Circuiti di protezione della batteria NiMH a 2 celle: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Se sei venuto qui, probabilmente saprai perché. Se tutto ciò che vuoi vedere è una soluzione rapida, vai direttamente al passaggio 4, che descrive in dettaglio il circuito che ho finito per usare, io stesso. Ma se non sei abbastanza sicuro, se vuoi davvero questa soluzione o qualcos'altro, sei curioso sullo sfondo, o semplicemente ti diverti a visitare alcuni punti interessanti nel mio viaggio di tentativi ed errori, ecco la versione elaborata:

Il problema

Hai qualche progetto di elettronica che vuoi alimentare utilizzando batterie ricaricabili. LiPo è la tecnologia delle batterie del giorno, ma le batterie al litio portano ancora alcune cattive abitudini come non avere un fattore di forma standard pronto per il supermercato, richiedere caricabatterie speciali (uno per ogni fattore di forma) e comportarsi come vere regine del dramma quando maltrattate (prendendo fuoco, e cose). Al contrario, le batterie ricaricabili NiMH sono disponibili in fattori di forma standard da AA a AAA a qualunque cosa, il che significa che puoi utilizzare le stesse batterie per la tua fotocamera digitale, la tua torcia, la tua auto giocattolo RC e la tua elettronica fai-da-te. In effetti, probabilmente ne hai un sacco in giro, comunque. Sono anche molto meno famosi per causare problemi, tranne per il fatto che una cosa che non gli piace davvero è essere "scaricati in profondità".

Questo problema diventa molto più grave, se si utilizza un "convertitore buck step up" per aumentare la tensione di ingresso, ad esempio 5 V per alimentare un arduino. Mentre la tua auto RC si muoverà sempre più lentamente man mano che le batterie si stanno scaricando, un convertitore buck si sforzerà di mantenere costante la tensione di uscita, anche mentre la tensione di ingresso sta diminuendo, e quindi potresti aspirare gli ultimi elettroni dalla batteria, senza alcun segno visibile di difficoltà.

Quindi quando devi smettere di scaricare?

Una cella NiMH completamente carica ha una tensione tipica di circa 1,3 V (fino a 1,4 V). Per la maggior parte del suo ciclo di lavoro, fornirà circa 1,2 V (la sua tensione nominale), scendendo lentamente. Vicino all'esaurimento, la caduta di tensione diventerà piuttosto ripida. La raccomandazione comunemente trovata è di smettere di scaricare da qualche parte tra 0,8 V e 1 V, a quel punto la maggior parte della carica sarà stata comunque esaurita (con molti fattori che influenzano i numeri esatti - non entrerò più nei dettagli).

Tuttavia, se vuoi davvero spingere i limiti, la situazione di cui dovresti stare attento è scaricare la batteria al di sotto di 0 V, a quel punto subirà gravi danni (Attenzione: ricorda che sto parlando di celle NiMH, qui; per LiPos permanente i danni inizieranno molto prima!). Come può accadere? Bene, quando hai più celle NiMH in fila, una delle batterie potrebbe essere ancora vicina alla sua tensione nominale, mentre un'altra è già completamente scarica. Ora la tensione della cella buona continuerà a spingere una corrente attraverso il circuito e attraverso la cella vuota, portandola al di sotto di 0V. Questa situazione è più facile da affrontare di quanto possa sembrare a prima vista: ricorda che la caduta di tensione diventa molto più ripida verso la fine del ciclo di scarica. Pertanto, anche alcune differenze iniziali relativamente minori tra le celle possono portare a tensioni rimanenti molto diverse dopo la scarica. Ora questo problema diventa più pronunciato, più celle metti in serie. Per il caso di due celle, discusso, qui, saremmo comunque relativamente sicuri di scaricare a una tensione totale di circa 1.3V, che corrisponderebbe a una batteria a 0V, e l'altra a 1.3V, nel peggiore dei casi. Non ha molto senso andare così in basso, tuttavia (e come vedremo, sarebbe persino difficile da raggiungere). Come limite superiore, tuttavia, fermarsi ovunque sopra i 2V sembrerebbe uno spreco (sebbene, AFAIU, contrariamente alle batterie NiCd, frequenti scariche parziali non rappresentino un problema per le batterie NiMH). La maggior parte dei circuiti che presenterò mirerà leggermente al di sotto, a circa 1,8 V come cut-off.

Perché non utilizzare semplicemente una soluzione off-the-self?

Perché questo non sembra esistere! Le soluzioni sono abbondanti per un numero di cellule più elevato. Con tre celle NiMH puoi iniziare a utilizzare i circuiti di protezione LiPo standard e, oltre a ciò, le tue opzioni diventano solo più ampie. Ma un'interruzione di bassa tensione pari o inferiore a 2V? Io per primo non sono riuscito a trovarne uno.

Cosa sto per presentare

Ora, non temere, ti presenterò non uno ma quattro circuiti relativamente facili per ottenere proprio questo (uno in ogni "passo" di questo istruibile), e li discuterò in dettaglio, così saprai come e perché modificarli, qualora ne sentissi la necessità. Beh, ad essere onesti, non consiglio di utilizzare il mio primo circuito, che sto semplicemente includendo per illustrare l'idea di base. I circuiti 2 e 3 funzionano, ma richiedono alcuni componenti in più rispetto al circuito 4, che ho finito per usare io stesso. Ancora una volta, se sei stufo della teoria, vai al passaggio 4.

Passaggio 1: l'idea di base (questo circuito non è consigliato!)

Iniziamo con il circuito di base sopra. Non consiglio di usarlo, e discuteremo perché, più avanti, ma è perfetto per illustrare le idee di base e per discutere gli elementi principali che troverai anche nei circuiti migliori, più in basso in questo tutorial. A proposito, puoi anche visualizzare questo circuito in una simulazione completa nel fantastico simulatore online di Paul Falstad e Iain Sharp. Uno dei pochi che non richiede la registrazione per salvare e condividere il proprio lavoro. Non preoccuparti per le linee dell'oscilloscopio in basso, tuttavia, ti spiegherò quelle verso la fine di questo "passo".

Ok, quindi per proteggere le batterie dall'esaurimento eccessivo, è necessario a) un modo per scollegare il carico eb) un modo per rilevare quando è il momento di farlo, ad esempio quando la tensione è scesa troppo.

Come accendere e spegnere il carico (T1, R1)?

Partendo dal primo, la soluzione più ovvia sarà quella di utilizzare un transistor (T1). Ma quale tipo scegliere? Le proprietà importanti di quel transistor sono:

1. Dovrebbe tollerare abbastanza corrente per la tua applicazione. Se desideri una protezione generica, probabilmente vorrai supportare almeno 500 mA e oltre.
2. Dovrebbe fornire una resistenza molto bassa mentre è acceso, in modo da non rubare troppa tensione / potenza dalla tua tensione di alimentazione già bassa.
3. Dovrebbe essere commutabile con la tensione che hai, cioè qualcosa di leggermente inferiore a 2V.

Il punto 3, sopra sembrerebbe suggerire un transistor BJT ("classico"), ma c'è un semplice dilemma associato a questo: quando si mette il carico sul lato dell'emettitore, in modo tale che la corrente di base sia disponibile per il carico, abbasserai effettivamente la tensione disponibile della "caduta di tensione Base-Emitter". In genere, si tratta di circa 0,6 V. Proibitivamente molto, quando si parla di alimentazione totale a 2V. Al contrario, quando si posiziona il carico sul lato del collettore, si "sprecherà" la corrente che passa attraverso la base. Non è un grosso problema nella maggior parte dei casi d'uso, poiché la corrente di base sarà solo dell'ordine di un centesimo della corrente di collettore (a seconda del tipo di transistor). Ma quando si progetta per un carico sconosciuto o variabile, ciò significa sprecare l'1% del carico massimo previsto, in modo permanente. Non così eccezionale.

Quindi, considerando i transistor MOSFET, invece, questi eccellono sui punti 1 e 2, sopra, ma la maggior parte dei tipi richiede una tensione di gate notevolmente superiore a 2 V per accendersi completamente. Si noti che una "tensione di soglia" (V-GS-(th)) leggermente inferiore a 2V non è sufficiente. Vuoi che il transistor sia lontano nella regione attiva a 2V. Fortunatamente sono disponibili alcuni tipi adatti, con le tensioni di gate più basse che si trovano tipicamente nei MOSFET a canale P (l'equivalente FET di un transistor PNP). E ancora la tua scelta di tipi sarà severamente limitata, e mi dispiace doverlo dire a te, gli unici tipi adatti che ho trovato sono tutti confezionati SMD. Per aiutarti a superare quello shock, dai un'occhiata alla scheda tecnica per IRLML6401, e dimmi che non sei impressionato da quelle specifiche! L'IRMLL6401 è anche un tipo che è molto ampiamente disponibile al momento della stesura di questo articolo e non dovrebbe costare più di circa 20 centesimi al pezzo (meno quando si acquista in volume o dalla Cina). Quindi puoi certamente permetterti di friggerne alcuni, anche se tutti i miei sono sopravvissuti nonostante io sia un principiante nella saldatura SMD. A 1,8V al gate ha una resistenza di 0,125 Ohm. Abbastanza buono da guidare nell'ordine di 500 mA, senza surriscaldamento (e oltre, con un dissipatore di calore appropriato).

Bene, quindi IRLML6401 è quello che useremo per T1 in questo e in tutti i seguenti circuiti. R1 è semplicemente lì per aumentare la tensione di gate per impostazione predefinita (corrispondente a un carico scollegato; ricorda che questo è un FET del canale P).

Cos'altro ci serve?

Come rilevare una bassa tensione della batteria?

Per ottenere un taglio di tensione per lo più definito, utilizziamo impropriamente un LED rosso come riferimento di tensione - relativamente - nitido di circa 1,4 V. Se possiedi un diodo Zener di una tensione adeguata, sarebbe molto meglio, ma un LED sembra comunque fornire un riferimento di tensione più stabile rispetto a due normali diodi al silicio in serie. R2 e R3 servono a a) limitare la corrente che attraversa il LED (notare che non vogliamo produrre alcuna luce percettibile), e b) abbassare un po' di più la tensione alla base di T2. Potresti sostituire R2 e R3 con un potenziometro per una tensione di interruzione in qualche modo regolabile. Ora, se la tensione che arriva alla base di T2 è di circa 0,5V o superiore (sufficiente a superare la caduta di tensione base-emettitore di T2), T2 inizierà a condurre, abbassando il gate di T1 e collegando così il carico. A proposito, si può presumere che T2 sia la tua varietà da giardino: qualunque piccolo segnale di transistor NPN capita di indugiare nella tua cassetta degli attrezzi, anche se sarà preferibile un'elevata amplificazione (hFe).

Potresti chiederti perché abbiamo bisogno di T2 e non colleghiamo semplicemente il nostro riferimento di tensione improvvisato tra la terra e il pin del gate di T1. Bene, la ragione di ciò è piuttosto importante: vogliamo un passaggio tra l'accensione e lo spegnimento il più rapido possibile, perché vogliamo evitare che T1 rimanga in uno stato "mezzo acceso" per un lungo periodo di tempo. Mentre è a metà, T1 fungerà da resistore, il che significa che la tensione diminuirà tra source e drain, ma la corrente continua a fluire e questo significa che T1 si surriscalda. Quanto riscalderà dipende dall'impedenza del carico. Se, ad esempio, è 200 Ohm, allora, a 2 V, scorreranno 10 mA, mentre T1 è completamente acceso. Ora lo stato peggiore è che la resistenza di T1 corrisponda a questi 200 Ohm, il che significa che 1 V cadrà su T1, la corrente scenderà a 5 mA e 5 mW di potenza dovranno essere dissipati. Abbastanza giusto. Ma per un carico di 2 Ohm, T1 dovrà dissipare 500 mW, e questo è molto per un dispositivo così piccolo. (In realtà è all'interno delle specifiche per IRLML6401, ma solo con un dissipatore di calore appropriato e buona fortuna per la progettazione). In questo contesto, tieni presente che se un convertitore di tensione step-up è collegato come carico primario, aumenterà la corrente di ingresso in risposta alla caduta della tensione di ingresso, moltiplicando così i nostri problemi termici.

Messaggio da portare a casa: vogliamo che la transizione tra accensione e spegnimento sia il più nitida possibile. Questo è ciò che riguarda T2: rendere la transizione più nitida. Ma T2 è abbastanza buono?

Perché questo circuito non lo taglia?

Diamo un'occhiata alle linee dell'oscilloscopio mostrate nella parte inferiore della simulazione del Circuito 1. Avrai notato che ho posizionato un generatore a triangolo da 0 a 2,8 V, al posto delle nostre batterie. Questo è solo un modo conveniente per immaginare cosa succede quando la tensione della batteria (linea verde superiore) cambia. Come mostrato dalla linea gialla, praticamente non scorre corrente mentre la tensione è inferiore a circa 1,9 V. Bene. L'area di transizione tra circa 1.93V e 1.9V sembra ripida a prima vista, ma considerando che stiamo parlando di una batteria che si scarica lentamente, quei.3V corrispondono ancora a molto tempo trascorso in uno stato di transizione tra completamente acceso e completamente spento. (La linea verde in basso mostra la tensione al gate di T1).

Tuttavia, ciò che è ancora peggio di questo circuito, è che una volta interrotto, anche un leggero ripristino della tensione della batteria riporterà il circuito in uno stato semi-acceso. Considerando che la tensione della batteria tende a recuperare, leggermente, quando un carico viene interrotto, questo significa che il nostro circuito si attarderà nello stato di transizione per un lungo periodo (durante il quale anche il circuito di carico rimarrà in uno stato semirotto, inviando potenzialmente un Arduino attraverso centinaia di cicli di riavvio, per esempio).

Secondo messaggio da portare a casa: non vogliamo che il carico venga ricollegato troppo presto, quando la batteria si ripristina.

Passiamo al passaggio 2 per trovare un modo per farlo.

Passaggio 2: aggiunta dell'isteresi

Poiché questo è un circuito, potresti effettivamente voler costruire, fornirò un elenco di parti per quelle parti che non sono evidenti dallo schema:

• T1: IRLML6401. Vedere "Fase 1" per una discussione, perché.
• T2: qualsiasi transistor NPN di piccolo segnale comune. Ho usato BC547 durante il test di questo circuito. Qualsiasi tipo comune come 2N2222, 2N3904 dovrebbe andare altrettanto bene.
• T3: qualsiasi transistor PNP a piccolo segnale comune. Ho usato BC327 (non avevo BC548). Usa di nuovo il tipo comune che ti è più conveniente.
• C1: Il tipo non ha molta importanza, la ceramica economica andrà bene.
• Il LED è di tipo rosso standard da 5 mm. Il colore è importante, anche se il LED non si accenderà mai in modo visibile: lo scopo è far cadere una tensione specifica. Se possiedi un diodo Zener tra 1V e 1,4V di tensione Zener, usa quello, invece (collegato in polarità inversa).
• R2 e R3 potrebbero essere sostituiti da un potenziometro da 100k, per la regolazione fine della tensione di taglio.
• La "lampada" rappresenta semplicemente il tuo carico.
• I valori dei resistori possono essere presi dallo schema. Tuttavia, i valori esatti non sono molto importanti. I resistori non devono essere né precisi né devono avere una potenza nominale significativa.

Qual è il vantaggio di questo circuito rispetto al circuito 1?

Guarda le linee dell'oscilloscopio sotto lo schema (o esegui tu stesso la simulazione). Anche in questo caso, la linea verde superiore corrisponde alla tensione della batteria (qui presa da un generatore a triangolo per comodità). La linea gialla corrisponde alla corrente che scorre. La linea verde inferiore mostra la tensione al gate di T1.

Confrontando questo con le linee dell'oscilloscopio per il circuito 1, noterai che la transizione tra on e off è molto più nitida. Ciò è particolarmente evidente quando si osserva la tensione di gate T1 in basso. Il modo per farlo accadere è stato aggiungere un ciclo di feedback positivo a T2, tramite il T3 appena aggiunto. Ma c'è un'altra importante differenza (anche se per individuarla avresti bisogno di occhi d'aquila): mentre il nuovo circuito taglierà il carico intorno a 1,88 V, non (ri) collegherà il carico fino a quando la tensione non salirà oltre 1,94 V. Questa proprietà chiamata "isteresi" è un altro sottoprodotto del ciclo di feedback aggiunto. Mentre T3 è "acceso", fornirà alla base di T2 un'ulteriore polarizzazione positiva, abbassando così la soglia di interruzione. Tuttavia, mentre T3 è già spento, la soglia per la riaccensione non verrà abbassata allo stesso modo. La conseguenza pratica è che il circuito non oscillerà tra l'accensione e lo spegnimento, poiché la tensione della batteria scende (con carico collegato), poi recupera leggermente (con carico scollegato), quindi scende… Bene! La quantità esatta di isteresi è controllata da R4, con valori più bassi che danno un divario maggiore tra le soglie di attivazione e disattivazione.

A proposito, il consumo energetico di questo circuito quando è spento è di circa 3 microAmp (ben al di sotto del tasso di autoscarica) e il sovraccarico mentre è acceso è di circa 30 microAmp.

Quindi di cosa si tratta C1?

Bene, C1 è completamente opzionale, ma sono ancora piuttosto orgoglioso dell'idea: cosa succede quando si scollegano manualmente le batterie mentre sono quasi scariche, diciamo a 1,92 V? Quando li ricollegano, non sarebbero abbastanza forti da riattivare il circuito, anche se andrebbero bene per un altro mentre si trovano in un circuito in funzione. C1 si prenderà cura di questo: se la tensione aumenta, improvvisamente (batterie ricollegate), una piccola corrente fluirà da C1 (bypassando il LED) e provocherà una breve accensione. Se la tensione collegata è superiore alla soglia di interruzione, il circuito di retroazione la manterrà. Se è al di sotto della soglia di interruzione, il circuito si spegnerà di nuovo rapidamente.

Excursus: Perché non utilizzare MAX713L per il rilevamento di bassa tensione?

Potresti chiederti se queste parti sono davvero necessarie. Non c'è qualcosa di pronto? Bene, MAX813L mi è sembrato un buon abbinamento. È piuttosto economico e avrebbe dovuto essere abbastanza buono da sostituire almeno T2, T3, il LED e R1. Tuttavia, come ho scoperto nel modo più duro, il pin "PFI" del MAX813L (ingresso di rilevamento dell'interruzione dell'alimentazione) ha un'impedenza piuttosto bassa. Se stessi usando un partitore di tensione superiore a circa 1k per alimentare PFI, la transizione tra accensione e spegnimento a "PFO" inizierebbe a estendersi su diverse decine di volt. Bene, 1k corrisponde a 2mA di corrente costante mentre è tagliato - in modo proibitivo e quasi mille volte tanto quanto questo circuito ha bisogno. Inoltre il pin PFO non oscillerà tra la massa e l'intera gamma di tensione di alimentazione, quindi con il poco spazio che abbiamo per pilotare il nostro transistor di potenza (T1), dovremmo reinserire anche un transistor NPN ausiliario.

Passaggio 3: variazioni

Sono possibili molte variazioni sul tema del circuito di feedback positivo che abbiamo introdotto nel Passaggio 2 / Circuito 2. Quello presentato qui differisce dal precedente in quanto una volta spento, non si riattiverà da solo all'aumento della tensione della batteria. Piuttosto una volta raggiunta la soglia di spegnimento, sarà necessario (cambiare le batterie, e) premere un pulsante opzionale (S2) per riavviarlo. Per buona misura ho incluso un secondo pulsante per spegnere il circuito, manualmente. Il piccolo spazio tra le linee dell'oscilloscopio mostra che ho attivato, disattivato e attivato il circuito a scopo dimostrativo. Il cut-off su bassa tensione avviene naturalmente in automatico. Provalo nella simulazione, se non sto facendo un buon lavoro descrivendolo.

Ora i vantaggi di questa variazione sono che fornisce il cut-off più netto, dei circuiti considerati finora (esattamente a 1,82V nella simulazione; in pratica il livello del cut-off dipenderà dalle parti in uso, e potrebbe variare con la temperatura o altri fattori, ma sarà molto nitido). Riduce anche il consumo energetico mentre è spento a un piccolo 18nA.

Tecnicamente il trucco per farlo accadere è stato spostare la rete di riferimento di tensione (LED, R2 e R3) da collegata direttamente alla batteria a essere collegata dopo T2, in modo tale che si spegnesse insieme a T2. Questo aiuta con il punto di interruzione brusco, perché una volta che T2 inizia a spegnersi solo un po', anche la tensione disponibile per la rete di riferimento inizierà a diminuire, causando un rapido ciclo di feedback da completamente acceso a completamente spento.

Sbarazzarsi dei pulsanti (se vuoi)

Ovviamente, se non ti piace dover premere i pulsanti, basta estrarre i pulsanti, ma collegare un condensatore da 1nF e una resistenza da 10M Ohm (il valore esatto non ha importanza, ma deve essere almeno tre o quattro volte superiore a R1) in parallelo dalla porta di T1 a terra (dove si trovava S2). Ora, quando si inseriscono batterie nuove, il gate di T1 verrà abbassato brevemente (fino a quando C1 non sarà carico), e quindi il circuito si accenderà automaticamente.

La lista delle parti

Poiché questo è un altro circuito che potresti effettivamente voler costruire: le parti sono esattamente le stesse utilizzate per il circuito 2 (salvo per i diversi valori del resistore come evidente dallo schema). È importante sottolineare che T1 è ancora IRLML6401, mentre T2 e T3 sono rispettivamente transistor NPN e PNP a segnale piccolo generico.

Passaggio 4: semplificazione

I circuiti 2 e 3 vanno assolutamente bene, se me lo chiedi, ma mi chiedevo se potevo accontentarmi di meno parti. Concettualmente, l'anello di retroazione che pilota i circuiti 2 e 3 necessita solo di due transistor (T2 e T3 in quelli), ma hanno anche T1, separatamente, per il controllo del carico. È possibile utilizzare T1 come parte del ciclo di feedback?

Sì, con alcune implicazioni interessanti: anche quando è attivo, T1 avrà una resistenza bassa, ma non nulla. Pertanto, la tensione sta calando su T1, di più per correnti più elevate. Con la base di T2 collegata dopo T1, tale caduta di tensione influisce sul funzionamento del circuito. Per prima cosa, carichi più elevati significheranno una tensione di interruzione più elevata. Secondo la simulazione (NOTA: per un test più semplice, ho sostituito C1 con un pulsante, qui), per un carico di 4 Ohm, il cut-off è a 1,95 V, per 8 Ohm a 1,8 V, per 32 Ohm a 1,66 V, e per 1k Ohm a 1,58V. Oltre a ciò non cambia molto. (I valori reali differiranno dal simulatore a seconda del campione T1, il modello sarà simile). Tutti questi cut-off rientrano nei limiti di sicurezza (vedi introduzione), ma ammettiamolo, questo non è l'ideale. Le batterie NiMH (e quelle invecchiate in particolare) mostreranno una caduta di tensione più rapida per scariche rapide e, idealmente, per velocità di scarica elevate, il taglio di tensione dovrebbe essere inferiore, non superiore. Tuttavia, per lo stesso motivo, questo circuito fornisce un'efficace protezione da cortocircuito.

I lettori attenti avranno anche notato che il ritaglio mostrato nelle linee dell'oscilloscopio sembra molto superficiale, rispetto anche al Circuito 1. Tuttavia, questo non deve preoccupare. È vero che il circuito impiegherà nell'ordine di 1/10 di secondo per spegnersi, completamente, tuttavia il punto di tensione, in cui avviene lo spegnimento, è ancora rigorosamente definito (nella simulazione dovrai scambiare una CC costante source, invece del generatore di triangoli per vedere questo). La caratteristica del tempo è dovuta a C1 e desiderata: protegge dall'autospegnimento prematuro nel caso in cui il carico (si pensi: un convertitore step-up) stia assorbendo brevi picchi di corrente, piuttosto che una corrente per lo più costante. A proposito, il secondo scopo di C1 (e R3, il resistore necessario per scaricare C1) è riavviare il circuito, automaticamente, ogni volta che la batteria viene scollegata/ricollegata.

La lista delle parti

Le parti richieste sono ancora le stesse dei circuiti precedenti. In particolare:

• T1 è IRLML6401 - vedere il passaggio 1 per una discussione sulla (mancanza di) alternative
• T2 è un qualsiasi piccolo segnale generico NPN
• C1 è una ceramica economica
• Anche i resistori sono economici. Non sono richieste né precisione né tolleranza di potenza e i valori forniti nello schema sono per lo più un orientamento approssimativo. Non preoccuparti di scambiare valori simili.

Qual è il circuito migliore per me?

Ancora una volta, sconsiglio di costruire il Circuito 1. Tra il Circuito 2 e il 3, propendo per il secondo. Tuttavia, se si prevedono fluttuazioni maggiori nella tensione della batteria (ad esempio a causa del raffreddamento delle batterie), è possibile preferire un riavvio automatico basato sull'isteresi rispetto a un riavvio manuale del circuito. Il circuito 4 è bello in quanto utilizza meno parti e offre protezione da cortocircuito, ma se sei preoccupato di interrompere a una tensione molto specifica, questo circuito non fa per te.

Nei passaggi seguenti, ti guiderò attraverso la costruzione del Circuito 4. Se costruisci uno degli altri circuiti, considera la possibilità di condividere alcune foto.

Passaggio 5: iniziamo a costruire (circuito 4)

Ok, quindi costruiremo il Circuito 4. Oltre alle parti elettroniche elencate nel passaggio precedente, avrai bisogno di:

• Un supporto per batteria a 2 celle (il mio era un supporto AA scavato da una decorazione natalizia)
• Alcuni perfboard
• Un paio di pinzette decenti per maneggiare IRLML6401
• Un taglierino laterale (piccolo)
• Saldatore e filo di saldatura

preparativi

Il mio portabatterie viene fornito con un interruttore e, convenientemente, un po' di spazio vuoto che sembra perfetto per posizionare il nostro circuito. C'è un perno per tenere una vite (opzionale) e l'ho ritagliato usando la taglierina laterale. i contatti e i cavi sono stati appena inseriti in modo lasco. Li ho rimossi per un più facile accesso, tagliato i fili e rimosso l'isolamento alle estremità.

Ho quindi posizionato liberamente le parti elettroniche in un pezzo di perfboard, per scoprire quanto spazio avrebbero occupato. Approssimativamente, la riga inferiore sarà messa a terra, la riga centrale contiene gli elementi di rilevamento della tensione e la riga superiore ha la connessione al gate di T1. Ho dovuto imballare le parti abbastanza densamente per far sì che tutto si adattasse allo spazio richiesto. L'IRML6401 non è ancora stato posizionato. A causa del pinout, dovrà andare in basso sulla perfboard. (NOTA che ho posizionato accidentalmente T2 - un BC547 - nel modo sbagliato! Non seguirlo alla cieca, ricontrolla il pinout del transistor che stai utilizzando: sono tutti diversi.) Successivamente, ho usato il taglierino laterale per agganciare il perfboard alla dimensione richiesta.

Passaggio 6: saldatura: prima la parte difficile

Rimuovere la maggior parte dei componenti, ma inserire un cavo di R1, insieme al cavo positivo della batteria (nel mio caso dall'interruttore della batteria) nella fila centrale, direttamente su un lato. Saldare solo quel foro, non agganciare ancora i pin. L'altro pin di R1 va alla riga in basso (come visto dal basso), uno a sinistra. Fissare la perfboard orizzontalmente, con il lato inferiore rivolto verso l'alto.

Ok, il prossimo IRLML6401. Oltre ad essere minuscola, questa parte è sensibile alle scariche elettrostatiche. Il più delle volte non accadrà nulla di male, anche se maneggiate la parte senza alcuna precauzione. Ma c'è una reale possibilità che tu possa danneggiarlo o distruggerlo senza nemmeno accorgertene, quindi cerchiamo di stare attenti. Innanzitutto, cerca di non indossare plastica o lana mentre lo fai. Inoltre, se non hai un braccialetto antistatico, ora è il momento di toccare qualcosa di collegato a terra (forse un radiatore o delle tubazioni), sia con la mano che con il saldatore. Ora, prendi con attenzione IRLML6401 con le tue pinzette e spostalo vicino alla sua posizione finale, come mostrato nella foto. Il pin "S" dovrebbe essere vicino al pin di R1 che hai saldato, gli altri pin dovrebbero essere su altri due fori come mostrato.

Prenditi il tuo tempo! Err dal lato della precisione, piuttosto che della velocità, qui. Quando sei soddisfatto del posizionamento, sciogli di nuovo la saldatura su R1, mentre muovi con attenzione l'IRMLL6401 verso di esso, con le tue pinzette, in modo che il pin "S" venga saldato. Controllare attentamente che IRLML6401 sia ora fissato e che sia fissato nella posizione corretta (anche: piatto sulla perfboard). Se non sei completamente soddisfatto del posizionamento, sciogli ancora una volta la saldatura e regola la posizione. Ripetere, se necessario.

Fatto? Bene. Tira un profondo sospiro di sollievo, quindi salda il secondo pin di R1 nel foro accanto al pin "G" (sullo stesso lato della confezione del pin "S"). Assicurati di collegare sia R1 che il pin "G". Non agganciare ancora il pin di R1!

Inserisci un pin di R2 e il cavo di uscita positivo attraverso il foro accanto al pin "D" (quello sul lato opposto del pacchetto del transistor). Saldare quella connessione, assicurandosi nuovamente di collegare il pin "D" con R2 e il cavo di uscita.

Infine, per buona misura, applica un po' più di saldatura al primo punto di saldatura (il pin "S"), ora che gli altri due punti di saldatura tengono il transistor in posizione.

Nota che sto intenzionalmente posizionando R1 e R2 molto vicino a T1. L'idea è che questi funzioneranno come un rudimentale dissipatore di calore per T1. Quindi, anche se hai più spazio da risparmiare, considera di tenere anche questi stretti. Per lo stesso motivo, non essere troppo frugale riguardo alla quantità di saldatura, qui.

Tutto bene finora? Grande. Le cose stanno solo diventando più facili, da qui in poi.

Passaggio 7: Saldatura: la parte facile

Il resto della saldatura è piuttosto semplice. Inserisci le parti una per una come nell'immagine iniziale (tranne, presta molta attenzione al pinout del tuo transistor T2!), quindi saldale. Ho iniziato con la riga centrale. Noterai che in alcuni casi ho inserito più pin in un foro (es. l'altra estremità di R2 e il cavo lungo del LED), e dove ciò non era possibile, ho solo piegato i pin degli elementi già saldati per realizzare il connessioni richieste.

L'intera riga inferiore (come si vede dal basso) è collegata al pin "G" di T1, e stiamo usando il pin di R2 (ti avevo avvertito di non tagliarlo!) per fare quel collegamento (al collettore di T2, C1, e R3).

L'intera riga superiore (vista dal basso) è collegata a terra e il pin di R3 viene utilizzato per effettuare tale connessione. L'altro terminale di C1, l'emettitore di T2, e soprattutto la massa della batteria e il cavo di massa in uscita sono collegati a questo.

Le ultime due immagini mostrano il circuito finale dal basso e dall'alto. Ancora una volta, ho saldato in T2 nel modo sbagliato e ho dovuto ripararlo dopo il fatto (nessuna foto scattata). Se si utilizza un BC547 (come ho fatto io), va esattamente il contrario. Sarebbe corretto per un 2N3904, però. Bene, in altre parole, assicurati di ricontrollare il pinout del transistor prima di saldare!

Passaggio 8: passaggi finali

Ora è un buon momento per testare il tuo circuito

Se tutto funziona, il resto è semplice. Ho posizionato il circuito all'interno del supporto della batteria, insieme all'interruttore e ai contatti della batteria. Dato che ero un po' preoccupato per il polo positivo della batteria che toccava il circuito, ho messo un po' di nastro isolante rosso in mezzo. Infine ho fissato i cavi in uscita con una goccia di colla a caldo.

Questo è tutto! Spero che tu possa seguire tutto, e considera di postare foto, se fai uno degli altri circuiti.