2 सेल एनआईएमएच बैटरी सुरक्षा सर्किट (ओं): 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

अगर आप यहां आए हैं, तो आप शायद जानते हैं, क्यों। यदि आप केवल एक त्वरित समाधान देखना चाहते हैं, तो चरण 4 के ठीक आगे कूदें, जो उस सर्किट का विवरण देता है जिसका मैंने स्वयं उपयोग किया था। लेकिन अगर आप पूरी तरह से सुनिश्चित नहीं हैं कि आप वास्तव में यह समाधान चाहते हैं या कुछ और, आप पृष्ठभूमि पर उत्सुक हैं, या आप परीक्षण और त्रुटि की मेरी यात्रा पर कुछ दिलचस्प स्थानों पर जाने का आनंद लेते हैं, तो यहां विस्तृत संस्करण है:

समस्या

आपके पास कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट हैं जिन्हें आप रिचार्जेबल बैटरी का उपयोग करके पावर देना चाहते हैं। लीपो बैटरी तकनीक डु पत्रिकाएं हैं, लेकिन लिथियम बैटरी अभी भी कुछ बुरी आदतें लाती हैं जैसे कि सुपरमार्केट-तैयार मानक फॉर्म फैक्टर नहीं होना, विशेष चार्जर्स (प्रत्येक फॉर्म फैक्टर के लिए एक) की आवश्यकता होती है, और दुर्व्यवहार होने पर असली नाटक रानियों की तरह व्यवहार करना (आग पकड़ना), और सामान)। इसके विपरीत, एनआईएमएच रिचार्जेबल एए से एएए तक मानक रूप कारकों में उपलब्ध हैं, जिसका अर्थ है कि आप अपने डिजिटल कैमरे, अपनी फ्लैशलाइट, अपनी खिलौना आरसी कार और अपने DIY इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए समान बैटरी का उपयोग कर सकते हैं। असल में, आपके पास शायद उनमें से एक गुच्छा है, वैसे भी। वे परेशानी पैदा करने के लिए भी बहुत कम प्रसिद्ध हैं, सिवाय इसके कि, एक चीज जो उन्हें वास्तव में पसंद नहीं है वह है "गहरी छुट्टी"।

यह समस्या बहुत अधिक गंभीर हो जाती है, यदि आप अपने इनपुट वोल्टेज को बढ़ाने के लिए "स्टेप अप हिरन कन्वर्टर" का उपयोग कर रहे हैं - एक आर्डिनो को पावर देने के लिए 5V कहें। जबकि आपकी आरसी कार धीमी और धीमी गति से चलेगी क्योंकि आपकी बैटरी समाप्त हो रही है, एक हिरन कनवर्टर आउटपुट वोल्टेज को स्थिर रखने के लिए कड़ी मेहनत करेगा, भले ही इनपुट वोल्टेज घट रहा हो, और इसलिए आप अपनी बैटरी से अंतिम कुछ इलेक्ट्रॉनों को चूस सकते हैं, परेशानी के किसी भी दृश्य संकेत के बिना।

तो आपको डिस्चार्ज करना कब बंद करना है?

पूरी तरह से चार्ज किए गए NiMH सेल में लगभग 1.3V (1.4V तक) का एक विशिष्ट वोल्टेज होता है। अपने अधिकांश कर्तव्य चक्र के लिए, यह धीरे-धीरे गिरते हुए लगभग 1.2V (इसकी नाममात्र वोल्टेज) की आपूर्ति करेगा। कमी के करीब, वोल्टेज ड्रॉप काफी तेज हो जाएगा। आमतौर पर पाई जाने वाली सिफारिश है कि 0.8V और 1V के बीच कहीं डिस्चार्ज करना बंद कर दिया जाए, जिस बिंदु पर अधिकांश चार्ज का उपयोग किया गया होगा, वैसे भी (सटीक संख्या को प्रभावित करने वाले बहुत सारे कारकों के साथ - मैं और अधिक विवरण में नहीं जाऊंगा)।

हालाँकि, यदि आप वास्तव में सीमाओं को आगे बढ़ाना चाहते हैं, तो जिस स्थिति से आपको सावधान रहना चाहिए, वह आपकी बैटरी को 0V से नीचे ले जा रही है, जिस बिंदु पर इसे गंभीर क्षति होगी (चेतावनी: याद रखें कि मैं यहाँ NiMH कोशिकाओं पर चर्चा कर रहा हूँ; LiPos के लिए स्थायी नुकसान बहुत पहले शुरू हो जाएगा!) ऐसा भी कैसे हो सकता है? ठीक है, जब आपके पास एक पंक्ति में कई NiMH सेल होते हैं, तो एक बैटरी अभी भी अपने नाममात्र वोल्टेज के पास हो सकती है, जबकि दूसरी पहले से ही पूरी तरह से समाप्त हो चुकी है। अब अच्छे सेल का वोल्टेज आपके सर्किट के माध्यम से एक करंट को आगे बढ़ाता रहेगा - और खाली सेल के माध्यम से, इसे 0V से नीचे गिराता है। पहली नज़र में लग सकता है की तुलना में इस स्थिति में प्रवेश करना आसान है: याद रखें कि वोल्टेज ड्रॉप डिस्चार्ज चक्र के अंत में बहुत तेज हो जाता है। इस प्रकार आपकी कोशिकाओं के बीच कुछ अपेक्षाकृत मामूली प्रारंभिक अंतर भी निर्वहन के बाद बहुत अलग शेष वोल्टेज का कारण बन सकते हैं। अब यह समस्या और अधिक स्पष्ट हो जाती है, जितने अधिक सेल आप श्रृंखला में लगाते हैं। यहां चर्चा की गई दो कोशिकाओं के मामले में, हम अभी भी 1.3V के आसपास कुल वोल्टेज को डिस्चार्ज करने के लिए अपेक्षाकृत सुरक्षित होंगे, जो कि सबसे खराब स्थिति में एक बैटरी 0V पर और दूसरी 1.3V पर होगी। हालांकि, इस निचले स्तर पर जाने का कोई मतलब नहीं है (और जैसा कि हम देखेंगे, इसे हासिल करना भी मुश्किल होगा)। ऊपरी सीमा के रूप में, हालांकि, 2V से ऊपर कहीं भी रुकना बेकार प्रतीत होगा (हालांकि, AFAIU, NiCd बैटरी के विपरीत, बार-बार आंशिक डिस्चार्ज NiMH बैटरी के लिए कोई समस्या नहीं है)। मेरे द्वारा प्रस्तुत किए जाने वाले अधिकांश सर्किट कट-ऑफ के रूप में लगभग 1.8V से थोड़ा नीचे का लक्ष्य रखेंगे।

केवल स्वयं के समाधान का उपयोग क्यों न करें?

क्योंकि ऐसा प्रतीत नहीं होता है! उच्च कोशिकाओं की संख्या के लिए समाधान प्रचुर मात्रा में हैं। तीन एनआईएमएच कोशिकाओं में आप मानक लीपो सुरक्षा सर्किटरी का उपयोग शुरू कर सकते हैं, और उसके ऊपर, आपके विकल्प केवल व्यापक हो जाते हैं। लेकिन 2V पर या उससे कम वोल्टेज कट-ऑफ? मैं एक के लिए एक नहीं पा सका।

मैं क्या पेश करने जा रहा हूँ

अब, डरो मत, मैं आपको एक नहीं बल्कि चार अपेक्षाकृत आसान सर्किटों के साथ प्रस्तुत करने जा रहा हूं, बस इसे प्राप्त करने के लिए (इस निर्देश के प्रत्येक "चरण" में से एक), और मैं उनके बारे में विस्तार से चर्चा करने जा रहा हूं, ताकि आप जान सकें उन्हें कैसे और क्यों संशोधित किया जाए, क्या आपको इसकी आवश्यकता महसूस होनी चाहिए। ठीक है, ईमानदार होने के लिए, मैं अपने पहले सर्किट का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं करता, जिसे मैं मूल विचार को स्पष्ट करने के लिए शामिल कर रहा हूं। सर्किट 2 और 3 काम करते हैं, लेकिन सर्किट 4 की तुलना में कुछ और घटकों की आवश्यकता होती है, जिसका मैंने स्वयं उपयोग करके समाप्त किया। दोबारा, यदि आप सिद्धांत से तंग आ चुके हैं, तो बस चरण 4 पर जाएं।

चरण 1: मूल विचार (यह सर्किट अनुशंसित नहीं है!)

आइए ऊपर के मूल सर्किट से शुरू करें। मैं इसका उपयोग करने की अनुशंसा नहीं करता हूं, और हम चर्चा करेंगे कि क्यों, बाद में, लेकिन यह बुनियादी विचारों को स्पष्ट करने के लिए एकदम सही है, और मुख्य तत्वों पर चर्चा करने के लिए जो आपको बेहतर सर्किट में मिलेंगे, इस निर्देश में और नीचे। BTW, आप इस सर्किट को पॉल फाल्स्टैड और इयान शार्प द्वारा महान ऑनलाइन सिम्युलेटर में पूर्ण सिमुलेशन में भी देख सकते हैं। उन कुछ में से एक जिसके लिए आपको अपना काम सहेजने और साझा करने के लिए पंजीकरण करने की आवश्यकता नहीं है। नीचे की स्कोप लाइनों के बारे में चिंता न करें, फिर भी, मैं इस "स्टेप" के अंत में उन्हें समझाऊंगा।

ठीक है, इसलिए अपनी बैटरियों को बहुत दूर जाने से बचाने के लिए, आपको a) लोड को डिस्कनेक्ट करने का एक तरीका चाहिए, और b) यह पता लगाने का एक तरीका है कि ऐसा करने का समय कब है, यानी जब वोल्टेज बहुत दूर गिर गया हो।

लोड को चालू और बंद कैसे करें (T1, R1)?

पहले से शुरू करते हुए, सबसे स्पष्ट समाधान एक ट्रांजिस्टर (T1) का उपयोग करना होगा। लेकिन किस प्रकार को चुनना है? उस ट्रांजिस्टर के महत्वपूर्ण गुण हैं:

1. इसे आपके आवेदन के लिए पर्याप्त करंट सहन करना चाहिए। यदि आप एक सामान्य सुरक्षा चाहते हैं, तो आप शायद कम से कम 500mA, और ऊपर का समर्थन करना चाहेंगे।
2. स्विच ऑन करते समय इसे बहुत कम प्रतिरोध प्रदान करना चाहिए, ताकि आपके पहले से कम आपूर्ति वोल्टेज से बहुत अधिक वोल्टेज / बिजली की चोरी न हो।
3. यह आपके पास मौजूद वोल्टेज के साथ स्विच करने योग्य होना चाहिए, यानी 2V से थोड़ा नीचे।

बिंदु 3, ऊपर एक BJT ("क्लासिक") ट्रांजिस्टर का सुझाव देता प्रतीत होता है, लेकिन इसके साथ एक साधारण दुविधा जुड़ी हुई है: एमिटर-साइड पर लोड डालते समय, जैसे कि बेस-करंट लोड के लिए उपलब्ध होगा, आप "बेस-एमिटर वोल्टेज ड्रॉप" द्वारा उपलब्ध वोल्टेज को प्रभावी ढंग से कम कर देंगे। आमतौर पर, यह लगभग 0.6V है। 2V कुल आपूर्ति के बारे में बात करते समय निषेधात्मक रूप से बहुत कुछ। इसके विपरीत, जब लोड को कलेक्टर-साइड पर रखा जाता है, तो आप बेस के माध्यम से जो भी करंट जाते हैं, "बर्बाद" करेंगे। अधिकांश उपयोग के मामलों में यह कोई समस्या नहीं है, क्योंकि बेस-करंट केवल कलेक्टर-करंट (ट्रांजिस्टर प्रकार के आधार पर) के 100 वें क्रम पर होगा। लेकिन जब किसी अज्ञात या परिवर्तनशील भार के लिए डिज़ाइन किया जाता है, तो इसका मतलब है कि आपके अपेक्षित अधिकतम भार का 1% स्थायी रूप से बर्बाद करना। इतना महान नहीं।

तो MOSFET ट्रांजिस्टर पर विचार करते हुए, इसके बजाय, ये ऊपर के अंक 1 और 2 पर उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं, लेकिन अधिकांश प्रकारों को पूरी तरह से स्विच करने के लिए 2V से अधिक गेट वोल्टेज की आवश्यकता होती है। ध्यान दें, कि 2V से थोड़ा नीचे "थ्रेसहोल्ड वोल्टेज" (V-GS-(th)) पर्याप्त नहीं है। आप चाहते हैं कि ट्रांजिस्टर 2V पर क्षेत्र में दूर हो। सौभाग्य से कुछ उपयुक्त प्रकार उपलब्ध हैं, जिनमें सबसे कम गेट वोल्टेज आमतौर पर पी-चैनल एमओएसएफईटी (पीएनपी ट्रांजिस्टर के एफईटी समकक्ष) में पाए जाते हैं। और फिर भी आपकी पसंद के प्रकार गंभीर रूप से सीमित होंगे, और मुझे खेद है कि आपको इसे तोड़ना पड़ा, केवल उपयुक्त प्रकार जो मुझे मिल सकते हैं वे सभी एसएमडी पैक किए गए हैं। उस झटके में आपकी मदद करने के लिए, IRLML6401 के लिए डेटाशीट पर एक नज़र डालें और मुझे बताएं कि आप उन स्पेक्स से प्रभावित नहीं हैं! IRLML6401 भी एक प्रकार है जो इस लेखन के समय बहुत व्यापक रूप से उपलब्ध है, और आपको लगभग 20 सेंट प्रति पीस (वॉल्यूम में या चीन से खरीदते समय कम) से अधिक वापस सेट नहीं करना चाहिए। तो आप निश्चित रूप से उनमें से कुछ को भूनने का जोखिम उठा सकते हैं - हालांकि मेरा सब कुछ इस तथ्य के बावजूद बच गया कि मैं एसएमडी सोल्डरिंग में एक नौसिखिया हूं। गेट पर 1.8V पर इसका प्रतिरोध 0.125 ओम है। 500mA के क्रम में ड्राइव करने के लिए पर्याप्त है, बिना ओवरहीटिंग के (और उच्चतर, उपयुक्त हीट सिंक के साथ)।

ठीक है, तो IRLML6401 वह है जो हम इसमें T1 और निम्नलिखित सभी सर्किटों के लिए उपयोग करेंगे। R1 डिफ़ॉल्ट रूप से गेट वोल्टेज को ऊपर खींचने के लिए है (डिस्कनेक्ट किए गए लोड के अनुरूप; याद रखें कि यह एक P चैनल FET है)।

हमें और क्या चाहिए?

कम बैटरी वोल्टेज का पता कैसे लगाएं?

अधिकतर परिभाषित वोल्टेज कटऑफ प्राप्त करने के लिए, हम लगभग 1.4V के अपेक्षाकृत तेज वोल्टेज संदर्भ के रूप में एक लाल एलईडी का दुरुपयोग करते हैं। क्या आपके पास एक उपयुक्त वोल्टेज का जेनर डायोड होना चाहिए, जो बहुत बेहतर होगा, लेकिन एक एलईडी अभी भी श्रृंखला में दो नियमित सिलिकॉन डायोड की तुलना में अधिक स्थिर वोल्टेज संदर्भ प्रदान करता है। R2 और R3 ए) एलईडी के माध्यम से जाने वाले करंट को सीमित करते हैं (ध्यान दें कि हम किसी भी बोधगम्य प्रकाश का उत्पादन नहीं करना चाहते हैं), और बी) टी 2 के आधार पर वोल्टेज को थोड़ा और कम करें। आप कुछ हद तक समायोज्य कट-ऑफ वोल्टेज के लिए R2 और R3 को एक पोटेंशियोमीटर से बदल सकते हैं। अब, यदि T2 के आधार पर आने वाला वोल्टेज लगभग 0.5V या उससे अधिक है (T2 के बेस-एमिटर वोल्टेज ड्रॉप को दूर करने के लिए पर्याप्त है), T2 का संचालन शुरू हो जाएगा, T1 के गेट को कम पर खींचेगा, और इस प्रकार लोड को जोड़ देगा।. BTW, T2 को आपके बगीचे की किस्म माना जा सकता है: जो भी छोटा संकेत NPN ट्रांजिस्टर आपके टूलबॉक्स में रुकता है, हालांकि एक उच्च प्रवर्धन (hFe) बेहतर होगा।

आपको आश्चर्य हो सकता है कि हमें T2 की बिल्कुल भी आवश्यकता क्यों है, और हमारे अस्थायी वोल्टेज संदर्भ को जमीन और T1 के गेट पिन के बीच न जोड़ें। खैर, इसका कारण काफी महत्वपूर्ण है: हम जितना संभव हो सके चालू और बंद के बीच एक स्विच चाहते हैं, क्योंकि हम किसी भी विस्तारित अवधि के लिए T1 को "आधा-पर" स्थिति में होने से बचाना चाहते हैं। हाफ-ऑन होने पर, T1 एक अवरोधक के रूप में कार्य करेगा, जिसका अर्थ है कि स्रोत और नाली के बीच वोल्टेज गिर जाएगा, लेकिन करंट अभी भी बह रहा है, और इसका मतलब है कि T1 गर्म हो जाएगा। यह कितना गर्म होगा यह भार के प्रतिबाधा पर निर्भर करता है। यदि - उदाहरण के लिए, यह 200 ओम है, तो, 2V पर, 10mA प्रवाहित होगा, जबकि T1 पूरी तरह से चालू है। अब इन 200 ओम से मेल खाने के लिए T1 के प्रतिरोध के लिए सबसे खराब स्थिति है, जिसका अर्थ है कि 1V T1 पर गिर जाएगा, वर्तमान 5mA तक गिर जाएगा, और 5mW बिजली को समाप्त करना होगा। काफी उचित। लेकिन 2 ओम लोड के लिए, T1 को 500mW को नष्ट करना होगा, और यह इतने छोटे उपकरण के लिए बहुत कुछ है। (यह वास्तव में IRLML6401 के चश्मे के भीतर है, लेकिन केवल एक उपयुक्त हीट सिंक के साथ, और उसके लिए सौभाग्य डिजाइनिंग)। इस संदर्भ में, ध्यान रखें कि यदि एक स्टेप-अप वोल्टेज कनवर्टर को प्राथमिक लोड के रूप में जोड़ा जाता है, तो यह इनपुट वोल्टेज गिरने के जवाब में इनपुट करंट को बढ़ा देगा, इस प्रकार हमारे थर्मल संकट को बढ़ा देगा।

होम संदेश लें: हम चाहते हैं कि चालू और बंद के बीच का संक्रमण यथासंभव तेज हो। यही T2 के बारे में है: संक्रमण को तेज करना। लेकिन क्या T2 काफी अच्छा है?

यह सर्किट इसे क्यों नहीं काटता है

आइए सर्किट 1 के सिमुलेशन के नीचे दिखाए गए ऑसिलोस्कोप लाइनों पर एक नज़र डालें। आपने ध्यान दिया होगा कि मैंने अपनी बैटरियों के स्थान पर 0 से 2.8 V तक एक त्रिभुज जनरेटर रखा है। बैटरी वोल्टेज (ऊपरी हरी रेखा) के बदलते ही क्या होता है, यह देखने का यह एक सुविधाजनक तरीका है। जैसा कि पीली लाइन द्वारा दिखाया गया है, वस्तुतः कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है जबकि वोल्टेज लगभग 1.9V से नीचे होता है। अच्छा। लगभग 1.93V और 1.9V के बीच का संक्रमण क्षेत्र पहली नज़र में कठिन लगता है, लेकिन यह देखते हुए कि हम बैटरी के धीरे-धीरे डिस्चार्ज होने की बात कर रहे हैं, वे.3V अभी भी पूरी तरह से चालू और पूरी तरह से बंद होने के बीच संक्रमण की स्थिति में बिताए गए बहुत समय के अनुरूप हैं। (नीचे की हरी रेखा T1 के गेट पर वोल्टेज दिखाती है)।

हालाँकि, इस सर्किट के बारे में और भी बुरी बात यह है कि एक बार कट जाने के बाद, बैटरी वोल्टेज में थोड़ी सी भी रिकवरी सर्किट को वापस आधी-अधूरी स्थिति में धकेल देगी। यह ध्यान में रखते हुए कि बैटरी वोल्टेज ठीक हो जाता है, थोड़ा, जब लोड कट जाता है, इसका मतलब है कि हमारा सर्किट लंबे समय तक संक्रमण स्थिति में रहेगा (जिसके दौरान लोड सर्किट भी आधा टूटा हुआ राज्य में रहेगा, संभावित रूप से भेज रहा है उदाहरण के लिए, सैकड़ों रीबूट-चक्रों के माध्यम से एक Arduino)।

दूसरा टेक होम संदेश: हम नहीं चाहते कि बैटरी के ठीक होने पर लोड बहुत जल्दी फिर से जुड़ जाए।

आइए इसे पूरा करने के तरीके के लिए चरण 2 पर चलते हैं।

चरण 2: हिस्टैरिसीस जोड़ना

चूंकि यह एक सर्किट है, आप वास्तव में निर्माण करना चाहते हैं, मैं उन हिस्सों के लिए एक भाग सूची दूंगा जो योजनाबद्ध से स्पष्ट नहीं हैं:

• T1: IRLML6401। चर्चा के लिए "चरण 1" देखें, क्यों।
• T2: कोई भी सामान्य छोटा सिग्नल NPN ट्रांजिस्टर। मैंने इस सर्किट का परीक्षण करते समय BC547 का उपयोग किया। किसी भी सामान्य प्रकार जैसे 2N2222, 2N3904 को भी ठीक वैसा ही करना चाहिए।
• T3: कोई भी सामान्य छोटा सिग्नल PNP ट्रांजिस्टर। मैंने BC327 का उपयोग किया (कोई BC548 नहीं था)। फिर से जो भी सामान्य प्रकार आपके लिए सबसे सुविधाजनक हो उसका उपयोग करें।
• सी 1: प्रकार वास्तव में कोई फर्क नहीं पड़ता, सस्ता सिरेमिक करेगा।
• एलईडी एक मानक लाल 5 मिमी प्रकार है। रंग महत्वपूर्ण है, हालांकि एलईडी कभी भी स्पष्ट रूप से प्रकाश नहीं करेगा: उद्देश्य एक विशिष्ट वोल्टेज को गिराना है। क्या आपके पास 1V और 1.4V जेनर वोल्टेज के बीच जेनर डायोड होना चाहिए, इसका उपयोग करें, इसके बजाय (रिवर्स पोलरिटी में जुड़ा हुआ)।
• कट-ऑफ वोल्टेज को ठीक करने के लिए R2 और R3 को 100k पोटेंशियोमीटर से बदला जा सकता है।
• "दीपक" बस आपके भार का प्रतिनिधित्व करता है।
• रोकनेवाला मान योजनाबद्ध से लिया जा सकता है। हालांकि, सटीक मान वास्तव में महत्वपूर्ण नहीं हैं। प्रतिरोधों को न तो सटीक होना चाहिए और न ही उनके पास एक महत्वपूर्ण शक्ति रेटिंग होनी चाहिए।

सर्किट 1 पर इस सर्किट का क्या फायदा है?

योजनाबद्ध के नीचे की स्कोप लाइनों को देखें (या सिमुलेशन को स्वयं चलाएं)। फिर से, ऊपरी हरी रेखा बैटरी वोल्टेज से मेल खाती है (यहां सुविधा के लिए त्रिकोण जनरेटर से ली गई है)। पीली रेखा प्रवाहित धारा से मेल खाती है। निचली हरी रेखा T1 के गेट पर वोल्टेज दिखाती है।

सर्किट 1 के लिए स्कोप लाइनों के साथ इसकी तुलना करते हुए, आप देखेंगे कि चालू और बंद के बीच संक्रमण बहुत तेज है। तल पर T1 गेट वोल्टेज को देखते समय यह विशेष रूप से स्पष्ट होता है। ऐसा करने का तरीका नए जोड़े गए T3 के माध्यम से T2 में एक सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप जोड़ना था। लेकिन एक और महत्वपूर्ण अंतर है (हालांकि आपको इसे देखने के लिए ईगल आंखों की आवश्यकता होगी): जबकि नया सर्किट लगभग 1.88V लोड को काट देगा, यह लोड को तब तक कनेक्ट नहीं करेगा जब तक कि वोल्टेज 1.94V से ऊपर न हो जाए।. "हिस्टैरिसीस" नामक यह गुण अतिरिक्त फीडबैक लूप का एक अन्य उप-उत्पाद है। जबकि T3 "चालू" है, यह अतिरिक्त सकारात्मक पूर्वाग्रह के साथ T2 के आधार की आपूर्ति करेगा, जिससे कट-ऑफ सीमा कम हो जाएगी। हालाँकि, जबकि T3 पहले से ही बंद है, वापस चालू करने की सीमा को उसी तरह कम नहीं किया जाएगा। व्यावहारिक परिणाम यह है कि सर्किट चालू और बंद के बीच में उतार-चढ़ाव नहीं करेगा, क्योंकि बैटरी वोल्टेज गिरता है (लोड कनेक्टेड के साथ), फिर कभी इतना थोड़ा ठीक हो जाता है (लोड डिस्कनेक्ट होने पर), फिर गिर जाता है … अच्छा! हिस्टैरिसीस की सटीक मात्रा को R4 द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसमें निम्न मान ऑन और ऑफ थ्रेसहोल्ड के बीच एक बड़ा अंतर देते हैं।

BTW, स्विच ऑफ होने पर इस सर्किट की बिजली की खपत लगभग 3 माइक्रोएम्प्स (सेल्फ-डिस्चार्ज रेट से काफी नीचे) है, और ओवरहेड लगभग 30 माइक्रोएम्प्स है।

तो C1 क्या है?

ठीक है, C1 पूरी तरह से वैकल्पिक है, लेकिन मुझे अभी भी इस विचार पर गर्व है: क्या होता है जब आप बैटरी को मैन्युअल रूप से डिस्कनेक्ट करते हैं जब वे लगभग समाप्त हो जाते हैं, जैसे 1.92V पर? उन्हें फिर से जोड़ने पर वे सर्किट को फिर से सक्रिय करने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं होंगे, भले ही वे चल रहे सर्किट में दूसरे के लिए अच्छे हों। C1 इसका ध्यान रखेगा: यदि वोल्टेज बढ़ता है, अचानक (बैटरी फिर से जुड़ जाती है), तो C1 (एलईडी को दरकिनार) से एक छोटा करंट प्रवाहित होगा, और इसके परिणामस्वरूप एक संक्षिप्त मोड़ आएगा। यदि कनेक्टेड वोल्टेज कट-ऑफ थ्रेशोल्ड से ऊपर है, तो फीडबैक लूप इसे बनाए रखेगा। यदि यह कट-ऑफ थ्रेशोल्ड से नीचे है, तो सर्किट फिर से जल्दी से बंद हो जाएगा।

Excursus: लो-वोल्टेज डिटेक्शन के लिए MAX713L का उपयोग क्यों न करें?

आपको आश्चर्य हो सकता है कि क्या वास्तव में इतने भागों की आवश्यकता है। कुछ तैयार नहीं है? वैसे MAX813L मेरे लिए एक अच्छे मैच की तरह लग रहा था। यह बहुत सस्ता है, और कम से कम T2, T3, LED और R1 को बदलने के लिए पर्याप्त होना चाहिए था। हालाँकि, जैसा कि मैंने कठिन तरीके से पाया, MAX813L के "PFI" पिन (पावर फेल डिटेक्शन इनपुट) में बहुत कम प्रतिबाधा है। अगर मैं पीएफआई को खिलाने के लिए लगभग 1k से ऊपर के वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग कर रहा था, तो "पीएफओ" पर चालू और बंद के बीच का संक्रमण कई दसियों वोल्ट से अधिक फैलने लगेगा। खैर, 1k कट ऑफ के दौरान 2mA निरंतर करंट से मेल खाता है - निषेधात्मक रूप से, और लगभग एक हजार गुना जितना इस सर्किट की जरूरत है। इसके अलावा पीएफओ पिन जमीन और पूरी आपूर्ति वोल्टेज रेंज के बीच स्विंग नहीं करेगा, इसलिए हमारे पावर ट्रांजिस्टर (टी 1) को चलाने के लिए हमारे पास छोटे हेड रूम के साथ, हमें एक सहायक एनपीएन ट्रांजिस्टर भी दोबारा डालना होगा।

चरण 3: विविधताएं

चरण 2 / सर्किट 2 में पेश किए गए सकारात्मक फीडबैक लूप के विषय पर कई बदलाव संभव हैं। यहां प्रस्तुत किया गया एक पिछले एक से अलग है, जिसमें एक बार बंद होने पर, यह अपने आप में बढ़ती बैटरी वोल्टेज पर फिर से सक्रिय नहीं होगा। इसके बजाय एक बार कट-ऑफ थ्रेशोल्ड तक पहुंचने के बाद, आपको इसे फिर से शुरू करने के लिए (बैटरी का आदान-प्रदान करना होगा, और) एक वैकल्पिक पुश बटन (S2) दबाना होगा। अच्छे उपाय के लिए मैंने सर्किट को मैन्युअल रूप से बंद करने के लिए दूसरा पुश बटन शामिल किया। स्कोप लाइनों में छोटे अंतर से पता चलता है कि मैंने प्रदर्शन उद्देश्यों के लिए सर्किट को चालू, बंद, चालू किया था। लो वोल्टेज पर कट-ऑफ अपने आप हो जाता है। बस इसे सिमुलेशन में आज़माएं, अगर मैं इसका वर्णन करने में अच्छा काम नहीं कर रहा हूं।

अब इस भिन्नता का लाभ यह है कि यह अब तक माने गए सर्किटों का सबसे तेज कट-ऑफ प्रदान करता है (सिमुलेशन में बिल्कुल 1.82V पर; व्यवहार में कट-ऑफ पॉइंट का स्तर उपयोग में आने वाले भागों पर निर्भर करेगा, और तापमान या अन्य कारकों के साथ भिन्न हो सकता है, लेकिन यह बहुत तेज होगा)। यह बिजली की खपत को भी कम करता है जबकि एक छोटे से 18nA पर बंद होता है।

तकनीकी रूप से ऐसा करने की तरकीब वोल्टेज रेफरेंस नेटवर्क (LED, R2 और R3) को सीधे बैटरी से कनेक्ट करने से T2 के बाद कनेक्ट होने की ओर ले जा रही थी, जैसे कि यह T2 के साथ बंद हो जाएगा। यह तेज कट-ऑफ बिंदु के साथ मदद करता है, क्योंकि एक बार जब T2 बस थोड़ा सा बंद होना शुरू हो जाता है, तो संदर्भ नेटवर्क के लिए उपलब्ध वोल्टेज भी कम होना शुरू हो जाएगा, जिससे तेजी से फीडबैक लूप पूरी तरह से पूरी तरह से बंद हो जाएगा।

बटन से छुटकारा पाना (यदि आप चाहते हैं)

बेशक, अगर आपको बटन पुश करना पसंद नहीं है, तो बस बटन निकाल दें, लेकिन 1nF कैपेसिटर और 10M ओम रेसिस्टर कनेक्ट करें (सटीक मान कोई फर्क नहीं पड़ता, लेकिन R1 से कम से कम तीन या चार गुना अधिक होना चाहिए) T1 के गेट से जमीन के समानांतर (जहाँ S2 था)। अब, जब आप नई बैटरी डालते हैं, तो T1 का गेट कुछ समय के लिए कम खींचा जाएगा (C1 चार्ज होने तक), और इसलिए सर्किट स्वचालित रूप से चालू हो जाता है।

भाग सूची

चूंकि यह एक और सर्किट है जिसे आप वास्तव में बनाना चाहते हैं: पुर्जे बिल्कुल सर्किट 2 के लिए उपयोग किए जाने वाले समान हैं (योजनाबद्ध से स्पष्ट रूप से विभिन्न प्रतिरोधी मानों के लिए सहेजें)। महत्वपूर्ण रूप से, T1 अभी भी IRLML6401 है, जबकि T2 और T3 क्रमशः किसी भी सामान्य छोटे सिग्नल NPN और PNP ट्रांजिस्टर हैं।

चरण 4: सरलीकरण

यदि आप मुझसे पूछें तो सर्किट २ और ३ बिल्कुल ठीक हैं, लेकिन मैं सोच रहा था कि क्या मैं कम भागों के साथ काम कर सकता हूँ। संकल्पनात्मक रूप से, फीडबैक लूप ड्राइविंग सर्किट 2 और 3 को केवल दो ट्रांजिस्टर (उनमें टी 2 और टी 3) की आवश्यकता होती है, लेकिन लोड को नियंत्रित करने के लिए उनके पास अलग से टी 1 भी होता है। क्या T1 को फीडबैक लूप के हिस्से के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है?

हां, कुछ दिलचस्प प्रभावों के साथ: चालू होने पर भी, T1 का प्रतिरोध कम होगा, लेकिन शून्य प्रतिरोध नहीं होगा। इसलिए, उच्च धाराओं के लिए वोल्टेज T1 के पार गिर रहा है। T1 के बाद जुड़े T2 के आधार के साथ, वह वोल्टेज ड्रॉप सर्किट के संचालन को प्रभावित करता है। एक बात के लिए, उच्च भार का मतलब उच्च कट-ऑफ वोल्टेज होगा। सिमुलेशन के अनुसार (नोट: आसान परीक्षण के लिए, मैंने यहां एक पुश बटन के लिए C1 की अदला-बदली की), 4 ओम लोड के लिए, कट-ऑफ 1.95V पर, 8 ओम के लिए 1.8V, 32 ओम के लिए 1.66V पर है।, और 1k ओम के लिए 1.58V पर। इसके अलावा यह ज्यादा नहीं बदलता है। (वास्तविक जीवन मूल्य आपके T1 नमूने के आधार पर सिम्युलेटर से भिन्न होंगे, पैटर्न समान होगा)। वे सभी कट-ऑफ सुरक्षित सीमा के भीतर हैं (परिचय देखें), लेकिन माना जाता है कि यह आदर्श नहीं है। NiMH बैटरी (और विशेष रूप से उम्र बढ़ने वाली) त्वरित डिस्चार्ज के लिए तेज वोल्टेज ड्रॉप दिखाएगी, और आदर्श रूप से, उच्च डिस्चार्ज दरों के लिए, वोल्टेज कट-ऑफ कम होना चाहिए, अधिक नहीं। हालांकि, उसी टोकन द्वारा, यह सर्किट एक प्रभावी शॉर्ट सर्किट संरक्षण प्रदान करता है।

सावधान पाठकों ने यह भी नोट किया होगा कि स्कोप लाइनों में दिखाया गया कट-आउट सर्किट 1 की तुलना में बहुत उथला लगता है। हालांकि, यह चिंता की बात नहीं है। यह सच है कि सर्किट पूरी तरह से बंद होने के लिए 1/10 सेकंड के आदेश पर ले जाएगा, हालांकि वोल्टेज बिंदु, जहां शटडाउन होता है, अभी भी सख्ती से परिभाषित है (सिमुलेशन में आपको निरंतर डीसी में स्वैप करना होगा) स्रोत, त्रिकोण जनरेटर के बजाय इसे देखने के लिए)। समय की विशेषता C1 और वांछित के कारण है: यह लोड (सोचें: एक स्टेप-अप कनवर्टर) के मामले में समय से पहले स्व-शटडाउन के खिलाफ सुरक्षा करता है, जो कि ज्यादातर स्थिर करंट के बजाय शॉर्ट करंट स्पाइक्स खींच रहा है। BTW, C1 (और R3, C1 को डिस्चार्ज करने के लिए आवश्यक रोकनेवाला) का दूसरा उद्देश्य सर्किट को स्वचालित रूप से, जब भी बैटरी डिस्कनेक्ट/पुनः कनेक्ट किया जाता है, को पुनरारंभ करना है।

भाग सूची

आवश्यक भाग फिर से पिछले सर्किट के समान हैं। विशेष रूप से:

• T1 IRLML6401 है - (कमी) विकल्पों की चर्चा के लिए चरण 1 देखें
• T2 कोई भी सामान्य छोटा संकेत NPN है
• C1 एक सस्ता सिरेमिक है
• प्रतिरोधक सस्ते कुछ भी हैं। न तो सटीकता और न ही शक्ति सहनशीलता की आवश्यकता है, और योजनाबद्ध में दिए गए मान अधिकतर किसी न किसी अभिविन्यास हैं। समान मूल्यों में अदला-बदली के बारे में चिंता न करें।

मेरे लिए कौन सा सर्किट सबसे अच्छा है?

फिर से, मैं सर्किट 1 के निर्माण के खिलाफ सलाह देता हूं। सर्किट 2 और 3 के बीच, मैं बाद की ओर झुकता हूं। हालाँकि, यदि आप अपने बैटरी वोल्टेज में बड़े उतार-चढ़ाव की उम्मीद करते हैं (जैसे बैटरी के ठंडे होने के कारण), तो आप सर्किट के मैन्युअल पुनरारंभ पर हिस्टैरिसीस के आधार पर एक स्वचालित पुनरारंभ पसंद कर सकते हैं। सर्किट 4 इस मायने में अच्छा है कि यह कम भागों का उपयोग करता है, और शॉर्ट सर्किट सुरक्षा प्रदान करता है, लेकिन यदि आप बहुत विशिष्ट वोल्टेज पर काटने के बारे में चिंतित हैं, तो यह सर्किट आपके लिए नहीं है।

निम्नलिखित चरणों में, मैं सर्किट 4 के निर्माण के बारे में आपका मार्गदर्शन करूंगा। यदि आप अन्य सर्किटों में से एक का निर्माण करते हैं, तो कुछ तस्वीरें साझा करने पर विचार करें।

चरण 5: आइए निर्माण शुरू करें (सर्किट 4)

ठीक है, तो हम सर्किट 4 बनाने जा रहे हैं। पिछले चरण में सूचीबद्ध इलेक्ट्रॉनिक भागों के अतिरिक्त, आपको इसकी आवश्यकता होगी:

• एक 2 सेल बैटरी धारक (मेरा एक एए धारक था जिसे क्रिसमस की सजावट से निकाला गया था)
• कुछ परफ़ॉर्मर
• IRLML6401 को संभालने के लिए चिमटी की एक अच्छी जोड़ी
• ए (छोटा) साइड कटर
• सोल्डरिंग आयरन और सोल्डरिंग वायर

तैयारी

मेरा बैटरी धारक एक स्विच के साथ आता है, और - आसानी से - थोड़ा खाली हेडरूम जो हमारे सर्किट को अंदर रखने के लिए बिल्कुल सही लगता है। वहां एक (वैकल्पिक) स्क्रू रखने के लिए एक पिन है, और मैंने साइड कटर का उपयोग करके उसे काट दिया. संपर्क और केबल बस ढीले ढंग से डाले गए थे। मैंने उन्हें आसान पहुंच के लिए हटा दिया, तारों को काट दिया और सिरों पर इन्सुलेशन हटा दिया।

फिर मैंने इलेक्ट्रॉनिक पुर्जों को परफ़ॉर्मर के एक टुकड़े में शिथिल रूप से रखा, ताकि यह पता लगाया जा सके कि वे कितनी जगह लेंगे। मोटे तौर पर, नीचे की पंक्ति जमीन पर होगी, केंद्र पंक्ति में वोल्टेज का पता लगाने वाले तत्व होते हैं, और ऊपरी पंक्ति में T1 के गेट से संबंध होता है। मुझे आवश्यक स्थान में सब कुछ फिट करने के लिए भागों को काफी घनी तरह से पैक करना पड़ा। IRLML6401 अभी तक नहीं रखा गया है। पिनआउट की वजह से इसे परफॉरमेंस पर नीचे तक जाना होगा। (ध्यान दें कि मैंने गलती से T2 - एक BC547 - गलत तरीके से रख दिया था! आँख बंद करके उसका अनुसरण न करें, आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे ट्रांजिस्टर के पिनआउट को दोबारा जांचें - वे सभी अलग हैं।) इसके बाद, मैंने क्लिप करने के लिए साइड कटर का उपयोग किया। आवश्यक आकार के लिए परफ़ॉर्मर।

चरण 6: टांका लगाना - कठिन भाग पहले

अधिकांश घटकों को हटा दें, लेकिन R1 की एक लीड डालें, साथ में बैटरी से सकारात्मक लीड (मेरे मामले में बैटरी स्विच से) केंद्र पंक्ति में, सीधे एक तरफ। केवल उस एक छेद को मिलाएं, पिनों को क्लिप न करें, फिर भी। R1 का दूसरा पिन नीचे की पंक्ति में जाता है (जैसा कि नीचे से देखा गया है), एक बाईं ओर। परफ़बोर्ड को क्षैतिज रूप से ठीक करें, नीचे की ओर ऊपर की ओर।

ठीक है, अगला IRLML6401। छोटा होने के अलावा, यह हिस्सा इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील है। अधिकांश समय कुछ भी बुरा नहीं होगा, भले ही आप बिना किसी सावधानी के भाग को संभाल लें। लेकिन एक वास्तविक मौका है कि आप इसे बिना देखे भी नुकसान पहुंचाएंगे या नष्ट कर देंगे, तो आइए सावधान रहने की कोशिश करें। सबसे पहले कोशिश करें कि ऐसा करते समय प्लास्टिक या ऊनी कपड़े न पहनें। इसके अलावा, यदि आपके पास एक एंटीस्टेटिक रिस्टबैंड नहीं है, तो अब समय है कि आप अपने हाथ और अपने सोल्डरिंग आयरन दोनों से किसी ग्राउंडेड (शायद एक रेडिएटर, या कुछ पाइपिंग) को स्पर्श करें। अब, अपने चिमटी के साथ IRLML6401 को ध्यान से पकड़ें, और इसे इसके अंतिम स्थान के पास ले जाएं, जैसा कि फोटो में दिखाया गया है। "एस" पिन आपके द्वारा सोल्डर किए गए आर 1 के पिन के बगल में होना चाहिए, अन्य पिन दिखाए गए अनुसार दो अन्य छेदों पर होना चाहिए।

पर्याप्त समय लो! सटीकता के पक्ष में, गति के बजाय, यहाँ। जब आप प्लेसमेंट से खुश हों, तो सोल्डर को R1 पर फिर से पिघलाएं, जबकि ध्यान से IRLML6401 को अपनी चिमटी से उसकी ओर ले जाएं, ताकि "S" पिन सोल्डर हो जाए। ध्यान से जांचें कि IRLML6401 अब ठीक हो गया है, और यह सही जगह पर लगा हुआ है (यह भी: परफ़ॉर्म पर फ्लैट)। यदि आप प्लेसमेंट से पूरी तरह से खुश नहीं हैं, तो मिलाप को एक बार फिर पिघलाएं, और स्थिति को समायोजित करें। यदि आवश्यक हो तो दोहराएं।

किया हुआ? अच्छा। राहत की गहरी सांस लें, फिर R1 के दूसरे पिन को "G" पिन के बगल वाले छेद में (पैकेज के उसी तरफ "S" पिन के रूप में) मिला दें। R1 और "G" पिन दोनों को कनेक्ट करना सुनिश्चित करें। R1 के पिन को अभी तक क्लिप न करें!

R2 का एक पिन डालें, और "D" पिन (ट्रांजिस्टर पैकेज के विपरीत दिशा में एक) के बगल में छेद के माध्यम से सकारात्मक आउटपुट लीड डालें। उस कनेक्शन को मिलाएं, फिर से "D" पिन को R2 और आउटपुट लीड से जोड़ना सुनिश्चित करें।

अंत में, अच्छे उपाय के लिए पहले सोल्डरिंग पॉइंट ("एस" पिन) पर थोड़ा और सोल्डर लागू करें, अब जबकि दो अन्य सोल्डरिंग पॉइंट ट्रांजिस्टर को पकड़ रहे हैं।

ध्यान दें कि मैं जानबूझकर R1 और R2 को T1 के बहुत करीब रख रहा हूं। विचार यह है कि ये T1 के लिए अल्पविकसित हीटसिंक के रूप में कार्य करेंगे। इसलिए यदि आपके पास अधिक जगह खाली है, तो भी इन्हें तंग रखने पर विचार करें। उसी टोकन से, यहां मिलाप की मात्रा के बारे में बहुत मितव्ययी न हों।

अब तक सब ठीक है? महान। चीजें केवल आसान हो रही हैं, यहाँ से।

चरण 7: सोल्डरिंग - आसान भाग

सोल्डरिंग का शेष भाग बहुत सीधा है। प्रारंभिक चित्र के अनुसार भागों को एक-एक करके डालें (सिवाय इसके कि, अपने T2 ट्रांजिस्टर के पिनआउट पर पूरा ध्यान दें!), फिर उन्हें मिलाप करें। मैंने केंद्र पंक्ति से शुरुआत की। आप देखेंगे कि कुछ मामलों में मैंने एक छेद में कई पिन डाले हैं (उदाहरण के लिए R2 का दूसरा छोर और एलईडी की लंबी लीड), और जहां यह संभव नहीं था, मैंने पहले से ही सोल्डर किए गए तत्वों के पिन को बनाने के लिए मोड़ दिया आवश्यक कनेक्शन (ओं)।

पूरी निचली पंक्ति (जैसा कि नीचे से देखा गया) T1 के "G" पिन से जुड़ा है, और हम उस कनेक्शन को बनाने के लिए R2 के पिन का उपयोग कर रहे हैं (मैंने आपको इसे क्लिप न करने की चेतावनी दी थी!) और आर 3)।

पूरी शीर्ष पंक्ति (जैसा कि नीचे से देखा गया है) जमीन से जुड़ी हुई है, और उस कनेक्शन को बनाने के लिए R3 के पिन का उपयोग किया जाता है। C1 का दूसरा टर्मिनल, T2 का उत्सर्जक और महत्वपूर्ण रूप से बैटरी ग्राउंड, और आउटपुट ग्राउंड लीड इससे जुड़े हुए हैं।

अंतिम दो तस्वीरें नीचे और ऊपर से अंतिम सर्किट दिखाती हैं। फिर से, मैंने T2 में गलत तरीके से टांका लगाया, और मुझे इस तथ्य के बाद इसे ठीक करना पड़ा (कोई चित्र नहीं लिया गया)। यदि BC547 (जैसा मैंने किया) का उपयोग कर रहा है, तो यह बिल्कुल विपरीत दिशा में जाता है। हालांकि, यह 2N3904 के लिए सही होगा। ठीक है, दूसरे शब्दों में, सोल्डरिंग से पहले ट्रांजिस्टर पिनआउट को दोबारा जांचना सुनिश्चित करें!

चरण 8: अंतिम चरण

अब आपके सर्किट का परीक्षण करने का एक अच्छा समय है

यदि सब कुछ काम करता है, तो शेष सरल है। मैंने स्विच और बैटरी संपर्कों के साथ सर्किट को अपने बैटरी धारक के अंदर रखा। जैसा कि मैं सर्किट को छूने वाले सकारात्मक बैटरी टर्मिनल के बारे में थोड़ा चिंतित था, मैंने बीच में थोड़ा सा लाल इन्सुलेशन टेप लगाया। अंत में मैंने आउटगोइंग केबल को गर्म गोंद की एक बूंद के साथ तय किया।

इतना ही! आशा है कि आप सब कुछ का पालन कर सकते हैं, और यदि आप अन्य सर्किटों में से एक बनाते हैं, तो चित्र पोस्ट करने पर विचार करें।