Độ trễ bóng bán dẫn

Tôi đang cố gắng tạo báo thức cho tủ đông để nếu cửa mở, sau 1 phút hoặc lâu hơn, báo thức sẽ kêu.

Tôi đã có một cái gì đó tương tự như sơ đồ dưới đây. Khi công tắc mở, tụ điện bắt đầu phóng qua đế của bóng bán dẫn nhưng tôi có đèn LED song song với bóng bán dẫn để khi xả tụ, đèn LED sẽ bật. Điều này đang hoạt động tốt, tuy nhiên tôi không thể làm cho sự chậm trễ đủ lâu. Tuy nhiên, nếu tôi tăng giá trị tụ điện hoặc điện trở cơ sở của bóng bán dẫn, thời gian trễ sẽ lâu hơn, tuy nhiên vì tụ phóng điện chậm hơn, đèn LED / Báo động dần bị mờ đi mà tôi không thực sự muốn. Tôi muốn báo thức / đèn LED bật sáng đột ngột nhất có thể.

Có cách nào để tôi tăng độ trễ nhưng giữ báo thức bật tương đối đột ngột không?

Như một chú thích, tôi không muốn sử dụng bất kỳ IC nào (tức là bộ đếm thời gian 555)

Bạn đang sạc tụ điện trực tiếp từ pin. Vì vậy, thời gian sạc có liên quan đến RC sản phẩm, trong đó R chỉ là điện trở trong của pin.

Hãy thử một cái gì đó như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Ở đây, tôi đã phân chia điện trở cơ sở để tụ điện được tích điện qua một phần lớn của nó.

Điều này không chỉ đạt được mục tiêu làm chậm quá trình sạc điện trở mà còn có lợi ích khác. Khi công tắc được giải phóng, C1 xả vào đế của bóng bán dẫn chỉ qua điện trở 1K, dẫn đến phóng điện nhanh hơn nhiều so với điện tích. Chúng ta không thể làm cho điện trở đó quá nhỏ, bởi vì chúng ta cần bảo vệ tiếp giáp BE của bóng bán dẫn khỏi dòng phóng điện.

Trong mô phỏng, dòng LED bắt đầu xây dựng trong khoảng 1,5 giây và đạt tối đa khoảng 1,8. Vì vậy, đó không phải là một sự thay đổi đột ngột, rõ ràng. Nhưng bật lên với sự chậm trễ nhanh hơn.

Để bật nhanh hơn, chúng ta cần thêm một giai đoạn bóng bán dẫn khác. Mạch sau có độ trễ thời gian tương tự như trên, nhưng dòng LED tăng nhanh hơn, trong khoảng 70 ms hoặc hơn.

^{mô phỏng mạch này}

Đối với thời gian dài hơn với bật nhanh, chúng tôi cần tăng thêm. Một cách để làm điều đó là thay thế điện trở tải bằng tải hoạt động. Theo một mô phỏng LTSpice của mạch này, nó tạo ra độ trễ 55 giây, tại thời điểm đó, đèn LED tăng lên trong khoảng thời gian khoảng một phần tư giây. Biểu đồ này cho thấy việc sạc tụ điện (màu xanh) so với dòng LED (màu xanh lá cây):

Tuy nhiên, nó đang trở nên phức tạp hơn một số giải pháp dựa trên IC. Cách tiếp cận này là tốt để hài lòng cái tôi của sở thích. .

^{mô phỏng mạch này}

Chúng ta có thể thực hiện một số thay đổi nhỏ để không cần điện trở sạc lớn và có thể sử dụng tụ điện nhỏ hơn không? Đúng! Đây là một cách. Chúng ta có thể nâng cao transitor Q1 để có điện áp bật cao hơn ở đế, bằng cách đặt một diode Zener trong bộ phát, giả sử là 8.2V. Sau đó, một điện trở sạc 100K, và một tụ điện 470uF cho chúng ta một chút trong một phút. Bằng cách tăng điện áp mà tụ điện phải phát triển, chúng ta có thể thu được độ trễ lớn hơn cho cùng các giá trị RC.

^{mô phỏng mạch này}

Hoặc là bạn tăng tụ điện, vốn đã lớn hơn một chút, hoặc bạn giảm dòng điện cơ sở của bóng bán dẫn. Tùy chọn thứ hai có thể được thực hiện bằng cách thay đổi BC547 cho BC516, được gọi là ' cặp Darlington ' và tăng điện trở 33k lên 1M. Điều này sẽ tăng thời gian chờ.

Vấn đề khác mà bạn đề cập, sự mờ dần chậm, tốt nhất có thể được giải quyết bằng một trình kích hoạt Schmitt .

Đối với thời gian chờ lâu như thế này, các giải pháp khác phù hợp hơn, nhưng bạn phải chuyển sang IC để giảm độ phức tạp.

Để bật đèn LED sắc nét hơn, bạn cần tăng mức tăng của mạch. Đối với những người sử dụng IC, một mạch so sánh sẽ được sử dụng để so sánh điện áp tụ với mức tham chiếu. Khi ngưỡng đã vượt qua mức tăng rất cao của bộ so sánh sẽ khiến đầu ra nhanh chóng thay đổi và bật đèn LED báo động của bạn.

Vì bạn muốn ở lại với các thành phần giải mã đơn giản hơn, cách tiếp cận đơn giản tiếp theo để bạn tăng mức tăng của mạch sẽ là kết nối hai bóng bán dẫn NPN trong cấu hình darlington. Các mạch Darlington sẽ không bão hòa hoàn toàn bóng bán dẫn đầu ra và do đó bạn sẽ phải điều chỉnh điện trở nối tiếp với đèn LED để đạt được độ sáng LED tương tự.

Tôi sẽ đăng một bức ảnh sửa đổi cho bạn trong giây lát.

Nếu bạn sử dụng MOSFET và đặt điện trở từ cổng xuống đất

• Cổng MOSFET hoàn toàn không có dòng điện nào (mà bạn có thể phát hiện)

• Hằng số thời gian phân rã điện áp bây giờ hoàn toàn dựa trên RC.

• Turnoff xảy ra khi Vcap rơi xuống gần với MOSFET Vss_thr Ngưỡng.
  (Nhiều thứ hữu ích hơn để tìm hiểu :-)).

Hãy chắc chắn rằng MOSFET Vss_max là> 12V. Nhiều khoảng 20V. Một số thấp hơn.

Lưu ý rằng rò rỉ tụ điện cho nắp 1000 uF có thể có ý nghĩa đối với các giá trị phóng điện R lớn hơn.

Tuy nhiên, nắp tantalum 10 uF và điện trở 1M có hằng số thời gian 10 giây nên có thể cho độ trễ hơn 20 giây. Một nắp điện phân 47 uF và 1M CÓ THỂ hoạt động.

Nếu một IC được chấp nhận thì bạn sẽ thích những gì bạn có thể đạt được với CD 4060 ở chế độ tự dao động - xem hình 12 ..