2článkové ochranné obvody NiMH baterie: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Pokud jste sem přišli, pravděpodobně víte, proč. Pokud vše, co chcete vidět, je rychlé řešení, přejděte přímo ke kroku 4, který podrobně popisuje obvod, který jsem nakonec použil. Pokud si ale nejste zcela jisti, zda opravdu chcete toto řešení nebo něco jiného, jste zvědaví na pozadí, nebo vás jen baví navštěvovat některá zajímavá místa na mé cestě pokusů a omylů, zde je propracovaná verze:

Problém

Máte nějaký projekt elektroniky, který chcete napájet pomocí dobíjecích baterií. LiPo je bateriová technologie du jour, ale lithiové baterie stále přinášejí některé špatné návyky, jako například to, že nemají standardní formát připravený pro supermarket, vyžadují speciální nabíječky (jeden pro každý tvarový faktor) a při nesprávném zacházení se chovají jako skutečné dramatické královny (vzplanutí), a věci). Naproti tomu dobíjecí NiMH jsou k dispozici ve standardních formátech od AA do AAA, což znamená, že stejné baterie můžete použít pro svůj digitální fotoaparát, baterku, RC autíčko i elektroniku. Ve skutečnosti je pravděpodobně máte spoustu lidí. Jsou také mnohem méně proslulí tím, že způsobují potíže, kromě jedné věci, kterou opravdu nemají rádi, je „hluboké vybití“.

Tento problém se stává mnohem závažnějším, pokud ke zvýšení vstupního napětí používáte „krokový převodník“- řekněme 5 V pro napájení arduina. Zatímco se vaše RC auto bude při vybíjení baterií pohybovat pomaleji a pomaleji, převodník buck se bude snažit udržet konstantní výstupní napětí, i když se vstupní napětí zmenšuje, a vy byste tak mohli vysát posledních pár elektronů z baterie, bez viditelných známek potíží.

Kdy tedy musíte přestat vybíjet?

Plně nabitý článek NiMH má typické napětí kolem 1,3 V (až 1,4 V). Po většinu svého pracovního cyklu bude dodávat přibližně 1,2 V (jeho nominální napětí) a pomalu klesá. Blízko vyčerpání bude pokles napětí poměrně strmý. Běžně používaným doporučením je zastavit vybíjení někde mezi 0,8 V a 1 V, v tomto okamžiku bude většina náboje stejně vyčerpána (s mnoha faktory ovlivňujícími přesná čísla - nebudu se rozepisovat podrobněji).

Pokud však opravdu chcete překročit limity, situace, na kterou byste si měli dávat pozor, vybíjí baterii pod 0 V, v tomto okamžiku utrpí vážné poškození (Varování: Pamatujte, že zde diskutuji články NiMH; pro LiPos trvalé poškození začne mnohem dříve!). Jak se to vůbec může stát? Když máte několik článků NiMH za sebou, jedna z baterií může být stále blízko jmenovitého napětí, zatímco jiná je již zcela vybitá. Napětí dobrého článku bude i nadále tlačit proud skrz váš obvod - a přes prázdný článek, čímž se vyčerpá pod 0V. Do této situace je snazší se dostat, než se může na první pohled zdát: Pamatujte, že pokles napětí se ke konci vybíjecího cyklu stává mnohem strmější. Takže i některé relativně malé počáteční rozdíly mezi vašimi články mohou vést k velmi odlišnému zbývajícímu napětí po vybití. Nyní se tento problém stává výraznějším, čím více buněk řadíte. V případě dvou článků, o nichž jsme zde hovořili, bychom byli v relativně nejhorším případě stále relativně bezpečné vybít na celkové napětí kolem 1,3 V, což by odpovídalo jedné baterii při 0 V a druhé při 1,3 V. Nemá smysl jít tak nízko (a jak uvidíme, bylo by dokonce obtížné toho dosáhnout). Jako horní hranice by se však zastavení kdekoli nad 2V zdálo nehospodárné (ačkoli AFAIU, na rozdíl od baterií NiCd, časté částečné vybíjení nepředstavuje problém pro baterie NiMH). Většina obvodů, které představím, bude mířit mírně pod to, přibližně na 1,8 V jako mezní hodnota.

Proč jednoduše nevyužít neosobní řešení?

Protože se zdá, že neexistuje! Roztoky jsou bohaté na vyšší počet buněk. U tří článků NiMH můžete začít používat standardní obvody ochrany LiPo a navíc se vaše možnosti pouze rozšíří. Ale omezení nízkého napětí na nebo pod 2V? Nemohl jsem jednoho najít.

Co budu prezentovat

Nyní se nebojte, představím vám ne jeden, ale čtyři relativně snadné okruhy, jak toho dosáhnout (jeden v každém „kroku“tohoto pokynu), a podrobně je proberu, abyste věděli jak a proč je upravit, měli byste cítit potřebu. Abych byl upřímný, nedoporučuji použít svůj první okruh, který pro ilustraci základní myšlenky jednoduše přidávám. Obvody 2 a 3 fungují, ale vyžadují několik dalších komponent než obvod 4, který jsem nakonec použil sám. Opět platí, že pokud máte dost teorie, přeskočte na krok 4.

Krok 1: Základní myšlenka (tento obvod není doporučen!)

Začněme výše uvedeným základním obvodem. Nedoporučuji jej používat a později si povíme proč, ale je ideální pro ilustraci základních myšlenek a pro diskusi o hlavních prvcích, které najdete také v lepších obvodech, dále v tomto návodu. BTW, tento okruh si můžete také prohlédnout v plné simulaci ve skvělém online simulátoru od Paula Falstada a Iaina Sharpa. Jeden z mála, který pro uložení a sdílení vaší práce nevyžaduje registraci. Nebojte se řádků rozsahu v dolní části, přesto vysvětlím ty, které jsou blízko konce tohoto „kroku“.

Dobře, takže k ochraně vašich baterií před přílišným vybitím potřebujete a) způsob, jak odpojit zátěž, a b) způsob, jak zjistit, kdy je čas to udělat, tj. Když napětí příliš kleslo.

Jak zapnout a vypnout zátěž (T1, R1)?

Počínaje prvním, nejzjevnějším řešením bude použití tranzistoru (T1). Jaký typ ale vybrat? Důležité vlastnosti tohoto tranzistoru jsou:

1. Měl by tolerovat dostatek proudu pro vaši aplikaci. Pokud chcete generickou ochranu, pravděpodobně budete chtít podporovat alespoň 500mA a více.
2. Když je zapnutý, měl by poskytovat velmi nízký odpor, aby neukradl příliš mnoho napětí / energie z již tak nízkého napájecího napětí.
3. Mělo by být přepínatelné s napětím, které máte, tj. Něco mírně pod 2V.

Zdá se, že výše uvedený bod 3 naznačuje BJT („klasický“) tranzistor, ale je s tím spojeno jednoduché dilema: Při zatěžování na straně emitoru tak, že pro zátěž bude k dispozici proud základny, efektivně snížíte dostupné napětí o „Pokles napětí základnového vysílače“. Obvykle je to kolem 0,6 V. Prohibitivně hodně, když mluvíme o 2V celkové dodávce. Naproti tomu při umístění zátěže na stranu kolektoru budete „plýtvat“jakýmkoli proudem procházejícím základnou. Ve většině případů to není velký problém, protože základní proud bude řádově stotina kolektorového proudu (v závislosti na typu tranzistoru). Ale při návrhu na neznámé nebo proměnné zatížení to znamená plýtvání 1% z vašeho očekávaného maximálního zatížení, trvale. Ne tak skvělé.

Takže vzhledem k tranzistorům MOSFET tyto vynikají v bodech 1 a 2 výše, ale většina typů vyžaduje k úplnému zapnutí výrazně více než 2V napětí brány. Pamatujte, že „prahové napětí“(V-GS- (th)) mírně pod 2V nestačí. Chcete, aby byl tranzistor daleko v zapnuté oblasti při 2V. Naštěstí je k dispozici několik vhodných typů s nejnižším napětím brány, které se obvykle nachází v P-kanálových MOSFETech (ekvivalent FET tranzistoru PNP). A přesto bude váš výběr typů značně omezený a je mi líto, že vám ho musím rozbít, jediné vhodné typy, které jsem našel, jsou všechny zabalené v SMD. Abychom vám v tom šoku pomohli, podívejte se na datový list IRLML6401 a řekněte mi, že vás tyto specifikace nezaujaly! IRLML6401 je také typ, který je v době psaní tohoto článku velmi široce dostupný, a neměl by vás vrátit o více než 20 centů za kus (méně při hromadném nákupu nebo z Číny). Určitě si můžete dovolit smažit několik z nich - i když všechny moje přežily, přestože jsem v pájení SMD začátečník. Při 1,8 V na bráně má odpor 0,125 Ohmů. Dost dobrý na to, aby jezdil v řádu 500mA, bez přehřívání (a vyšší, s vhodným chladičem).

Dobře, takže IRLML6401 je to, co budeme používat pro T1 v tomto a ve všech následujících obvodech. R1 je tam jednoduše proto, aby ve výchozím nastavení zvýšil napětí brány (což odpovídá odpojené zátěži; pamatujte, že toto je P kanál FET).

Co ještě potřebujeme?

Jak zjistit nízké napětí baterie?

Abychom dosáhli většinou definovaného mezního napětí, zneužíváme červenou LED jako - relativně - ostrou referenci napětí kolem 1,4V. Pokud vlastníte Zenerovu diodu vhodného napětí, bylo by to mnohem lepší, ale LED stále poskytuje stabilnější referenční napětí než dvě běžné křemíkové diody v sérii. R2 a R3 slouží k a) omezení proudu procházejícího LED diodou (všimněte si, že nechceme vytvářet žádné vnímatelné světlo), a b) snížení napětí na bázi T2 o něco dále. R2 a R3 byste mohli nahradit potenciometrem pro poněkud nastavitelné mezní napětí. Nyní, pokud je napětí přicházející na základnu T2 přibližně 0,5 V nebo vyšší (dostatečné k překonání poklesu napětí základny a emitoru T2), začne T2 provádět tažení brány T1 na nízkou úroveň a tím připojení zátěže. BTW, T2 lze považovat za vaši zahradní odrůdu: jakýkoli malý signální tranzistor NPN se stane ve vaší sadě nástrojů, ačkoli bude preferováno vysoké zesílení (hFe).

Možná se divíte, proč vůbec potřebujeme T2, a nepřipojujte jen naši provizorní referenci napětí mezi uzemněním a pinem brány T1. Důvod je docela důležitý: Chceme co nejrychlejší přepínání mezi zapínáním a vypínáním, protože se chceme vyhnout tomu, aby byl T1 ve stavu „napůl“po delší časové období. Zatímco napůl zapnutý, T1 bude fungovat jako odpor, což znamená, že napětí klesne mezi zdrojem a odtokem, ale proud stále teče a to znamená, že T1 se zahřívá. Kolik to zahřeje, závisí na impedanci zátěže. Pokud - například je to 200 ohmů, pak při 2 V bude proudit 10 mA, zatímco T1 je plně zapnutý. Nyní je nejhorší stav, kdy odpor T1 odpovídá těmto 200 ohmům, což znamená, že 1V klesne nad T1, proud klesne na 5mA a bude třeba rozptýlit 5mW výkonu. Dost spravedlivé. Ale při zátěži 2 Ohm bude T1 muset rozptýlit 500 mW, a to je na tak malé zařízení hodně. (Ve skutečnosti je to ve specifikacích pro IRLML6401, ale pouze s vhodným chladičem a hodně štěstí při navrhování). V této souvislosti mějte na paměti, že pokud je jako primární zátěž připojen stupňový měnič napětí, zvýší vstupní proud v reakci na klesající vstupní napětí, čímž znásobí naše tepelné strasti.

Vzít domů zpráva: Chceme, aby přechod mezi zapínáním a vypínáním byl co nejostřejší. O tom T2 je: Zvýraznění přechodu. Je ale T2 dost dobrý?

Proč to tento obvod neřeže

Podívejme se na linie osciloskopu zobrazené ve spodní části simulace obvodu 1. Možná jste si všimli, že jsem místo našich baterií umístil trojúhelníkový generátor od 0 do 2,8 V. Toto je jen pohodlný způsob, jak si představit, co se děje při změně napětí baterie (horní zelená čára). Jak ukazuje žlutá čára, prakticky neproudí žádný proud, zatímco napětí je pod 1,9 V. Dobrý. Přechodová oblast mezi přibližně 1,93 V a 1,9 V se na první pohled zdá strmá, ale vzhledem k tomu, že mluvíme o baterii, která se pomalu vybíjí, tyto.3V stále odpovídají spoustě času stráveného ve stavu přechodu mezi plně zapnutým a plně vypnutým. (Zelená čára ve spodní části ukazuje napětí na hradle T1).

Co je však na tomto obvodu ještě horší, je to, že jakmile je odpojen, dokonce i mírné obnovení napětí baterie přivede obvod zpět do stavu napůl zapnuto. Vzhledem k tomu, že napětí baterie má tendenci se mírně obnovovat, když dojde k přerušení zátěže, znamená to, že náš obvod bude dlouho setrvávat v přechodovém stavu (během kterého zátěžový obvod také zůstane v napůl rozbitém stavu, což potenciálně způsobí například Arduino prostřednictvím stovek restartovacích cyklů).

Druhá zpráva domů: Nechceme, aby se zátěž znovu připojila příliš brzy, až se baterie obnoví.

Přejděme ke kroku 2, kde je způsob, jak toho dosáhnout.

Krok 2: Přidání hystereze

Protože se jedná o obvod, možná budete chtít stavět, uvedu seznam dílů pro ty části, které nejsou zřejmé ze schématu:

• T1: IRLML6401. Diskuse, proč, viz „Krok 1“.
• T2: Jakýkoli běžný NPN tranzistor s malým signálem. Při testování tohoto obvodu jsem použil BC547. Jakýkoli běžný typ, jako je 2N2222, 2N3904, by měl fungovat stejně dobře.
• T3: Jakýkoli běžný tranzistor PNP s malým signálem. Použil jsem BC327 (neměl žádný BC548). Opět použijte jakýkoli běžný typ, který je pro vás nejvhodnější.
• C1: Na typu nezáleží, levná keramika ano.
• LED dioda je standardní červený 5 mm typ. Barva je důležitá, i když LED nikdy viditelně nesvítí: Účelem je pokles konkrétního napětí. Pokud vlastníte Zenerovu diodu mezi 1V a 1,4V Zenerovým napětím, použijte místo toho (připojeno s obrácenou polaritou).
• R2 a R3 by mohly být nahrazeny 100k potenciometrem, pro jemné doladění mezního napětí.
• „Lampa“jednoduše představuje vaši zátěž.
• Hodnoty odporu lze převzít ze schématu. Přesné hodnoty však nejsou ve skutečnosti důležité. Rezistory nemusí být ani přesné, ani nemusí mít významný jmenovitý výkon.

Jaká je výhoda tohoto obvodu oproti okruhu 1?

Podívejte se na řádky rozsahu pod schématem (nebo spusťte simulaci sami). Horní zelená čára opět odpovídá napětí baterie (zde pro pohodlí převzato z generátoru trojúhelníků). Žlutá čára odpovídá proudu, který teče. Spodní zelená čára ukazuje napětí na hradle T1.

Když to porovnáte s řádky rozsahu pro obvod 1, všimnete si, že přechod mezi zapnutím a vypnutím je mnohem ostřejší. To je zvláště patrné při pohledu na napětí brány T1 ve spodní části. Způsob, jak toho dosáhnout, bylo přidání kladné zpětné vazby do T2 prostřednictvím nově přidaného T3. Existuje však ještě jeden důležitý rozdíl (i když byste na to potřebovali orlí oči): Zatímco nový obvod přeruší zátěž kolem 1,88 V, nebude (znovu) připojovat zátěž, dokud napětí stoupne nad 1,94 V. Tato vlastnost zvaná „hystereze“je dalším vedlejším produktem přidané zpětnovazební smyčky. Zatímco T3 je „zapnuto“, bude zásobovat základnu T2 dalším kladným předpětím, čímž se sníží prahová hodnota. Zatímco je však T3 již vypnutý, práh pro opětovné zapnutí se nesníží stejným způsobem. Praktickým důsledkem je, že obvod nebude kolísat mezi zapínáním a vypínáním, protože napětí baterie klesá (s připojenou zátěží), pak se tak málo vzpamatovává (s odpojenou zátěží), pak klesá… Dobrý! Přesné množství hystereze je řízeno R4, přičemž nižší hodnoty dávají větší mezeru mezi prahy zapnutí a vypnutí.

BTW, spotřeba energie tohoto obvodu ve vypnutém stavu je kolem 3 mikroAmpérů (hluboko pod rychlostí samovybíjení) a režie v zapnutém stavu je kolem 30 mikroAmpů.

O čem tedy C1 je?

C1 je zcela volitelný, ale já jsem stále docela hrdý na myšlenku: Co se stane, když ručně odpojíte baterie, když jsou téměř vybité, řekněme na 1,92 V? Při jejich opětovném připojení by nebyli dost silní na to, aby znovu aktivovali okruh, přestože by v běžeckém okruhu byli ještě dobří na další. C1 se o to postará: Pokud se napětí náhle zvýší (baterie se znovu připojí), bude z C1 proudit malý proud (obejití LED) a výsledkem bude krátké zapnutí. Pokud je připojené napětí nad mezní prahovou hodnotou, zpětnovazební smyčka to udrží. Pokud je pod prahovou hodnotou, obvod se opět rychle vypne.

Excursus: Proč nevyužít MAX713L pro detekci nízkého napětí?

Možná si říkáte, jestli je tolik dílů opravdu potřeba. Není něco připraveného? MAX813L mi připadal jako dobrý zápas. Je to docela levné a mělo by to být dost dobré na to, aby to nahradilo alespoň T2, T3, LED a R1. Jak jsem ale tvrdě zjistil, pin „PFI“MAX813L (vstup pro detekci výpadku napájení) má docela nízkou impedanci. Pokud bych k napájení PFI používal dělič napětí nad přibližně 1k, přechod mezi zapnutím a vypnutím při „PFO“by se začal táhnout přes několik desítek voltů. 1k odpovídá konstantnímu proudu 2mA při odpojení - nepřiměřeně mnoho a téměř tisíckrát tolik, kolik tento obvod potřebuje. Kromě toho se pin PFO nebude pohybovat mezi zemí a plným rozsahem napájecího napětí, takže s malým prostorem hlavy, který máme pro napájení našeho výkonového tranzistoru (T1), bychom museli znovu vložit také pomocný tranzistor NPN.

Krok 3: Variace

Je možné mnoho variací na téma smyčky pozitivní zpětné vazby, kterou jsme představili v kroku 2 / Okruh 2. Ten, který je zde uveden, se liší od předchozího v tom, že jakmile se vypne, sám se znovu neaktivuje na rostoucím napětí baterie. Jakmile bude dosažena mezní hodnota, budete muset (vyměnit baterie a) stisknout volitelné tlačítko (S2), abyste jej mohli znovu spustit. Pro správnou míru jsem přidal druhé tlačítko pro vypnutí obvodu, ručně. Malá mezera v řádcích rozsahu ukazuje, že jsem pro demonstrační účely zapnul, vypnul a zapnul obvod. K odpojení při nízkém napětí dochází samozřejmě automaticky. Vyzkoušejte to v simulaci, pokud nedělám dobrou práci, když to popisuji.

Výhody této variace nyní spočívají v tom, že poskytuje nejostřejší mezní hodnotu z dosud uvažovaných obvodů (přesně 1,82 V v simulaci; v praxi bude úroveň mezního bodu záviset na použitých částech a se může lišit podle teploty nebo jiných faktorů, ale bude velmi ostrý). Snižuje také spotřebu energie, když je vypnutá, na malých 18 nA.

Technicky trik, jak toho dosáhnout, bylo přesunout napěťovou referenční síť (LED, R2 a R3) z přímo připojené k baterii na připojení po T2, takže se vypne společně s T2. To pomáhá s ostrým bodem cut-off, protože jakmile se T2 začne vypínat jen nepatrně, napětí dostupné pro referenční síť také začne klesat, což způsobí rychlou zpětnou vazbu od úplného zapnutí po úplné vypnutí.

Jak se zbavit tlačítek (pokud chcete)

Pokud vás nebaví tlačit tlačítka, jednoduše je vyjměte, ale připojte kondenzátor 1nF a odpor 10M Ohm (na přesné hodnotě nezáleží, ale musí být nejméně třikrát nebo čtyřikrát více než R1) paralelně od brány T1 k zemi (kde byla S2). Když nyní vložíte nové baterie, brána T1 bude krátce stažena dolů (dokud se C1 nenabije), a tak se obvod automaticky zapne.

Seznam dílů

Protože toto je další obvod, který byste ve skutečnosti mohli chtít postavit: Části jsou přesně stejné jako v Obvodu 2 (kromě různých hodnot odporu, jak je patrné ze schématu). Důležité je, že T1 je stále IRLML6401, zatímco T2 a T3 jsou generické tranzistory NPN a PNP s malým signálem.

Krok 4: Zjednodušení

Okruhy 2 a 3 jsou naprosto v pořádku, pokud se mě ptáte, ale napadlo mě, jestli bych si vystačil s menším počtem dílů. Koncepčně obvody 2 a 3 pro zpětnovazební smyčku potřebují pouze dva tranzistory (v nich T2 a T3), ale také mají T1, samostatně, pro ovládání zátěže. Lze T1 použít jako součást smyčky zpětné vazby?

Ano, s některými zajímavými důsledky: I když je zapnutý, T1 bude mít nízký, ale ne nulový odpor. Proto napětí klesá přes T1, více pro vyšší proudy. Když je základna T2 připojena po T1, tento pokles napětí ovlivňuje činnost obvodu. Jednak vyšší zatížení bude znamenat vyšší mezní napětí. Podle simulace (UPOZORNĚNÍ: Pro snazší testování jsem zde vyměnil C1 za tlačítko), pro zátěž 4 Ohmy je mezní hodnota při 1,95 V, pro 8 Ohmů při 1,8 V, pro 32 Ohmů při 1,66 V, a pro 1k Ohm při 1,58V. Kromě toho se to příliš nemění. (Skutečné hodnoty se budou lišit od simulátoru v závislosti na vašem vzorku T1, vzor bude podobný). Všechny tyto limity jsou v bezpečných mezích (viz úvod), ale to, pravda, není ideální. NiMH baterie (a zejména ty stárnoucí) budou vykazovat rychlejší pokles napětí pro rychlé vybíjení a v ideálním případě pro vysoké rychlosti vybíjení by měla být mezní hodnota napětí nižší, ne vyšší. Stejným způsobem však tento obvod poskytuje účinnou ochranu proti zkratu.

Pozorní čtenáři si také všimnou, že výřez zobrazený v řádcích působnosti se zdá velmi plytký ve srovnání s obvodem 1. Toho se však není třeba obávat. Je pravda, že obvod bude trvat řádově 1/10 sekundy, než se vypne, ale bod napětí, kde dojde k vypnutí, je stále přísně definován (v simulaci budete muset vyměnit konstantní DC zdroj, místo generátoru trojúhelníků to uvidíte). Časová charakteristika je dána C1 a požadovaná: Chrání před předčasným vypnutím v případě, že zátěž (uvažujte: stupňový převodník) čerpá spíše krátké proudové špičky, než většinou konstantní proud. BTW, druhým účelem C1 (a R3, odporu potřebného k vybití C1) je automatické restartování obvodu, kdykoli je baterie odpojena/znovu připojena.

Seznam dílů

Požadované díly jsou opět stejné jako u předchozích obvodů. Zejména:

• T1 je IRLML6401 - viz krok 1, kde je diskuse o (nedostatku) alternativ
• T2 je jakýkoli obecný NPN s malým signálem
• C1 je levná keramika
• Rezistory jsou také levné. Není vyžadována přesnost ani tolerance výkonu a hodnoty uvedené ve schématu jsou většinou orientační. Nedělejte si starosti s výměnou v podobných hodnotách.

Který obvod je pro mě nejlepší?

Opět nedoporučuji stavět okruh 1. Mezi obvodem 2 a 3 se přikláním k tomu druhému. Pokud však očekáváte větší výkyvy napětí baterie (např. Kvůli ochlazení baterií), můžete dát přednost automatickému restartu na základě hystereze před ručním restartem obvodu. Obvod 4 je pěkný v tom, že používá méně částí a nabízí ochranu proti zkratu, ale pokud máte obavy z odpojení při velmi specifickém napětí, tento obvod není pro vás.

V následujících krocích vás provedu budováním okruhu 4. Pokud stavíte jeden z dalších obvodů, zvažte sdílení některých fotografií.

Krok 5: Začněme stavět (obvod 4)

Dobře, budeme stavět obvod 4. Kromě elektronických částí uvedených v předchozím kroku budete potřebovat:

• 2 -článkový držák baterie (můj byl držák AA vybitý z vánoční dekorace)
• Nějaký perfboard
• Slušná pinzeta pro manipulaci s IRLML6401
• (Malá) boční fréza
• Páječka a pájecí drát

Přípravy

Můj držák baterie je dodáván s vypínačem a - pohodlně - trochou prázdného prostoru nad hlavou, který se zdá být ideální pro umístění našeho obvodu. Je tam kolík, do kterého lze vložit (volitelný) šroub, a ten jsem vyřízl pomocí boční frézy. kontakty a kabely byly jen volně zasunuty. Odstranil jsem je pro snazší přístup, přestřihl dráty a odstranil izolaci na koncích.

Elektronické části jsem pak volně umístil do kusu perfboardu, abych zjistil, kolik místa zaberou. Zhruba spodní řada bude uzemněna, střední řada obsahuje prvky detekce napětí a horní řada má připojení k bráně T1. Díly jsem musel docela hustě zabalit, aby se vše vešlo do požadovaného prostoru. IRLML6401 ještě není umístěn. Kvůli pinoutu bude muset jít až na dno na perfboardu. (UPOZORNĚNÍ, že jsem omylem umístil T2 - BC547 - nesprávně! Nesledujte to slepě, dvakrát zkontrolujte vývod použitého tranzistoru - všechny jsou jiné.) Dále jsem pomocí postranní řezačky připnul perfboard na požadovanou velikost.

Krok 6: Pájení - nejprve obtížná část

Odstraňte většinu součástí, ale vložte jeden vývod R1 společně s kladným vývodem z baterie (v mém případě z vypínače baterie) do středové řady přímo na jednu stranu. Pájejte pouze ten jeden otvor, zatím nepřipojujte kolíky. Druhý kolík R1 jde do spodní řady (jak je vidět zespodu), jeden podržte vlevo. Perfboard upevněte vodorovně spodní stranou nahoru.

Dobře, další IRLML6401. Kromě toho, že je tato část malá, je citlivá na elektrostatický výboj. Většinou se nestane nic špatného, i když s částí zacházíte bez jakýchkoli předběžných opatření. Existuje však reálná šance, že jej poškodíte nebo zničíte, aniž byste si toho všimli, takže se pokuste být opatrní. Nejprve se snažte nenosit plasty nebo vlnu. Pokud nemáte antistatický náramek, je načase dotknout se něčeho uzemněného (například radiátoru nebo potrubí), a to rukou i páječkou. Nyní opatrně uchopte IRLML6401 pinzetou a přesuňte jej poblíž konečného místa, jak je znázorněno na fotografii. Kolík „S“by měl být vedle kolíku R1, který jste pájili, ostatní kolíky by měly být na dvou dalších otvorech, jak je znázorněno.

Nepospíchej! Tady jde spíše o chybu než o rychlost. Až budete s umístěním spokojeni, znovu roztavte pájku na R1 a opatrně přesuňte pinzetou IRLML6401 k ní pinzetou tak, aby došlo k připájení kolíku „S“. Pečlivě zkontrolujte, zda je IRLML6401 nyní fixovaný a zda je upevněn na správném místě (také: plochý na desce). Pokud nejste s umístěním zcela spokojeni, roztavte pájku ještě jednou a upravte polohu. V případě potřeby opakujte.

Hotovo? Dobrý. Zhluboka si oddechněte a poté připájejte druhý kolík R1 do otvoru vedle kolíku „G“(na stejné straně obalu jako kolík „S“). Nezapomeňte připojit jak R1, tak kolík „G“. Ještě nestříhejte špendlík R1!

Vložte jeden kolík R2 a kladný výstupní vodič otvorem vedle kolíku „D“(ten na opačné straně tranzistorového svazku). Zapojte toto připojení, opět se ujistěte, že jste připojili pin „D“s R2 a výstupním kabelem.

Nakonec pro dobrou míru naneste na první pájecí bod (kolík „S“) trochu více pájky, nyní, když dva další pájecí body drží tranzistor na místě.

Všimněte si, že R1 a R2 záměrně umisťuji velmi blízko T1. Myšlenka je, že tyto budou fungovat jako základní chladič pro T1. Takže i když máte více místa, zvažte také jejich udržení těsné. Stejně tak zde nebuďte příliš šetrní k množství pájky.

Zatím vše v pořádku? Skvělý. Věci jsou od této chvíle stále jednodušší.

Krok 7: Pájení - snadná část

Zbytek pájení je docela přímočarý. Vložte součásti jeden po druhém jako na počátečním obrázku (kromě toho, věnujte velkou pozornost vývodu vašeho tranzistoru T2!), Poté je pájejte. Začal jsem středovou řadou. Všimněte si, že v některých případech jsem vložil několik kolíků do jednoho otvoru (např. Druhý konec R2 a dlouhý vývod LED) a tam, kde to nebylo možné, jsem pouze ohnul kolíky již pájených prvků, abych vytvořil požadovaná připojení.

Celá spodní řada (jak je vidět zespodu) je připojena ke kolíku „G“T1 a k vytvoření tohoto spojení používáme kolík R2 (varoval jsem vás, abyste jej nepřipojili!) a R3).

Celá horní řada (při pohledu zespodu) je připojena k zemi a k připojení slouží kolík R3. K tomu je připojen druhý terminál C1, emitor T2 a hlavně uzemnění baterie a výstupní zemnicí vodič.

Poslední dva obrázky ukazují konečný obvod zespodu a shora. Opět jsem špatně připájel v T2 a musel jsem to po tom opravit (žádné fotografie). Pokud používám BC547 (jako já), jde to přesně naopak. Bylo by to však správné pro 2N3904. Jinými slovy, před pájením nezapomeňte dvakrát zkontrolovat vývod tranzistoru!

Krok 8: Poslední kroky

Nyní je vhodný čas na otestování obvodu

Pokud vše funguje, zbytek je jednoduchý. Obvod jsem umístil do držáku baterie spolu s vypínačem a kontakty baterie. Protože jsem se trochu obával, že se kladný pól baterie dotkne obvodu, vložil jsem mezi ně kousek červené izolační pásky. Nakonec jsem odchozí kabely zafixoval kapkou horkého lepidla.

A je to! Doufám, že byste mohli vše sledovat a zvážit zveřejnění obrázků, pokud vytvoříte jeden z dalších obvodů.