Litar Perlindungan Bateri NiMH 2 Sel: 8 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Sekiranya anda datang ke sini, anda mungkin tahu mengapa. Sekiranya semua yang anda ingin lihat adalah penyelesaian pantas, kemudian lompat ke kanan ke langkah 4, yang memperincikan rangkaian yang akhirnya saya gunakan. Tetapi jika anda tidak begitu yakin, sama ada anda benar-benar mahukan penyelesaian ini atau yang lain, anda ingin tahu mengenai latar belakangnya, atau anda hanya menikmati beberapa tempat menarik dalam perjalanan percubaan dan kesilapan saya, berikut adalah versi yang terperinci:

Masalah

Anda mempunyai beberapa projek elektronik yang ingin anda gunakan menggunakan bateri yang boleh dicas semula. LiPo adalah teknologi bateri du jour, tetapi bateri lithium masih membawa beberapa tabiat buruk seperti tidak mempunyai faktor bentuk standard yang siap di pasar raya, memerlukan pengecas khas (satu untuk setiap faktor bentuk), dan berkelakuan seperti ratu drama sebenar ketika dianiaya (terbakar, dan barang). Sebaliknya, NiMH boleh dicas semula tersedia dalam bentuk faktor standard dari AA hingga AAA hingga apa pun, yang bermaksud anda boleh menggunakan bateri yang sama untuk kamera digital, lampu suluh, kereta RC mainan anda, dan elektronik diy anda. Sebenarnya, anda mungkin mempunyai banyak dari mereka yang terbaring. Mereka juga kurang terkenal kerana menimbulkan masalah, kecuali, satu perkara yang sebenarnya tidak mereka sukai adalah "dibebaskan".

Masalah ini menjadi lebih parah, jika anda menggunakan "step up buck converter" untuk meningkatkan voltan input anda - katakan kepada 5V untuk menghidupkan arduino. Walaupun kereta RC anda akan bergerak lebih perlahan dan perlahan semasa bateri anda habis, penukar buck akan berusaha keras untuk mengekalkan voltan keluaran tetap, walaupun voltan masukan semakin berkurang, dan anda boleh menyedot beberapa elektron terakhir dari bateri anda, tanpa ada tanda-tanda masalah.

Oleh itu, bilakah anda mesti berhenti membuangnya?

Sel NiMH yang diisi penuh mempunyai voltan khas sekitar 1.3V (hingga 1.4V). Bagi sebahagian besar kitaran tugasnya, ia akan membekalkan sekitar 1.2V (voltan nominalnya), turun perlahan-lahan. Hampir habis, penurunan voltan akan menjadi agak curam. Cadangan yang biasa dijumpai adalah untuk menghentikan pengosongan antara 0.8V dan 1V, pada ketika itu sebahagian besar caj telah habis digunakan (dengan banyak faktor yang mempengaruhi nombor yang tepat - saya tidak akan menjelaskan lebih lanjut).

Walau bagaimanapun, jika anda benar-benar ingin menolak had, situasi yang harus anda waspada ialah menghabiskan bateri anda ke bawah 0V, pada ketika itu ia akan mengalami kerosakan serius (Amaran: Ingatlah saya membincangkan sel NiMH, di sini; untuk LiPos kekal kerosakan akan bermula lebih awal!). Bagaimana ia boleh berlaku? Nah, apabila anda mempunyai beberapa sel NiMH berturut-turut, salah satu bateri mungkin masih hampir dengan voltan nominalnya, sementara bateri lain sudah habis sepenuhnya. Sekarang voltan sel yang baik akan terus mendorong arus melalui litar anda - dan melalui sel kosong, menghabiskannya di bawah 0V. Keadaan ini lebih mudah ditangani daripada yang dilihat pada pandangan pertama: Ingat bahawa penurunan voltan menjadi jauh lebih curam menjelang akhir kitaran pelepasan. Oleh itu, walaupun terdapat perbezaan awal yang agak kecil antara sel anda boleh menyebabkan voltan yang tinggal sangat berbeza setelah habis. Sekarang masalah ini menjadi lebih jelas, semakin banyak sel yang anda masukkan secara bersiri. Untuk kes dua sel, yang dibincangkan di sini, kita masih selamat untuk melepaskan voltan total sekitar 1.3V, yang sepadan dengan satu bateri pada 0V, dan yang lain pada 1.3V, dalam keadaan terburuk. Tidak ada banyak tujuan untuk mencapai tahap rendah ini, (dan seperti yang akan kita lihat, itu bahkan sukar dicapai). Sebagai batas atas, bagaimanapun, berhenti di mana sahaja di atas 2V akan kelihatan boros (walaupun, AFAIU, bertentangan dengan bateri NiCd, pelepasan separa yang kerap tidak menimbulkan masalah pada bateri NiMH). Sebilangan besar litar yang akan saya bentangkan akan bertujuan sedikit di bawahnya, hingga sekitar 1.8V sebagai cut-off.

Mengapa tidak hanya menggunakan penyelesaian luar diri?

Kerana itu nampaknya tidak wujud! Penyelesaian berlimpah untuk jumlah sel yang lebih tinggi. Pada tiga sel NiMH anda boleh mula menggunakan litar perlindungan LiPo standard, dan di atasnya, pilihan anda hanya menjadi lebih luas. Tetapi pemotongan voltan rendah pada atau di bawah 2V? Saya sendiri tidak dapat menjumpainya.

Apa yang akan saya sampaikan

Sekarang, jangan takut, saya akan menunjukkan kepada anda dengan satu tetapi empat litar yang agak mudah untuk mencapainya (satu dalam setiap "langkah" ini), dan saya akan membincangkannya secara terperinci, jadi anda akan tahu bagaimana dan mengapa mengubahnya, sekiranya anda merasakan keperluannya. Jujur, saya tidak mengesyorkan menggunakan litar pertama saya, yang saya sertakan untuk menggambarkan idea asas. Litar 2 dan 3 berfungsi, tetapi memerlukan beberapa komponen lebih daripada Litar 4, yang akhirnya saya gunakan sendiri. Sekali lagi, jika anda sudah bosan dengan teori, teruskan ke Langkah 4.

Langkah 1: Idea Asas (Litar ini Tidak Disarankan!)

Mari mulakan dengan litar asas di atas. Saya tidak mengesyorkan menggunakannya, dan kami akan membincangkan mengapa, kemudian, tetapi sangat sesuai untuk menggambarkan idea-idea asas, dan untuk membincangkan elemen-elemen utama yang anda juga akan dapati di litar yang lebih baik, lebih lanjut dalam arahan ini. BTW, anda juga dapat melihat litar ini dalam simulasi penuh dalam simulator dalam talian yang hebat oleh Paul Falstad dan Iain Sharp. Salah satu dari sedikit yang tidak memerlukan anda mendaftar untuk menyimpan dan berkongsi karya anda. Jangan bimbang tentang garis skop di bahagian bawah, namun, saya akan menerangkan yang hampir di akhir "langkah" ini.

Baiklah, jadi untuk melindungi bateri daripada terkuras terlalu jauh, anda memerlukan a) cara untuk memutuskan beban, dan b) cara untuk mengesan kapan tiba masanya untuk melakukannya, iaitu ketika voltan telah turun terlalu jauh.

Bagaimana menghidupkan dan mematikan beban (T1, R1)?

Bermula dengan yang pertama, penyelesaian yang paling jelas adalah dengan menggunakan transistor (T1). Tetapi jenis mana yang boleh dipilih? Sifat penting transistor tersebut adalah:

1. Ia mesti bertolak ansur dengan arus yang mencukupi untuk aplikasi anda. Sekiranya anda mahukan perlindungan umum, anda mungkin mahu menyokong sekurang-kurangnya 500mA, dan ke atas.
2. Ia harus memberikan rintangan yang sangat rendah semasa dihidupkan, agar tidak mencuri terlalu banyak voltan / kuasa dari voltan bekalan anda yang sudah rendah.
3. Ia mesti ditukar dengan voltan yang anda miliki, iaitu sesuatu yang sedikit di bawah 2V.

Titik 3 di atas nampaknya menunjukkan transistor BJT ("klasik"), tetapi ada dilema sederhana yang berkaitan dengan itu: Semasa meletakkan beban di sisi pemancar, sehingga arus-dasar akan tersedia untuk beban, anda akan menurunkan voltan yang ada dengan berkesan dengan penurunan "Base-Emitter voltage". Biasanya, sekitar 0.6V. Harus banyak, apabila bercakap mengenai jumlah bekalan 2V. Sebaliknya, ketika meletakkan beban di sisi pemungut, anda akan "membuang" apa sahaja arus yang melalui pangkalan. Itu tidak banyak masalah dalam kebanyakan kes penggunaan, kerana arus-arus akan berada pada urutan ke-100 dari arus pemungut (bergantung pada jenis transistor), hanya. Tetapi ketika merancang untuk beban yang tidak diketahui atau berubah, itu bermaksud membuang 1% dari beban maksimum yang anda jangkakan, secara kekal. Tidak begitu hebat.

Oleh itu, dengan mempertimbangkan transistor MOSFET, ini unggul pada titik 1 dan 2 di atas, tetapi kebanyakan jenis memerlukan voltan gerbang lebih daripada 2V untuk dihidupkan sepenuhnya. Perhatikan, bahawa "voltan ambang" (V-GS- (th)) sedikit di bawah 2V tidak mencukupi. Anda mahu transistor berada jauh di kawasan pada 2V. Nasib baik ada beberapa jenis yang sesuai, dengan voltan gerbang terendah yang biasanya terdapat pada M-POS saluran P (setara FET transistor PNP). Dan tetap jenis pilihan anda akan sangat terhad, dan saya minta maaf kerana terpaksa memberikannya kepada anda, satu-satunya jenis yang sesuai yang saya dapati ialah semua bungkusan SMD. Untuk membantu anda mengatasi kejutan itu, lihat lembar data untuk IRLML6401, dan beritahu saya bahawa anda tidak terkesan dengan spesifikasi tersebut! IRLML6401 juga merupakan jenis yang sangat banyak tersedia pada saat penulisan ini, dan tidak boleh membuat anda kembali lebih dari 20 sen sekeping (kurang ketika membeli dalam jumlah atau dari China). Oleh itu, anda pasti mampu menggoreng sebilangan daripadanya - walaupun semua saya selamat walaupun pada hakikatnya saya seorang pemula di SMD solder. Pada 1.8V di pintu, ia mempunyai rintangan 0.125 Ohms. Cukup baik untuk memandu dalam lingkungan 500mA, tanpa terlalu panas (dan lebih tinggi, dengan pendingin yang sesuai).

Baiklah, jadi IRLML6401 adalah yang akan kita gunakan untuk T1 dalam ini, dan semua litar berikut. R1 hanya ada untuk menaikkan voltan pintu secara lalai (sepadan dengan beban yang terputus; ingat bahawa ini adalah saluran P FET).

Apa lagi yang kita perlukan?

Bagaimana mengesan voltan bateri rendah?

Untuk mencapai pemotongan voltan yang paling banyak ditentukan, kami menyalahgunakan LED merah sebagai rujukan voltan - relatif - tajam sekitar 1.4V. Sekiranya anda memiliki diod Zener dengan voltan yang sesuai, itu akan menjadi jauh lebih baik, tetapi LED masih nampaknya memberikan rujukan voltan yang lebih stabil daripada dua diod silikon biasa secara bersiri. R2 dan R3 berfungsi untuk) menghadkan arus yang melalui LED (perhatikan bahawa kita tidak mahu menghasilkan cahaya yang dapat dilihat), dan b) menurunkan voltan di dasar T2 sedikit lebih jauh. Anda boleh mengganti R2 dan R3 dengan potensiometer untuk voltan pemotongan yang agak laras. Sekarang, jika voltan yang tiba di dasar T2 adalah sekitar 0.5V atau lebih tinggi (cukup untuk mengatasi penurunan voltan pemancar asas T2), T2 akan mula melakukan, menarik pintu T1 ke rendah, dan dengan itu menghubungkan beban. BTW, T2 dapat dianggap sebagai varietas kebun anda: apa pun transistor NPN isyarat kecil yang berlaku berlama-lama di kotak alat anda, walaupun penguatan tinggi (hFe) akan lebih disukai.

Anda mungkin tertanya-tanya mengapa kita memerlukan T2 sama sekali, dan jangan hanya menghubungkan rujukan voltan sementara antara tanah dan pin pintu T1. Sebabnya, ini sangat mustahak: Kita mahu pergantian antara dan mematikan secepat mungkin, kerana kita ingin mengelakkan T1 berada dalam keadaan "setengah aktif" untuk jangka masa yang lama. Semasa separuh aktif, T1 akan bertindak sebagai perintang, yang bermaksud voltan akan turun antara sumber dan longkang, tetapi arus masih mengalir, dan ini bermaksud T1 akan menjadi panas. Berapa banyak yang akan panas bergantung pada impedans beban. Jika - sebagai contoh, ia adalah 200 Ohms, pada 2V, 10mA akan mengalir, sementara T1 dihidupkan sepenuhnya. Sekarang keadaan terburuk adalah ketahanan T1 untuk menandingi 200 Ohm ini, yang bermaksud 1V akan jatuh di atas T1, arus akan turun ke 5mA, dan kuasa 5mW harus dihapuskan. Cukup adil. Tetapi untuk muatan 2 Ohm, T1 harus menghilangkan 500mW, dan itu banyak untuk peranti kecil seperti itu. (Ini sebenarnya sesuai dengan spesifikasi untuk IRLML6401, tetapi hanya dengan pendingin yang sesuai, dan semoga berjaya merancangnya). Dalam konteks ini, ingatlah bahawa jika penukar voltan naik disambungkan sebagai beban utama, ia akan meningkatkan arus input sebagai tindak balas terhadap voltan input yang jatuh, sehingga melipatgandakan masalah terma kita.

Pesan pulang: Kami mahu peralihan antara hidup dan mati secepat mungkin. Itulah maksud T2: Menjadikan peralihan lebih tajam. Tetapi adakah T2 cukup baik?

Mengapa litar ini tidak memotongnya

Mari kita lihat garis osiloskop yang ditunjukkan di bahagian bawah simulasi Litar 1. Anda mungkin menyedari bahawa saya meletakkan penjana segitiga dari 0 hingga 2,8 V, di tempat bateri kami. Ini hanyalah cara mudah untuk membayangkan apa yang berlaku semasa voltan bateri (garis hijau atas) berubah. Seperti yang ditunjukkan oleh garis kuning, hampir tidak ada arus yang mengalir semasa voltan berada di bawah sekitar 1.9V. Baik. Kawasan peralihan antara sekitar 1.93V dan 1.9V kelihatan curam pada pandangan pertama, tetapi memandangkan kita bercakap mengenai bateri yang perlahan-lahan habis, itu.3V masih sesuai dengan banyak masa yang dihabiskan dalam keadaan peralihan antara sepenuhnya dan mati sepenuhnya. (Garis hijau di bahagian bawah menunjukkan voltan di pintu T1).

Namun, yang lebih buruk lagi mengenai litar ini, ialah apabila terputus, walaupun sedikit pemulihan voltan bateri akan mendorong litar kembali ke keadaan separuh aktif. Memandangkan voltan bateri cenderung pulih, sedikit, apabila beban terputus, ini bermaksud litar kita akan berlama-lama dalam keadaan peralihan untuk waktu yang lama (di mana litar beban juga akan kekal dalam keadaan separuh putus, berpotensi menghantar Arduino melalui ratusan kitaran reboot, misalnya).

Mesej pulang kedua: Kami tidak mahu beban disambungkan terlalu cepat apabila bateri pulih.

Mari beralih ke Langkah 2 untuk mencari jalan untuk mencapainya.

Langkah 2: Menambah Histeresis

Oleh kerana ini adalah litar, anda mungkin mahu membina, saya akan memberikan senarai bahagian untuk bahagian-bahagian yang tidak jelas dari skema:

• T1: IRLML6401. Lihat "Langkah 1" untuk perbincangan, mengapa.
• T2: Sebarang transistor NPN isyarat kecil biasa. Saya menggunakan BC547 semasa menguji litar ini. Sebarang jenis biasa seperti 2N2222, 2N3904 juga harus dilakukan.
• T3: Sebarang transistor PNP isyarat kecil biasa. Saya menggunakan BC327 (tidak mempunyai BC548). Sekali lagi gunakan jenis mana yang paling sesuai untuk anda.
• C1: Jenis tidak begitu penting, seramik murah akan berjaya.
• LED adalah jenis merah standard 5mm. Warna penting, walaupun LED tidak akan menyala dengan jelas: Tujuannya adalah untuk menjatuhkan voltan tertentu. Sekiranya anda mempunyai diod Zener antara voltan 1V dan 1.4V Zener, gunakan sebaliknya (disambungkan dalam polaritas terbalik).
• R2 dan R3 dapat diganti dengan potensiometer 100k, untuk penyesuaian voltan pemotongan.
• "Lampu" hanya mewakili beban anda.
• Nilai perintang boleh diambil dari skema. Walau bagaimanapun, nilai yang tepat tidak begitu penting. Perintang tidak semestinya tepat dan juga tidak mempunyai penarafan daya yang ketara.

Apa kelebihan litar ini berbanding Litar 1?

Lihat garis skop di bawah skema (atau jalankan simulasi sendiri). Sekali lagi, garis hijau atas sesuai dengan voltan bateri (di sini diambil dari penjana segitiga untuk kemudahan). Garisan kuning sepadan dengan arus yang mengalir. Garis hijau yang lebih rendah menunjukkan voltan di pintu T1.

Membandingkannya dengan garis skop untuk Litar 1, anda akan perhatikan bahawa peralihan antara hidup dan mati jauh lebih tajam. Ini jelas sekali apabila melihat voltan gerbang T1 di bahagian bawah. Cara untuk mewujudkannya adalah dengan menambahkan gelung maklum balas positif ke T2, melalui T3 yang baru ditambahkan. Tetapi ada satu lagi perbezaan penting (walaupun anda memerlukan mata elang untuk melihatnya): Walaupun litar baru akan memotong beban sekitar 1.88V, ia tidak akan (menyambung semula) beban sehingga voltan naik ke atas 1.94V. Harta ini disebut "histeresis" adalah produk sampingan lain dari gelung maklum balas tambahan. Walaupun T3 dihidupkan, ia akan menyediakan asas T2 dengan bias positif tambahan, sehingga menurunkan ambang pemotongan. Namun, sementara T3 sudah dimatikan, ambang untuk menghidupkan kembali tidak akan diturunkan dengan cara yang sama. Akibat praktikalnya ialah litar tidak akan berubah-ubah antara hidup dan mati, kerana voltan bateri turun (dengan beban disambungkan), kemudian pulih sedikit (dengan beban terputus), kemudian turun … Baik! Jumlah histeresis yang tepat dikendalikan oleh R4, dengan nilai yang lebih rendah memberikan jurang yang lebih besar antara ambang on dan off.

BTW, penggunaan kuasa litar ini semasa dimatikan adalah sekitar 3 microAmps (jauh di bawah kadar pelepasan diri), dan overhead ketika dihidupkan adalah sekitar 30 microAmps.

Jadi apa maksud C1?

Baiklah, C1 adalah pilihan sepenuhnya, tetapi saya agak bangga dengan idea itu: Apa yang berlaku apabila anda memutuskan bateri secara manual semasa hampir habis, katakan pada 1.92V? Semasa menyambungkannya, mereka tidak akan cukup kuat untuk mengaktifkan semula rangkaian, walaupun mereka masih baik untuk rangkaian lain semasa berada di litar larian. C1 akan mengurusnya: Sekiranya voltan naik, tiba-tiba (bateri disambungkan semula), arus kecil akan mengalir dari C1 (melewati LED), dan mengakibatkan pengaktifan sekejap. Sekiranya voltan yang disambungkan melebihi ambang pemotongan, gelung maklum balas akan mengekalkannya. Sekiranya berada di bawah ambang pemotongan, litar akan mati dengan cepat sekali lagi.

Kursus: Mengapa tidak menggunakan MAX713L untuk pengesanan voltan rendah?

Anda mungkin tertanya-tanya, jika ini banyak bahagian yang sangat diperlukan. Tidak ada sesuatu yang siap dibuat? MAX813L nampaknya sesuai untuk saya. Ia cukup murah, dan semestinya cukup baik untuk menggantikan T2, T3, LED, dan R1. Namun, ketika saya mengetahui dengan cara yang sukar, pin "PFI" MAX813L (input pengesanan kegagalan kuasa) mempunyai impedans yang cukup rendah. Sekiranya saya menggunakan pembahagi voltan di atas sekitar 1k untuk memberi makan PFI, peralihan antara hidup dan mati pada "PFO" akan mula membentang beberapa puluhan volt. Nah, 1k sepadan dengan arus malar 2mA semasa terputus - sangat dilarang, dan hampir seribu kali lebih banyak daripada yang diperlukan oleh litar ini. Selain pin PFO tidak akan berpusing antara tanah dan julat voltan bekalan penuh, jadi dengan ruang kepala kecil yang kita miliki untuk menggerakkan transistor kuasa kita (T1), kita juga harus memasukkan semula transistor NPN tambahan.

Langkah 3: Variasi

Banyak variasi yang mungkin berlaku pada tema gelung maklum balas positif yang kami perkenalkan dalam Langkah 2 / Litar 2. Yang ditunjukkan di sini berbeza dengan yang sebelumnya apabila ia sekali mati, ia tidak akan mengaktifkan semula voltan bateri yang meningkat dengan sendirinya. Sebaik sahaja ambang pemotongan telah dicapai, anda perlu (menukar bateri, dan) menekan butang tekan pilihan (S2) untuk memulakannya sekali lagi. Untuk ukuran yang baik, saya memasukkan butang tekan kedua untuk mematikan litar, secara manual. Jurang kecil dalam skop garis pertunjukan adalah ketika saya menghidupkan, mematikan, menyalakan litar untuk tujuan demonstrasi. Pemotongan voltan rendah berlaku secara automatik, tentu saja. Cubalah dalam simulasi, jika saya tidak melakukan pekerjaan yang baik dengan menggambarkannya.

Kini kelebihan variasi ini adalah bahawa ia memberikan pemotongan paling tajam, dari litar yang dipertimbangkan setakat ini (tepat pada tahap 1.82V dalam simulasi; dalam praktiknya tahap titik pemotongan akan bergantung pada bahagian yang digunakan, dan boleh berubah mengikut suhu atau faktor lain, tetapi akan sangat tajam). Ia juga mengurangkan penggunaan kuasa sementara menjadi 18nA kecil.

Secara teknikal muslihat untuk mewujudkannya adalah memindahkan rangkaian rujukan voltan (LED, R2 dan R3) dari terus dihubungkan ke bateri ke yang disambungkan selepas T2, sehingga ia akan dimatikan bersama dengan T2. Ini membantu dengan titik pemotongan yang tajam, kerana setelah T2 mulai mati sedikit, voltan yang tersedia untuk rangkaian rujukan juga akan mulai turun, menyebabkan gelung maklum balas yang cepat dari sepenuhnya hingga mati sepenuhnya.

Menyingkirkan butang (jika anda mahu)

Sudah tentu, jika anda tidak suka menekan butang, keluarkan butang, tetapi sambungkan kapasitor 1nF, dan perintang Ohm 10M (nilai tepat tidak penting, tetapi mestilah sekurang-kurangnya tiga atau empat kali lebih banyak daripada R1) selari dari pintu T1 ke tanah (di mana S2 berada). Sekarang, apabila anda memasukkan bateri segar, pintu T1 akan ditarik rendah sebentar (sehingga C1 dicas), dan litar dihidupkan secara automatik.

Senarai bahagian

Oleh kerana ini adalah litar lain yang mungkin anda mahu bina: Bahagiannya sama seperti yang digunakan untuk Litar 2 (simpan untuk nilai perintang yang berbeza seperti yang dapat dilihat dari skema). Yang penting, T1 masih IRLML6401, sementara T2 dan T3 masing-masing adalah transistor NPN dan PNP isyarat kecil generik.

Langkah 4: Memudahkan

Litar 2 dan 3 baik-baik saja, jika anda bertanya kepada saya, tetapi saya tertanya-tanya, adakah saya boleh membuat bahagian yang lebih sedikit. Secara konseptual, gelung umpan balik yang memandu Litar 2 dan 3 hanya memerlukan dua transistor (T2 dan T3 di dalamnya), tetapi mereka juga mempunyai T1, secara berasingan, untuk mengawal beban. Bolehkah T1 digunakan sebagai sebahagian daripada gelung maklum balas?

Ya, dengan beberapa implikasi menarik: Walaupun semasa, T1 akan mempunyai rintangan yang rendah, tetapi tidak sifar. Oleh itu, voltan turun melintasi T1, lebih banyak untuk arus yang lebih tinggi. Dengan asas T2 dihubungkan selepas T1, penurunan voltan mempengaruhi operasi litar. Untuk satu perkara, beban yang lebih tinggi bermaksud voltan pemotongan yang lebih tinggi. Menurut simulasi (CATATAN: untuk pengujian yang lebih mudah, saya menukar C1 untuk butang tekan, di sini), untuk beban 4 Ohms, pemotongan pada 1.95V, untuk 8 Ohms pada 1.8V, untuk 32 Ohm pada 1.66V, dan untuk 1k Ohm pada 1.58V. Di luar itu tidak banyak berubah. (Nilai kehidupan sebenar akan berbeza dari simulator bergantung pada spesimen T1 anda, coraknya akan serupa). Kesemua pemotongan tersebut berada dalam had selamat (lihat pengenalan), tetapi diakui, ini tidak sesuai. Bateri NiMH (dan penuaan khususnya) akan menunjukkan penurunan voltan yang lebih cepat untuk pengosongan cepat, dan idealnya, untuk kadar pelepasan yang tinggi, pemotongan voltan harus lebih rendah, bukan lebih tinggi. Namun, dengan cara yang sama, litar ini memberikan perlindungan litar pintas yang berkesan.

Pembaca yang berhati-hati juga akan memperhatikan bahawa potongan yang ditunjukkan dalam garis skop kelihatan sangat cetek, berbanding dengan Litar 1. Walau bagaimanapun, ini tidak perlu dibimbangkan. Memang betul bahawa litar akan mengambil masa 1/10 saat untuk mematikan sepenuhnya, namun titik voltan, di mana penutupan berlaku, masih ditentukan dengan tegas (dalam simulasi anda perlu menukar DC berterusan sumber, bukannya penjana segitiga untuk melihat ini). Ciri masa disebabkan oleh C1 dan yang diinginkan: Ia melindungi dari penutupan diri pramatang sekiranya beban (fikir: penukar langkah-langkah) menarik lonjakan arus pendek, dan bukannya arus yang tetap. BTW, tujuan kedua C1 (dan R3, perintang yang diperlukan untuk melepaskan C1) adalah menghidupkan semula litar, secara automatik, setiap kali bateri terputus / disambungkan semula.

Senarai bahagian

Bahagian yang diperlukan sekali lagi sama seperti litar sebelumnya. Khususnya:

• T1 adalah IRLML6401 - lihat Langkah 1 untuk perbincangan mengenai (kekurangan) alternatif
• T2 adalah NPN isyarat kecil generik
• C1 adalah seramik yang murah
• Perintangnya juga murah. Ketepatan, dan toleransi daya tidak diperlukan, dan nilai-nilai yang diberikan dalam skema kebanyakannya berorientasi kasar. Jangan risau menukar nilai yang serupa.

Litar mana yang terbaik untuk saya?

Sekali lagi, saya menasihatkan agar tidak membina Litar 1. Antara Litar 2 dan 3, saya condong ke arah yang terakhir. Walau bagaimanapun, jika anda menjangkakan turun naik voltan bateri yang lebih besar (mis. Kerana bateri semakin sejuk), anda mungkin lebih suka menghidupkan semula automatik berdasarkan histeresis berbanding pemulangan semula litar secara manual. Litar 4 bagus kerana ia menggunakan bahagian yang lebih sedikit, dan menawarkan perlindungan litar pintas, tetapi jika anda bimbang akan memotong pada voltan yang sangat spesifik, litar ini tidak sesuai untuk anda.

Dalam langkah-langkah berikut, saya akan membimbing anda untuk membina Litar 4. Jika anda membina salah satu Litar lain, pertimbangkan untuk berkongsi beberapa foto.

Langkah 5: Mari Mula Membina (Litar 4)

Baiklah, jadi kami akan membina Litar 4. Selain bahagian elektronik yang disenaraikan pada langkah sebelumnya, anda akan memerlukan:

• Pemegang bateri 2 sel (milik saya adalah pemegang AA yang dicabut dari hiasan Krismas)
• Beberapa papan wangi
• Sepasang pinset yang baik untuk mengendalikan IRLML6401
• Pemotong sisi (kecil)
• Pateri dan kawat pematerian

Persediaan

Pemegang bateri saya dilengkapi dengan suis, dan - dengan senang - sedikit ruang kepala kosong yang nampaknya sempurna untuk meletakkan litar kami. Terdapat pin untuk memegang skru (pilihan) di sana, dan saya memotongnya menggunakan pemotong sisi. kenalan dan kabel hanya dimasukkan dengan longgar. Saya mengeluarkannya untuk akses yang lebih mudah, memotong wayar dan mengeluarkan penebat di hujungnya.

Saya kemudian meletakkan bahagian elektronik secara longgar dalam sekeping papan wangi, untuk mengetahui berapa banyak tempat yang akan diambilnya. Secara kasar, baris bawah akan menjadi tanah, baris tengah memegang elemen pengesan voltan, dan baris atas mempunyai sambungan ke pintu T1. Saya terpaksa mengemas bahagiannya dengan cukup padat agar semuanya sesuai di tempat yang diperlukan. IRLML6401 belum diletakkan. Oleh kerana pinout, ia harus menuju ke bawah di papan wangi. (PERHATIKAN bahawa saya secara tidak sengaja meletakkan T2 - BC547 - jalan yang salah! Jangan mengikutinya secara membabi buta, periksa semula pin transistor yang anda gunakan - semuanya berbeza.) Seterusnya, saya menggunakan pemotong sisi untuk memotong papan wangi dengan ukuran yang diperlukan.

Langkah 6: Memateri - Bahagian Yang Sulit Pertama

Keluarkan sebahagian besar komponen, tetapi masukkan satu plumbum R1, bersama dengan plumbum positif dari bateri (dalam kes saya dari suis bateri) di barisan tengah, terus ke satu sisi. Solder hanya satu lubang, jangan jepit pin. Pin R1 yang lain menuju ke baris bawah (seperti yang dilihat dari bawah), satu memegang ke kiri. Betulkan papan wangi secara mendatar, dengan bahagian bawah ke atas.

Ok, seterusnya IRLML6401. Selain kecil, bahagian ini sensitif terhadap pelepasan elektrostatik. Selalunya tidak ada perkara buruk yang akan berlaku, walaupun anda mengendalikan bahagian tersebut tanpa langkah berjaga-jaga. Tetapi ada kemungkinan sebenarnya anda akan merosakkan atau memusnahkannya tanpa menyedarinya, jadi mari cuba berhati-hati. Pertama, cuba jangan memakai plastik atau bulu semasa melakukan ini. Juga, jika anda tidak mempunyai gelang antistatik, sekarang adalah masa untuk menyentuh sesuatu yang dibumikan (mungkin radiator, atau beberapa paip), baik dengan tangan anda, dan besi pematerian anda. Sekarang, ambil IRLML6401 dengan pinset anda dengan teliti, dan pindahkan ke dekat tempat terakhirnya, seperti yang ditunjukkan dalam foto. Pin "S" harus berada di sebelah pin R1 yang anda solder, pin yang lain harus berada pada dua lubang lain seperti yang ditunjukkan.

Ambil masa anda! Kesalahan dari sisi ketepatan, bukannya kelajuan, di sini. Apabila anda berpuas hati dengan penempatan itu, cairkan solder pada R1, sekali lagi, sambil dengan hati-hati menggerakkan IRLML6401 ke arahnya, dengan pinset anda, sehingga pin "S" akan terpateri. Periksa dengan teliti bahawa IRLML6401 sekarang terpaku, dan terpasang di tempat yang betul (juga: rata di papan wangi). Sekiranya anda tidak berpuas hati dengan penempatannya, cairkan solder sekali lagi, dan sesuaikan kedudukannya. Ulangi, jika perlu.

Selesai? Baik. Tarik nafas lega, kemudian pasangkan pin kedua R1 di lubang di sebelah pin "G" (di sisi bungkusan yang sama dengan pin "S"). Pastikan untuk menyambungkan kedua pin R1 dan pin "G". Jangan klip pin R1, belum!

Masukkan satu pin R2, dan output positif memimpin melalui lubang di sebelah pin "D" (yang berada di seberang pakej transistor). Selesaikan sambungan itu, sekali lagi pastikan untuk menyambungkan pin "D" dengan R2 dan plumbum output.

Akhirnya, untuk langkah yang baik, gunakan sedikit lebih banyak solder pada titik pematerian pertama (pin "S"), sekarang bahawa kedua-dua titik pematerian lain menahan transistor di tempatnya.

Perhatikan bahawa saya dengan sengaja meletakkan R1 dan R2 hampir dengan T1. Ideanya adalah bahawa ini akan berfungsi sebagai heatsink dasar untuk T1. Oleh itu, walaupun anda mempunyai lebih banyak ruang, pertimbangkan juga untuk menyimpannya dengan ketat. Dengan cara yang sama, jangan terlalu jimat mengenai jumlah pateri, di sini.

Semua baik-baik saja setakat ini? Hebat. Segalanya semakin mudah, mulai sekarang.

Langkah 7: Pematerian - Bahagian Yang Mudah

Selebihnya pematerian cukup lurus ke hadapan. Masukkan bahagian satu demi satu seperti pada gambar awal (kecuali, perhatikan pin transistor T2 anda!), Kemudian soldernya. Saya bermula dengan barisan tengah. Anda akan perhatikan bahawa dalam beberapa kes saya memasukkan beberapa pin ke dalam satu lubang (mis. Hujung R2 yang lain dan plumbum panjang LED), dan di mana ini tidak mungkin, saya hanya membengkokkan pin elemen yang sudah disolder untuk membuat sambungan yang diperlukan.

Seluruh baris bawah (seperti yang dilihat dari bawah) disambungkan ke pin "G" T1, dan kami menggunakan pin R2 (saya memberi amaran kepada anda untuk tidak memotongnya!) Untuk membuat sambungan itu (kepada pengumpul T2, C1, dan R3).

Seluruh baris atas (seperti yang dilihat dari bawah) dihubungkan ke tanah, dan pin R3 digunakan untuk membuat sambungan itu. Terminal C1 yang lain, pemancar T2, dan yang penting tanah bateri, dan plumbum ground output disambungkan ke ini.

Dua gambar terakhir menunjukkan litar terakhir dari bawah, dan di atas. Sekali lagi, saya menggunakan T2 dengan cara yang salah, dan saya harus memperbaikinya setelah fakta (tidak ada gambar yang diambil). Sekiranya menggunakan BC547 (seperti yang saya lakukan), ia berlaku sebaliknya. Itu betul untuk 2N3904. Dengan kata lain, pastikan untuk memeriksa pinout transistor sebelum menyolder!

Langkah 8: Langkah Akhir

Sekarang adalah masa yang tepat untuk menguji litar anda

Sekiranya semuanya berfungsi, selebihnya mudah. Saya meletakkan litar di dalam pemegang bateri saya, bersama dengan suis dan kenalan bateri. Oleh kerana saya agak bimbang dengan terminal bateri positif yang menyentuh litar, saya meletakkan sedikit pita penebat merah di antara. Akhirnya saya membetulkan kabel keluar dengan setitik pelekat panas.

Itu sahaja! Harap anda dapat mengikuti semuanya, dan mempertimbangkan untuk menghantar gambar, jika anda membuat salah satu litar lain.