בקווי ההיקף נראה מאוד רדוד, בהשוואה אפילו למעגל 1. עם זאת, אין מה לדאוג. זה נכון שהמעגל ייקח בסדר גודל של 1/10 שנייה לכיבוי, אך באופן מלא נקודת המתח, שבה מתרחשת הכיבוי, עדיין מוגדרת בקפדנות (בסימולציה תצטרך להחליף DC קבוע מקור, במקום מחולל המשולשים כדי לראות זאת). מאפיין הזמן נובע מ- C1 ורצוי: הוא מגן מפני כיבוי עצמי מוקדם מדי במקרה שהעומס (חשוב: ממיר הגבהה) ימשוך קוצים קצרים של זרם, ולא זרם קבוע ברובו. BTW, המטרה השנייה של C1 (ו- R3, הנגד הדרוש לפריקה C1) היא הפעלה מחדש של המעגל, באופן אוטומטי, בכל פעם שהסוללה מנותקת/מחוברת מחדש.

רשימת החלקים

החלקים הנדרשים שוב זהים למעגלים הקודמים. באופן מיוחד:

• T1 הוא IRLML6401 - ראה שלב 1 לדיון על (היעדר) החלופות
• T2 הוא כל NPN אותות גנריים קטנים
• C1 הוא קרמיקה זולה
• הנגדים גם כן זולים. לא נדרשת דיוק, ולא סובלנות כוח, והערכים שניתנים בסכימה הם לרוב התמצאות גסה. אל תדאג להחלפה בערכים דומים.

איזה מעגל הכי טוב בשבילי?

שוב, אני ממליץ שלא לבנות מעגל 1. בין מעגל 2 ו -3, אני נשען לעבר האחרון. עם זאת, אם אתה מצפה לתנודות גדולות יותר במתח הסוללה שלך (למשל עקב התקררות הסוללות), ייתכן שתעדיף הפעלה מחדש אוטומטית המבוססת על היסטריה על פני הפעלה ידנית של המעגל. מעגל 4 נחמד בכך שהוא משתמש בפחות חלקים ומציע הגנה על קצר חשמלי, אבל אם אתה מודאג לגבי ניתוק במתח מאוד ספציפי, המעגל הזה לא בשבילך.

בשלבים הבאים, אני אלווה אותך בבניית מעגל 4. אם אתה בונה אחד מהמעגלים האחרים, שקול לשתף כמה תמונות.

שלב 5: נתחיל לבנות (מעגל 4)

אוקיי, אז אנחנו הולכים לבנות מעגל 4. בנוסף לחלקים האלקטרוניים המפורטים בשלב הקודם, תצטרך:

• מחזיק סוללה דו -תאית (שלי היה מחזיק AA שנלקח מקישוט חג המולד)
• קצת פרבורד
• זוג פינצטה הגון לטיפול ב- IRLML6401
• חותך צד (קטן)
• מלחם וחוט הלחמה

הכנות

מחזיק הסוללה שלי מגיע עם מתג, ובנוחות - מעט מרווח ראש ריק שנראה מושלם למקם את המעגל שלנו. יש סיכה להחזיק בורג (אופציונלי) בפנים, ואני חותך את זה בעזרת החותך הצדדי.. המגעים והכבלים פשוט הוכנסו באופן רופף. הסרתי אותם לגישה קלה יותר, חתכתי את החוטים והסרתי בידוד בקצוות.

לאחר מכן הנחתי את החלקים האלקטרוניים באופן רופף בפיסת לוח, על מנת לברר כמה מקום הם יתפסו. בערך, השורה התחתונה הולכת להיטחן, השורה המרכזית מכילה את רכיבי זיהוי המתח, ולשורה העליונה יש חיבור לשער T1. הייתי צריך לארוז את החלקים בצפיפות רבה כדי שהכל יתאים לחלל הנדרש. ה- IRLML6401 עדיין לא ממוקם. בשל הסיכה, הוא יצטרך לרדת לתחתית הלוח. (שים לב שהנחתי בטעות את T2 - BC547 - בדרך הלא נכונה! אל תעקוב אחר כך בעיוורון, בדוק שוב את הסיכה של הטרנזיסטור בו אתה משתמש - כולם שונים.) לאחר מכן השתמשתי בחותך הצד כדי לקצץ הלוח בגודל הנדרש.

שלב 6: הלחמה - החלק הקשה קודם כל

הסר את רוב הרכיבים, אך הכנס מוביל אחד של R1, יחד עם ההובלה החיובית מהסוללה (במקרה שלי ממתג הסוללה) בשורה המרכזית, ישירות לצד אחד. הלחם רק את החור האחד הזה, אל תקלף את הסיכות עדיין. הסיכה השנייה של R1 הולכת לשורה התחתונה (כפי שנראה מלמטה), אחיזה אחת שמאלה. תקן את לוח הלוח בצורה אופקית, כשהצד התחתון כלפי מעלה.

אוקיי, הבא ל- IRLML6401. בנוסף להיותו זעיר, חלק זה רגיש לפריקה אלקטרוסטטית. לרוב לא יקרה שום דבר רע, גם אם תתמודד עם החלק ללא כל אמצעי זהירות. אבל יש סיכוי אמיתי שתפגע או תהרוס אותו מבלי לשים לב אפילו, אז ננסה להיזהר. ראשית, נסה לא ללבוש פלסטיק או צמר תוך כדי פעולה זו. כמו כן, אם אין לך צמיד אנטי -סטטי, זה הזמן לגעת במשהו מקורקע (אולי רדיאטור, או צנרת כלשהי), הן בידך והן במגהץ ההלחמה שלך. כעת, תפס בזהירות את ה- IRLML6401 בעזרת הפינצטה שלך והעבר אותו ליד המקום הסופי שלו, כפי שמוצג בתמונה. סיכת "S" צריכה להיות ליד הסיכה של R1 שהלחמת, הסיכות האחרות צריכות להיות על שני חורים אחרים כפי שמוצג.

קח את הזמן! טועה בצד של דיוק, במקום מהירות, כאן. כאשר אתה מרוצה מהמיקום, המיס את הלחמה ב- R1, שוב, תוך הזזת זהירות של ה- IRLML6401 לכיוון זה בעזרת הפינצטה שלך, כך שסיכת ה- "S" תהפוך להלחמה. בדוק בזהירות שה- IRLML6401 קבוע כעת וכי הוא קבוע במקום הנכון (גם: שטוח על לוח הלוח). אם אתה לא לגמרי מרוצה מהמיקום, ממיס את הלחמה פעם נוספת והתאם את המיקום. חזור על הפעולה, במידת הצורך.

בוצע? טוֹב. נאנח לרווחה עמוקה, ולאחר מכן הלחם את הסיכה השנייה של R1 בחור שליד סיכת "G" (באותו צד של האריזה כמו סיכת "S"). הקפד לחבר את שניהם R1 ואת סיכת "G". עדיין אל תלחץ את הסיכה של R1!

הכנס סיכה אחת של R2, ואת הפלט החיובי החיובי דרך החור שליד סיכה "D" (זו בצד ההפוך של חבילת הטרנזיסטור). הלחם את החיבור הזה, וודא שוב לחבר את סיכת ה- "D" עם R2 ומוביל הפלט.

לבסוף, במידה טובה יש למרוח מעט יותר הלחמה לנקודת ההלחמה הראשונה (סיכת "S"), כעת כששתי נקודות ההלחמה האחרות מחזיקות את הטרנזיסטור במקומו.

שים לב שאני בכוונה מציב R1 ו- R2 קרוב מאוד ל- T1. הרעיון הוא שאלו יתפקדו כגוף קירור בסיסי של T1. אז גם אם יש לך יותר מקום פנוי, שקול לשמור גם על אלה. באותו אופן, אל תהיה חסכן מדי לגבי כמות ההלחמה, כאן.

הכל בסדר עד כה? גדול. העניינים רק נעשים קלים יותר, מכאן והלאה.

שלב 7: הלחמה - החלק הקל

שאר ההלחמה די פשוטה. הכנס את החלקים אחד אחד כמו בתמונה הראשונית (למעט, שימו לב היטב לסימון הטרנזיסטור T2 שלכם!) ולאחר מכן הלחמו אותם. התחלתי בשורה המרכזית. תוכל לציין שבמקרים מסוימים הכנסתי מספר סיכות לחור אחד (למשל הקצה השני של R2 וההובלה הארוכה של הנורית), והיכן שזה לא היה אפשרי, פשוט כיפפתי את הסיכות של האלמנטים שכבר מולחמו כדי להפוך את חיבורים נדרשים.

כל השורה התחתונה (כפי שניתן לראות מלמטה) מחוברת לסיכה "G" של T1, ואנו משתמשים בסיכה של R2 (הזהרתי אותך לא לספר אותה!) כדי ליצור את החיבור הזה (לאספן T2, C1, ו- R3).

כל השורה העליונה (כפי שנראה מלמטה) מחוברת לקרקע, והסיכה של R3 משמשת לביצוע החיבור הזה. הטרמינל השני של C1, פולט של T2, וחשוב מאד הקרקע של הסוללה והובלת הארקה היציאה מחוברים לזה.

שתי התמונות האחרונות מציגות את המעגל הסופי מלמטה ומעלה. שוב, הלחמתי ב- T2 בצורה הלא נכונה, והייתי צריך לתקן זאת לאחר מעשה (לא צולמו תמונות). אם משתמשים ב- BC547 (כפי שעשיתי), זה הולך בדיוק הפוך. עם זאת, זה יהיה נכון עבור 2N3904. ובכן, במילים אחרות, רק הקפד לבדוק שוב את סיכת הטרנזיסטור לפני הלחמה!

שלב 8: השלבים האחרונים

עכשיו זה זמן טוב לבדוק את המעגל שלך

אם הכל עובד, השאר פשוט. הנחתי את המעגל בתוך מחזיק הסוללות שלי, יחד עם המתג ומגעי הסוללה. מכיוון שדאגתי מעט ממסוף הסוללות החיובי שנוגע במעגל, שמתי ביניהם מעט סרט בידוד אדום. לבסוף תיקנתי את הכבלים היוצאים בעזרת טיפת דבק חם.

זהו זה! מקווה שתוכל לעקוב אחרי הכל, ושקול לפרסם תמונות אם תעשה אחד מהמעגלים האחרים.