Keterlambatan Transistor

14

Saya mencoba membuat alarm untuk lemari es sehingga jika pintu dibiarkan terbuka, setelah 1 menit atau lebih, alarm akan berbunyi.

Saya punya sesuatu yang mirip dengan skema di bawah ini. Ketika sakelar terbuka kapasitor mulai mengalir melalui basis transistor tetapi saya memiliki LED secara paralel dengan transistor sehingga ketika kapasitor habis, LED menyala. Ini berfungsi dengan baik, namun saya tidak bisa menunda cukup lama. Jika saya meningkatkan nilai kapasitor atau resistor basis transistor, waktu tunda lebih lama, namun karena kapasitor pemakaian lebih lambat LED / Alarm secara bertahap memudar di mana saya tidak benar-benar ingin. Saya ingin alarm / LED menyala tiba-tiba.

masukkan deskripsi gambar di sini

Apakah ada cara bagi saya untuk meningkatkan penundaan tetapi tetap mengaktifkan alarm relatif tiba-tiba?

Sebagai catatan kaki, saya tidak ingin menggunakan IC apa pun (yaitu penghitung 555)

vimist
sumber
2
Mengapa Anda tidak ingin menggunakan IC. Jika saya seorang tukang ban dan seorang pelanggan mengatakan kepada saya dia tidak ingin ban karet dll ...
Andy alias
1
Untuk penundaan satu menit, Anda harus menggunakan IC apakah Anda mau atau tidak. Jika Anda tidak akan menerima jawaban yang menggunakan IC, ini harus ditutup sebagai "terlalu lokal" karena tidak akan membantu pembaca di masa mendatang.
The Photon
7
Alasan saya tidak ingin menggunakan IC adalah karena hanya memasukkan sesuatu yang telah dibuat orang lain tidak membantu saya memahami bagaimana cara benar - benar membuat timer.
vimist
11
@ThePhoton - jika Anda HARUS menerima jawaban IC maka Anda HARUS mendengarkan Olin juga dan selalu menggunakan mikrokontroler. Meskipun kedua solusi memiliki kelebihan, membatasi diri Anda ke subkumpulan tertentu dari solusi yang mungkin secara umum untuk alasan dunia nyata yang baik atau sebagai latihan pembelajaran, merupakan pendekatan yang sepenuhnya valid.
Russell McMahon
2
Sebenarnya ketika Anda bertukar tombol dan kapasitor, Anda akan mendapatkan hasil yang sama. Saya suka seri LED dengan transistor yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi.
jippie

Jawaban:

19

Anda sedang mengisi kapasitor langsung dari baterai. Jadi waktu pengisian terkait dengan produk RC, di mana R hanyalah hambatan internal baterai.

Coba sesuatu seperti ini:

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Di sini, saya telah membagi resistansi dasar sehingga kapasitor diisi melalui sebagian besar.

Ini tidak hanya mencapai tujuan memperlambat pengisian resistor, tetapi memiliki manfaat sisi lain. Ketika sakelar dilepaskan, C1 melepaskan ke basis transistor hanya melalui resistansi 1K, menghasilkan pengeluaran yang jauh lebih cepat daripada muatan. Kita tidak dapat membuat resistor itu terlalu kecil, karena kita perlu melindungi persimpangan BE transistor dari arus keluaran.

Dalam simulasi, arus LED mulai membangun sekitar 1,5 detik dan mencapai maksimum sekitar 1,8. Jadi itu bukan turn-on yang tiba-tiba, jelas. Tetapi turn-on meningkat dengan penundaan yang lebih cepat.

Untuk menghidupkan lebih cepat, kita perlu menambahkan tahap transistor lain. Sirkuit berikut memiliki penundaan waktu yang serupa dengan yang di atas, tetapi arus LED landai lebih cepat, lebih dari sebaran 70 ms atau lebih.

skema

mensimulasikan rangkaian ini

Untuk waktu yang lebih lama dengan pengaktifan cepat, kita perlu lebih banyak keuntungan. Salah satu cara untuk melakukannya adalah mengganti resistor beban dengan beban aktif. Menurut simulasi LTSpice dari rangkaian ini, ia menghasilkan penundaan 55-an, di mana titik LED landai selama interval sekitar seperempat detik. Grafik ini menunjukkan pengisian kapasitor (biru) versus arus LED (hijau):

masukkan deskripsi gambar di sini

Namun, ini semakin rumit daripada beberapa solusi berbasis IC. Pendekatan ini baik untuk memuaskan ego penghobi. ("Saya melakukannya dengan komponen diskrit, tidak ada yang mudah digunakan op-amp atau penghitung waktu IC, dan lihat, bahkan ada cermin saat ini dan yang lainnya!").

skema

mensimulasikan rangkaian ini

Bisakah kita membuat beberapa perubahan kecil sehingga kita tidak perlu resistor pengisian besar, dan dapat menggunakan kapasitor yang lebih kecil? Iya! Ini satu cara. Kita dapat menaikkan transitor Q1 sehingga ada tegangan nyala yang lebih tinggi di pangkalan, dengan meletakkan dioda Zener di emitor, katakanlah 8.2V. Kemudian resistor pengisian 100K, dan kapasitor 470uF memberi kita sedikit lebih dari satu menit. Dengan menaikkan tegangan yang harus dikembangkan kapasitor, kita dapat memperoleh penundaan yang lebih besar untuk nilai RC yang sama.

skema

mensimulasikan rangkaian ini

Kaz
sumber
Terima kasih atas tanggapannya Kaz, namun saya mencari penundaan sekitar tanda 1 menit jika memungkinkan untuk menyesuaikan skema Anda agar sesuai dengan itu?
vimist
Itu sulit. Setiap peningkatan waktu dengan R1 dan C1 yang lebih besar juga meningkatkan waktu nyala. Sebagai contoh jika kita membuat R1 menjadi megohm, kita mendapatkan rata-rata penundaan menit, tetapi LED naik lebih dari beberapa detik. Kita perlu lebih banyak keuntungan untuk mematikannya.
Kaz
Wow, terima kasih untuk waktu yang Anda berikan jawabannya! Sepertinya ini jalan yang harus dilalui. Semoga saya bisa mengerti apa yang terjadi sedikit lebih baik jika saya mulai bermain-main dengannya. Terima kasih!!
vimist
2

Entah Anda meningkatkan kapasitor, yang sudah agak besar, atau Anda mengurangi arus basis transistor. Opsi kedua dapat dicapai dengan mengubah BC547 untuk BC516, yang disebut ' pasangan Darlington ' dan meningkatkan 33k ke 1M resistor. Ini akan menambah batas waktu.

Masalah lain yang Anda sebutkan, pemudaran lambat, sebaiknya diselesaikan dengan pemicu Schmitt .

Untuk batas waktu lama seperti ini solusi lain lebih cocok, tetapi Anda harus pindah ke IC untuk menjaga kompleksitas.

jippie
sumber
Terima kasih atas tanggapannya. Saya telah melihat ke dalam melakukan sesuatu seperti ini, tetapi itu hanya memperkuat bahwa masalah alarm / LED secara bertahap memudar. Jadi cara ini berfungsi, saya hanya ingin alarm tiba-tiba datang satu. Apakah ada yang memasukkan itu?
vimist
Diperbarui dengan pemicu Schmitt, ada dua diagram sirkuit yang menggunakan komponen diskrit (non-IC).
jippie
1

Untuk mendapatkan lampu LED yang lebih tajam, Anda perlu menambah penguatan sirkuit. Bagi mereka yang menggunakan IC, rangkaian pembanding akan digunakan untuk membandingkan tegangan kapasitor ke level referensi. Setelah ambang dilewati, gain pembanding yang sangat tinggi akan menyebabkan output berubah dengan cepat dan menyalakan alarm LED Anda.

Karena Anda ingin tetap menggunakan komponen beton sederhana, pendekatan paling sederhana berikutnya bagi Anda untuk meningkatkan gain rangkaian Anda adalah dengan menghubungkan dua NPN transistor dalam konfigurasi darlington. Sirkuit Darlington tidak akan sepenuhnya memenuhi transistor keluaran sehingga Anda harus menyesuaikan resistor secara seri dengan LED untuk mencapai kecerahan LED yang sama.

Saya akan memposting gambar yang dimodifikasi untuk Anda sebentar lagi.

Michael Karas
sumber
1

Jika Anda menggunakan MOSFET dan letakkan resistor dari gerbang ke ground

  • Gerbang MOSFET sama sekali tidak menarik arus (yang dapat Anda deteksi)

  • Konstanta waktu peluruhan tegangan sekarang seluruhnya berbasis RC.

  • Turnoff terjadi ketika Vcap jatuh untuk menutup ke MOSFET Vgs_threshold.
    (Lebih banyak hal berguna untuk dipelajari :-)).

Pastikan bahwa MOSFET Vgs_max adalah> 12V. Banyaknya sekitar 20V. Beberapa lebih rendah.

Perhatikan bahwa kebocoran kapasitor untuk tutup 1000 uF mungkin signifikan untuk nilai pelepasan R yang lebih besar.

Namun, tutup tantalum 10 uF dan resistor 1M memiliki konstanta waktu 10 detik sehingga mungkin memberikan waktu penundaan 20+ detik. Tutup elektrolit 47 uF dan 1 MUNGKIN bekerja.

Jika sebuah IC dapat diterima maka Anda akan menyukai apa yang dapat Anda capai dengan CD 4060 dalam mode berosilasi sendiri - lihat gbr 12..

Russell McMahon
sumber
Opsi MOSFET mungkin tidak cukup 'tajam' saat dihidupkan / dimatikan dengan cepat, tetapi memang alternatif yang baik untuk Darlington.
jippie