2 cellers NiMH batteribeskyttelseskredsløb: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Hvis du kom hertil, ved du sikkert, hvorfor. Hvis alt, hvad du vil se, er en hurtig løsning, skal du springe lige til trin 4, som beskriver det kredsløb, jeg endte med at bruge, mig selv. Men hvis du ikke er helt sikker, om du virkelig vil have denne løsning eller noget andet, er du nysgerrig i baggrunden, eller nyder du bare at besøge nogle interessante steder på min rejse med forsøg og fejl, her er den detaljerede version:

Problemet

Du har et elektronikprojekt, som du ønsker at drive med genopladelige batterier. LiPo er batteriteknologien du jour, men litiumbatterier giver stadig nogle dårlige vaner som f.eks. Ikke at have en supermarkedsklar standardformfaktor, kræver specielle opladere (en for hver formfaktor) og opfører sig som rigtige dramadronninger, når de bliver mishandlet (tager ild), og ting). I modsætning hertil fås NiMH -genopladninger i standardformfaktorer fra AA til AAA til hvad som helst, hvilket betyder, at du kan bruge de samme batterier til dit digitalkamera, din lommelygte, din legetøjs RC -bil og din DIY elektronik. Faktisk har du sikkert alligevel en flok af dem liggende. De er også meget mindre kendt for at forårsage problemer, undtagen en ting de virkelig ikke kan lide er at blive "dybt udladet".

Dette problem bliver meget mere alvorligt, hvis du bruger en "step up buck converter" til at øge din indgangsspænding - sig til 5V for at drive en arduino. Mens din RC -bil vil bevæge sig langsommere og langsommere, efterhånden som dine batterier er ved at blive afladet, vil en buck -konverter forsøge hårdt at holde udgangsspændingen konstant, selv mens indgangsspændingen svinder, og så du kan suge de sidste par elektroner ud af dit batteri, uden synlige tegn på problemer.

Så hvornår skal du stoppe med at udskrive?

En fuldt opladet NiMH -celle har en typisk spænding på omkring 1,3V (op til 1,4V). I det meste af sin driftscyklus vil den levere omkring 1,2V (dens nominelle spænding) og falde langsomt. Nær udtømning vil spændingsfaldet blive ret stejlt. Almindeligt fundet anbefaling er at stoppe med at aflade et sted mellem 0,8V og 1V, hvorefter det meste af opladningen alligevel vil være opbrugt (med mange faktorer, der påvirker de nøjagtige tal - jeg vil ikke gå mere i detaljer).

Men hvis du virkelig vil skubbe grænserne, dræner den situation, du skal være forsigtig med, dit batteri til under 0V, på hvilket tidspunkt vil det lide alvorlig skade (Advarsel: Husk, jeg diskuterer NiMH -celler her; for LiPos permanent skader starter meget tidligere!). Hvordan kan det overhovedet ske? Nå, når du har flere NiMH -celler i træk, kan et af batterierne stadig være tæt på sin nominelle spænding, mens et andet allerede er helt opbrugt. Nu vil den gode celles spænding fortsætte med at skubbe en strøm gennem dit kredsløb - og gennem den tomme celle og ødelægge den under 0V. Denne situation er lettere at komme ind i, end den kan virke ved første øjekast: Husk, at spændingsfaldet bliver meget stejlere mod slutningen af afladningscyklussen. Således kan selv nogle relativt små indledende forskelle mellem dine celler føre til meget forskellige resterende spændinger efter afladning. Nu bliver dette problem mere udtalt, jo flere celler du sætter i serie. I tilfælde af to celler, diskuteret her, ville vi stadig være relativt sikre at aflade til en total spænding omkring 1,3V, hvilket ville svare til et batteri ved 0V, og det andet ved 1,3V, i værste fald. Der er dog ikke meget point i at gå så lavt (og som vi vil se, ville det endda være svært at opnå). Som en øvre grænse ville det imidlertid virke spildt at stoppe hvor som helst over 2V (selvom AFAIU, i modsætning til NiCd -batterier, udgør hyppige delvise afladninger ikke et problem for NiMH -batterier). De fleste kredsløb, jeg vil præsentere, vil sigte lidt under det, til omkring 1,8V som en cut-off.

Hvorfor ikke bare bruge en off-the-self løsning?

Fordi det ser ikke ud til at eksistere! Løsninger er rigelige til højere celletal. På tre NiMH -celler kunne du begynde at bruge standard LiPo -beskyttelseskredsløb, og derudover bliver dine muligheder kun bredere. Men en lavspændingsafbrydelse ved eller under 2V? Jeg kunne for det første ikke finde en.

Hvad jeg vil præsentere

Nu, frygt ikke, jeg vil ikke præsentere dig for én, men fire relativt lette kredsløb for at opnå netop det (et i hvert "trin" i denne instruerbare), og jeg vil diskutere dem i detaljer, så du vil vide hvordan og hvorfor du skal ændre dem, hvis du føler behov. Godt, for at være ærlig, anbefaler jeg ikke at bruge mit første kredsløb, som jeg simpelthen inkluderer for at illustrere den grundlæggende idé. Kredsløb 2 og 3 virker, men kræver et par flere komponenter end kredsløb 4, som jeg endte med at bruge selv. Igen, hvis du er træt af teori, skal du bare springe videre til trin 4.

Trin 1: Grundidéen (dette kredsløb anbefales ikke!)

Lad os starte med det grundlæggende kredsløb ovenfor. Jeg anbefaler ikke at bruge det, og vi vil diskutere hvorfor senere, men det er perfekt til at illustrere de grundlæggende ideer og til at diskutere de vigtigste elementer, som du også finder i de bedre kredsløb, længere nede i denne instruktive. BTW, du kan også se dette kredsløb i en fuld simulering i den store online simulator af Paul Falstad og Iain Sharp. En af de få, der ikke kræver, at du registrerer dig for at gemme og dele dit arbejde. Du skal ikke bekymre dig om omfangslinjerne i bunden, men jeg vil forklare dem nær slutningen af dette "trin".

Ok, så for at beskytte dine batterier mod at blive afladet for langt, har du brug for a) en måde at afbryde belastningen på, og b) en måde at registrere, hvornår det er tid til at gøre det, dvs. når spændingen er faldet for langt.

Sådan tændes og slukkes belastningen (T1, R1)?

Fra den første vil den mest oplagte løsning være at bruge en transistor (T1). Men hvilken type skal man vælge? Vigtige egenskaber ved denne transistor er:

1. Det skal tåle nok strøm til din applikation. Hvis du vil have en generisk beskyttelse, vil du sandsynligvis understøtte mindst 500mA og opefter.
2. Det bør give en meget lav modstand, mens den er tændt, for ikke at stjæle for meget spænding / strøm fra din allerede lave forsyningsspænding.
3. Det skal kunne skiftes med den spænding, du har, dvs. noget lidt under 2V.

Punkt 3 ovenfor ser ud til at foreslå en BJT ("klassisk") transistor, men der er et simpelt dilemma forbundet med det: Når belastningen lægges på emitter-siden, således at basisstrømmen vil være tilgængelig for belastningen, du vil effektivt sænke den tilgængelige spænding med "Base-Emitter spændingsfald". Det er typisk omkring 0,6V. Forbudsmæssigt meget, når man taler om 2V samlet forsyning. I modsætning hertil vil du "spilde" den strøm, der går gennem basen, når du placerer belastningen på kollektorsiden. Det er ikke meget af et problem i de fleste brugstilfælde, da basisstrømmen kun vil være i størrelsesordenen 100. af kollektorstrømmen (afhængig af transistortype). Men når du designer til en ukendt eller variabel belastning, betyder det, at du spilder 1% af din forventede maksimale belastning permanent. Ikke så fantastisk.

Så i betragtning af MOSFET -transistorer udmærker disse sig i stedet på punkterne 1 og 2 ovenfor, men de fleste typer kræver betydeligt mere end 2V gate -spænding for at tænde fuldt ud. Bemærk, at en "tærskelspænding" (V-GS- (th)) lidt under 2V ikke er nok. Du vil have transistoren til at være langt i on -regionen ved 2V. Heldigvis findes der nogle egnede typer med de laveste portspændinger, der typisk findes i P-kanal MOSFET'er (FET-ækvivalenten for en PNP-transistor). Og stadig vil dit valg af typer være stærkt begrænset, og jeg er ked af at skulle dele det med dig, de eneste egnede typer, jeg kunne finde, er alle SMD -emballerede. For at hjælpe dig på tværs af dette chok, tag et kig på databladet for IRLML6401, og fortæl mig, at du ikke er imponeret over disse specifikationer! IRLML6401 er også en type, der er meget bredt tilgængelig i skrivende stund, og bør ikke sætte dig tilbage mere end omkring 20 cent pr. Stykke (mindre ved køb i volumen eller fra Kina). Så du har helt sikkert råd til at stege et par af dem - selvom alle mine overlevede på trods af at jeg er nybegynder ved SMD -lodning. Ved 1,8V ved porten har den en modstand på 0,125 ohm. God nok til at køre i størrelsesordenen 500mA, uden overophedning (og højere, med en passende kølelegeme).

Okay, så IRLML6401 er det, vi skal bruge til T1 i dette og alle de følgende kredsløb. R1 er simpelthen der for at trække portspændingen som standard op (svarende til en afbrudt belastning; husk at dette er en P -kanal FET).

Hvad har vi ellers brug for?

Hvordan registreres en lav batterispænding?

For at opnå en for det meste defineret spændingsafbrydelse misbruger vi en rød LED som en - relativt - skarp spændingsreference på omkring 1,4V. Skulle du eje en Zener -diode med en passende spænding, ville det være meget bedre, men en LED synes stadig at give en mere stabil spændingsreference end to almindelige siliciumdioder i serie. R2 og R3 tjener til a) at begrænse strømmen gennem LED'en (bemærk at vi ikke ønsker at producere noget synligt lys), og b) sænke spændingen ved basen af T2 lidt yderligere. Du kan erstatte R2 og R3 med et potentiometer til en noget justerbar afbrydelsesspænding. Nu, hvis spændingen, der ankommer til basen af T2 er omkring 0,5V eller højere (nok til at overvinde basis-emitterens spændingsfald på T2), vil T2 begynde at lede, trække T1-porten til lav og dermed forbinde belastningen. BTW, T2 kan antages at være din havesort: uanset det lille signal, NPN -transistor sker for at blive hængende i din værktøjskasse, selvom en høj forstærkning (hFe) vil være at foretrække.

Du kan undre dig over, hvorfor vi overhovedet har brug for T2, og ikke bare forbinde vores midlertidige spændingsreference mellem jorden og T1s portnål. Godt, grunden til dette er ret vigtig: Vi ønsker en hurtig skift mellem tænd og sluk som muligt, fordi vi vil undgå, at T1 er i en "halvt" tilstand i en længere periode. Mens den er tændt, fungerer T1 som en modstand, hvilket betyder, at spændingen falder mellem kilde og afløb, men strømmen strømmer stadig, og det betyder, at T1 vil varme op. Hvor meget det vil varme afhænger af belastningens impedans. Hvis det for eksempel er 200 ohm, vil der ved 2V flyde 10mA, mens T1 er fuldt tændt. Nu er den værste tilstand, at T1's modstand matcher disse 200 ohm, hvilket betyder, at 1V vil falde over T1, strømmen vil falde til 5mA, og 5mW effekt skal spredes. Fair nok. Men for en belastning på 2 Ohm skal T1 sprede 500mW, og det er meget for sådan en lille enhed. (Det er faktisk inden for specifikationerne for IRLML6401, men kun med en passende køleplade og held og lykke med at designe det). I denne sammenhæng skal du huske på, at hvis en trin-up spændingsomformer er forbundet som den primære belastning, vil den øge indgangsstrømmen som reaktion på faldende indgangsspænding og dermed multiplicere vores termiske problemer.

Tag budskabet med hjem: Vi ønsker, at overgangen mellem on og off skal være så skarp som muligt. Det er det, T2 handler om: Gør overgangen skarpere. Men er T2 god nok?

Hvorfor dette kredsløb ikke skærer det

Lad os tage et kig på oscilloskoplinjerne vist i bunden af kredsløb 1's simulering. Du har måske bemærket, at jeg placerede en trekantgenerator fra 0 til 2,8 V i stedet for vores batterier. Dette er bare en bekvem måde at forestille sig, hvad der sker, når batterispændingen (øvre grønne linje) ændres. Som vist af den gule linje strømmer praktisk talt ingen strøm, mens spændingen er under omkring 1,9V. Godt. Overgangsområdet mellem omkring 1.93V og 1.9V virker stejlt ved første øjekast, men i betragtning af at vi taler om et batteri, der langsomt aflades, svarer disse.3V stadig til meget tid brugt i en tilstand af overgang mellem fuldt til og helt slukket. (Den grønne linje i bunden viser spændingen ved porten til T1).

Hvad der dog er endnu værre ved dette kredsløb, er, at når det er afbrudt, vil selv en lille genopretning i batterispændingen skubbe kredsløbet tilbage til halvt tilstand. I betragtning af at batterispændingen har en tendens til at genoprette lidt, når en belastning bliver afbrudt, betyder det, at vores kredsløb vil blive i overgangstilstanden i lang tid (hvorunder belastningskredsløbet også vil forblive i en halvbrudt tilstand og potentielt sende en Arduino gennem hundredvis af genstartscyklusser, for eksempel).

Anden hjemmelding: Vi ønsker ikke, at belastningen skal tilsluttes for tidligt, når batteriet genopretter.

Lad os gå videre til trin 2 for en måde at opnå dette på.

Trin 2: Tilføjelse af Hysteresis

Da dette er et kredsløb, kan du faktisk bygge, vil jeg give en deleliste for de dele, der ikke fremgår af skematisk:

• T1: IRLML6401. Se "Trin 1" for en diskussion, hvorfor.
• T2: Enhver almindelig lille NPN -transistor. Jeg brugte BC547, da jeg testede dette kredsløb. Enhver almindelig type som 2N2222, 2N3904 burde gøre lige så godt.
• T3: Enhver almindelig lille signal PNP -transistor. Jeg brugte BC327 (havde ikke nogen BC548). Brug igen den almindelige type, der er bedst for dig.
• C1: Type betyder ikke rigtig noget, billig keramik gør det.
• LED'en er en standard rød 5 mm type. Farve er vigtig, selvom LED'en aldrig lyser synligt: Formålet er at tabe en bestemt spænding. Hvis du ejer en zener -diode mellem 1V og 1,4V zener -spænding, skal du bruge den i stedet (forbundet i omvendt polaritet).
• R2 og R3 kan erstattes af et 100k potentiometer til finjustering af afbrydelsesspændingen.
• "Lampen" repræsenterer simpelthen din belastning.
• Modstandsværdierne kan tages fra skematisk. De nøjagtige værdier er dog ikke rigtig vigtige. Modstandene behøver hverken at være præcise eller have en betydelig effektværdi.

Hvad er fordelen ved dette kredsløb frem for kredsløb 1?

Se på omfangslinjerne under skematikken (eller kør simuleringen selv). Igen svarer den øvre grønne linje til batterispændingen (her taget for nemheds skyld fra en trekantgenerator). Den gule linje svarer til den nuværende strøm. Den nederste grønne linje viser spændingen ved porten til T1.

Ved at sammenligne dette med omfangslinjerne for Circuit 1, vil du bemærke, at overgangen mellem on og off er meget skarpere. Dette er især tydeligt, når man ser på T1 -gate -spændingen i bunden. Måden at få dette til at ske på var ved at tilføje en positiv feedback -loop til T2 via den nyligt tilføjede T3. Men der er en anden vigtig forskel (selvom du har brug for ørneøjne for at få øje på det): Selvom det nye kredsløb vil afbryde belastningen omkring 1.88V, vil den ikke (gen-) forbinde belastningen, før spændingen stiger til over 1.94V. Denne egenskab kaldet "hysterese" er et andet biprodukt af den tilføjede feedback-loop. Mens T3 er "tændt", vil det tilføre T2's base en yderligere positiv bias og derved sænke afskærmningstærsklen. Selvom T3 allerede er slukket, sænkes tærsklen for at tænde igen ikke på samme måde. Den praktiske konsekvens er, at kredsløbet ikke vil svinge mellem tændt og slukket, da batterispændingen falder (med tilsluttet belastning), så genopretter den så let (med belastning afbrudt), så falder … Godt! Den nøjagtige mængde hysterese styres af R4, med lavere værdier, der giver et større hul mellem tærskler til og fra.

BTW, strømforbruget for dette kredsløb, mens det er slukket, er omkring 3 microAmps (langt under selvudladningshastigheden), og overhead, mens det er tændt, er omkring 30 microAmps.

Så hvad handler C1 om?

Nå, C1 er helt valgfri, men jeg er stadig temmelig stolt over ideen: Hvad sker der, når du manuelt afbryder batterierne, mens de er næsten afladet, siger ved 1,92V? Når de tilsluttes dem igen, ville de ikke være stærke nok til at genaktivere kredsløbet, selvom de stadig ville være gode til en anden gang i et løbende kredsløb. C1 tager sig af det: Hvis spændingen pludselig stiger (batterierne tilsluttes igen), vil der strømme en lille strøm fra C1 (omgå LED'en) og resultere i en kort tænding. Hvis den tilsluttede spænding er over afskærmningsgrænsen, vil feedback-sløjfen fortsætte. Hvis det er under afgrænsningstærsklen, slukkes kredsløbet hurtigt igen.

Excursus: Hvorfor ikke bruge MAX713L til detektering af lavspænding?

Du kan undre dig over, om der virkelig er brug for så mange dele. Er der ikke noget færdigt? MAX813L lignede mig godt. Det er ret billigt, og burde have været godt nok til at erstatte T2, T3, LED'en og R1 i det mindste. Men da jeg fandt ud af den hårde måde, har MAX813Ls "PFI" pin (input til detektering af strømfejl) en temmelig lav impedans. Hvis jeg brugte en spændingsdeler over omkring 1k til at fodre PFI, ville overgangen mellem til og fra ved "PFO" begynde at strække sig over flere titals volt. Nå, 1k svarer til 2mA konstant strøm, mens den er afbrudt - uoverkommeligt meget og næsten tusinde gange så meget som dette kredsløb har brug for. Udover at PFO-stiften ikke svinger mellem jorden og hele forsyningsspændingsområdet, så med det lille hovedrum, vi har til at drive vores effekttransistor (T1), skulle vi også genindsætte en ekstra NPN-transistor.

Trin 3: Variationer

Mange variationer er mulige på temaet for den positive tilbagekoblingssløjfe, vi introducerede i trin 2 / kredsløb 2. Den, der præsenteres her, adskiller sig fra den foregående ved, at når den slukkes, genaktiveres den ikke selv ved en stigende batterispænding. Når afgrænsningstærsklen er nået, skal du (udskifte batterierne og) trykke på en valgfri trykknap (S2) for at starte den igen. For en god ordens skyld inkluderede jeg en anden trykknap for at slukke kredsløbet manuelt. Det lille hul i omfangslinjerne viser, at jeg slog kredsløbet til, fra, til demonstrationsformål. Afbrydelsen ved lav spænding sker naturligvis automatisk. Bare prøv det i simuleringen, hvis jeg ikke gør et godt stykke arbejde med at beskrive det.

Nu er fordelene ved denne variation, at den giver den skarpeste afbrydelse af de hidtil betragtede kredsløb (ved nøjagtigt 1,82V i simuleringen; i praksis vil niveauet for afskæringspunktet afhænge af de dele, der bruges, og kan variere med temperatur eller andre faktorer, men det vil være meget skarpt). Det reducerer også strømforbruget, mens det er slukket til en lille 18nA.

Teknisk set var tricket for at få dette til at flytte spændingsreferencenetværket (LED, R2 og R3) fra direkte tilsluttet batteriet til at blive tilsluttet efter T2, så det slukkes sammen med T2. Dette hjælper med det skarpe afskæringspunkt, for når T2 kun begynder at lukke en lille smule, begynder spændingen, der er tilgængelig for referencenetværket, også at falde, hvilket forårsager en hurtig tilbagekoblingssløjfe fra helt til fuldstændigt slukket.

At slippe knapperne (hvis du vil)

Selvfølgelig, hvis du ikke kan lide at skulle trykke på knapper, skal du bare tage knapperne ud, men tilslutte en 1nF kondensator og en 10M Ohm modstand (den nøjagtige værdi betyder ikke noget, men skal være mindst tre eller fire gange mere end R1) parallelt fra T1's port til jorden (hvor S2 var). Når du nu sætter nye batterier i, trækkes T1's port kortvarigt lavt (indtil C1 er opladet), og kredsløbet tændes derfor automatisk.

Delelisten

Da dette er et andet kredsløb, som du måske rent faktisk vil bygge: Delene er nøjagtig de samme som bruges til kredsløb 2 (bortset fra de forskellige modstandsværdier, som det fremgår af skematisk). Det er vigtigt, at T1 stadig er IRLML6401, mens T2 og T3 er henholdsvis alle generiske NPN- og PNP -transistorer med lille signal.

Trin 4: Forenkling

Kredsløb 2 og 3 er helt fine, hvis du spørger mig, men jeg spekulerede på, om jeg kunne klare mig med færre dele. Konceptuelt har feedback -sløjfen, der driver kredsløb 2 og 3, kun brug for to transistorer (T2 og T3 i dem), men de har også T1 separat for at styre belastningen. Kan T1 bruges som en del af feedback loop?

Ja, med nogle interessante implikationer: Selv når den er tændt, vil T1 have en lav, men ikke nul modstand. Derfor falder spændingen over T1, mere for højere strømme. Når basen af T2 er tilsluttet efter T1, påvirker spændingsfaldet kredsløbets drift. For det første vil højere belastninger betyde en højere afbrydelsesspænding. Ifølge simuleringen (BEMÆRK: for lettere test byttede jeg C1 til en trykknap her), for en belastning på 4 Ohm er afskæringen ved 1,95V, for 8 Ohm ved 1.8V, for 32 Ohm ved 1.66V, og for 1k Ohm ved 1,58V. Udover det ændrer det sig ikke meget. (Værdier i det virkelige liv vil afvige fra simulatoren afhængigt af din T1 -prøve, mønsteret vil være ens). Alle disse afskæringer er inden for sikre grænser (se introduktion), men det er ganske vist ikke ideelt. NiMH-batterier (og især ældning) viser et hurtigere spændingsfald ved hurtige afladninger, og ideelt set ved høje afladningshastigheder bør spændingsafbrydelsen være lavere, ikke højere. På samme måde giver dette kredsløb imidlertid en effektiv kortslutningsbeskyttelse.

Omhyggelige læsere vil også have bemærket, at udskæringen vist i omfangslinjerne virker meget lav, sammenlignet selv med kredsløb 1. Dette er dog ikke bekymrende. Det er rigtigt, at kredsløbet vil tage størrelsesordenen 1/10 sekund for at lukke helt ned, men spændingspunktet, hvor nedlukningen sker, er stadig strengt defineret (i simuleringen skal du skifte til en konstant DC kilde, i stedet for trekantsgeneratoren for at se dette). Tidskarakteristikken skyldes C1 og ønsket: Den beskytter mod for tidlig selvlukning, hvis belastningen (tænk: en trin-omformer) trækker korte strømspidser frem for en for det meste konstant strøm. BTW, det andet formål med C1 (og R3, den modstand, der er nødvendig for at aflade C1) er at genstarte kredsløbet, automatisk, når batteriet afbrydes/tilsluttes igen.

Delelisten

De nødvendige dele er igen de samme som for de tidligere kredsløb. I særdeleshed:

• T1 er IRLML6401 - se trin 1 for en diskussion af (mangel på) alternativer
• T2 er et hvilket som helst generisk lille NPN -signal
• C1 er en billig keramik
• Modstandene er også billige. Hverken præcision eller effekttolerance er påkrævet, og værdierne i skematikken er for det meste en grov orientering. Du skal ikke bekymre dig om at bytte i lignende værdier.

Hvilket kredsløb er det bedste for mig?

Igen fraråder jeg at bygge kredsløb 1. Mellem kredsløb 2 og 3 læner jeg mig mod sidstnævnte. Men hvis du forventer større udsving i din batterispænding (f.eks. På grund af at batterierne bliver kolde), foretrækker du måske en automatisk genstart baseret på hysterese frem for en manuel genstart af kredsløbet. Kredsløb 4 er rart, fordi det bruger færre dele og tilbyder kortslutningsbeskyttelse, men hvis du er bekymret for at afbryde ved en meget specifik spænding, er dette kredsløb ikke noget for dig.

I de følgende trin guider jeg dig gennem opbygning af kredsløb 4. Hvis du bygger et af de andre kredsløb, kan du overveje at dele nogle fotos.

Trin 5: Lad os begynde at bygge (kredsløb 4)

Ok, så vi skal bygge kredsløb 4. Ud over de elektroniske dele, der er anført i det foregående trin, skal du bruge:

• En 2 -cellet batteriholder (min var en AA -holder fjernet fra en julepynt)
• Noget perfboard
• En anstændig pincet til håndtering af IRLML6401
• En (lille) sideskærer
• Loddejern og lodningstråd

Forberedelser

Min batteriholder leveres med en switch, og - bekvemt - en smule tomt hovedrum, der virker perfekt til at placere vores kredsløb i. Der er en nål til at holde en (valgfri) skrue derinde, og jeg skærer det af ved hjælp af sideskæreren. kontakterne og kablerne blev bare indsat løst. Jeg fjernede dem for lettere adgang, klippede ledningerne og fjernede isolering på enderne.

Jeg lagde derefter løst de elektroniske dele i et stykke perfboard, for at finde ud af hvor meget sted de ville tage. Groft sagt vil den nederste række blive formalet, den midterste række holder spændingsdetekteringselementerne, og den øverste række har forbindelse til T1's gate. Jeg var nødt til at pakke delene ganske tæt for at få alt til at passe på det krævede rum. IRLML6401 er endnu ikke placeret. På grund af pinout skal det gå til bunden på perfboardet. (BEMÆRK, at jeg ved et uheld placerede T2 - en BC547 - den forkerte vej! Følg ikke det blindt, tjek pinoutet på transistoren, du bruger - de er alle forskellige.) Derefter brugte jeg sideklipperen til at klippe perfboard til den nødvendige størrelse.

Trin 6: Lodning - den svære del først

Fjern de fleste komponenter, men indsæt en ledning på R1 sammen med den positive ledning fra batteriet (i mit tilfælde fra batterikontakten) i den midterste række, direkte til den ene side. Lod kun det ene hul, klip ikke af stifterne endnu. Den anden pin på R1 går til den nederste række (set nedenunder), et hold til venstre. Fastgør perfboardet vandret med undersiden opad.

Ok, næste IRLML6401. Ud over at være lille, er denne del følsom over for elektrostatisk udladning. For det meste sker der ikke noget dårligt, selvom du håndterer delen uden nogen forholdsregler. Men der er en reel chance for, at du vil beskadige eller ødelægge det uden selv at lægge mærke til det, så lad os prøve at være forsigtige. Prøv først ikke at bære plast eller uld, mens du gør dette. Hvis du ikke har et antistatisk armbånd, er det nu tid til at røre ved noget jordforbundet (måske en radiator eller noget rør), både med din hånd og dit loddejern. Tag nu forsigtigt fat i IRLML6401 med din pincet, og flyt den nær sin endelige plads, som vist på billedet. "S" stiften skal være ved siden af stiften på R1, du lodde, de andre stifter skulle være på to andre huller som vist.

Tag dig god tid! Fejl på siden af nøjagtighed, snarere end hastighed, her. Når du er tilfreds med placeringen, smeltes loddet med R1 igen, mens du forsigtigt bevæger IRLML6401 mod det med din pincet, så "S" stiften bliver loddet. Kontroller omhyggeligt, at IRLML6401 nu er fikseret, og at den er fikseret på det rigtige sted (også: fladt på perfboardet). Hvis du ikke er helt tilfreds med placeringen, skal du smelte loddetøjet endnu en gang og justere positionen. Gentag om nødvendigt.

Færdig? Godt. Tag et dybt lettet suk, og lod derefter den anden stift af R1 i hullet ved siden af "G" -tappen (på samme side af pakken som "S" -nålen). Sørg for at tilslutte både R1 og "G" -stiften. Klip ikke R1s pin endnu!

Indsæt en stift af R2, og den positive outputledning gennem hullet ved siden af "D" stiften (den på den modsatte side af transistorpakken). Lod den forbindelse, og sørg igen for at forbinde "D" -stiften med R2 og udgangsledningen.

Endelig påføres for en god del lidt mere loddemetal på det første loddepunkt ("S" -tappen), nu hvor de to andre loddepunkter holder transistoren på plads.

Bemærk, at jeg med vilje placerer R1 og R2 meget tæt på T1. Ideen er, at disse vil fungere som en rudimentær køleplade til T1. Så selvom du har mere plads til overs, kan du også overveje at holde dem stramme. På samme måde skal du ikke være for nøjsom med mængden af loddemetal her.

Alt fint indtil videre? Store. Tingene bliver kun lettere, herfra.

Trin 7: Lodning - den lette del

Resten af lodningen er ret ligetil. Indsæt delene en efter en som på det oprindelige billede (undtagen, vær meget opmærksom på pinout på din T2 -transistor!), Og lod dem derefter. Jeg startede med midterrækken. Du vil bemærke, at jeg i nogle tilfælde har indsat flere stifter i det ene hul (f.eks. Den anden ende af R2 og LED'ens lange ledning), og hvor dette ikke var muligt, bøjede jeg bare stifterne på de allerede loddede elementer for at lave nødvendige forbindelser.

Hele den nederste række (set nedenfra) er forbundet med "G" -tappen på T1, og vi bruger R2's pin (jeg advarede dig om ikke at klippe den!) For at lave denne forbindelse (til samleren af T2, C1, og R3).

Hele den øverste række (set nedenfra) er forbundet til jorden, og R3's pin bruges til at lave denne forbindelse. Den anden terminal i C1, emitteren af T2 og vigtigere batteriets jord og den udgående jordledning er forbundet til dette.

De to sidste billeder viser det sidste kredsløb nedenfra og ovenover. Igen lodde jeg i T2 den forkerte vej, og jeg var nødt til at rette det efter faktum (ingen billeder taget). Hvis du bruger en BC547 (som jeg gjorde), går det helt omvendt. Det ville dog være korrekt for en 2N3904. Med andre ord, bare sørg for at dobbelttjekke transistorens pinout før lodning!

Trin 8: Sidste trin

Nu er et godt tidspunkt at teste dit kredsløb

Hvis alt fungerer, er resten enkelt. Jeg placerede kredsløbet inde i min batteriholder sammen med kontakten og batterikontakterne. Da jeg var lidt bekymret for den positive batteriterminal, der rørte ved kredsløbet, lagde jeg lidt rødt isoleringstape imellem. Til sidst fikserede jeg de udgående kabler med en dråbe varm lim.

Det er det! Håber du kunne følge alt og overveje at lægge billeder ud, hvis du laver et af de andre kredsløb.