Circuito (s) de protección de batería NiMH de 2 celdas: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Si viniste aquí, probablemente sepas por qué. Si todo lo que desea ver es una solución rápida, vaya directamente al paso 4, que detalla el circuito que terminé usando yo mismo. Pero si no está muy seguro, si realmente quiere esta solución o algo más, tiene curiosidad sobre el fondo, o simplemente disfruta visitando algunos lugares interesantes en mi viaje de prueba y error, aquí está la versión elaborada:

El problema

Tiene algún proyecto de electrónica que desea alimentar con baterías recargables. LiPo es la tecnología de batería del día, pero las baterías de litio aún traen algunos malos hábitos, como no tener un factor de forma estándar listo para el supermercado, requerir cargadores especiales (uno para cada factor de forma) y comportarse como verdaderas reinas del drama cuando se maltrata (se incendia) y esas cosas). Por el contrario, las baterías recargables de NiMH están disponibles en factores de forma estándar, desde AA hasta AAA hasta lo que sea, lo que significa que puede usar las mismas baterías para su cámara digital, su linterna, su automóvil RC de juguete y sus dispositivos electrónicos de bricolaje. De hecho, probablemente tengas un montón de ellos por ahí, de todos modos. También son mucho menos conocidos por causar problemas, excepto que una cosa que realmente no les gusta es que se "descarguen profundamente".

Este problema se vuelve mucho más severo si está utilizando un "convertidor reductor elevador" para aumentar su voltaje de entrada, digamos a 5V para alimentar un arduino. Si bien su automóvil RC se moverá cada vez más lento a medida que se agoten las baterías, un convertidor reductor se esforzará por mantener constante el voltaje de salida, incluso cuando el voltaje de entrada esté disminuyendo, por lo que podría succionar los últimos electrones de su batería, sin ningún signo visible de problemas.

Entonces, ¿cuándo tienes que dejar de descargar?

Una celda de NiMH completamente cargada tiene un voltaje típico de alrededor de 1.3V (hasta 1.4V). Durante la mayor parte de su ciclo de trabajo, suministrará aproximadamente 1,2 V (su voltaje nominal), disminuyendo lentamente. Cerca del agotamiento, la caída de voltaje será bastante pronunciada. La recomendación que se encuentra comúnmente es dejar de descargar en algún lugar entre 0.8V y 1V, momento en el cual la mayor parte de la carga se habrá agotado, de todos modos (con muchos factores que afectan los números exactos, no entraré en más detalles).

Sin embargo, si realmente desea sobrepasar los límites, la situación de la que debe tener cuidado es agotar la batería por debajo de 0 V, momento en el que sufrirá daños graves (Advertencia: recuerde que estoy hablando de celdas de NiMH, aquí; para LiPos permanentes ¡el daño comenzará mucho antes!). ¿Cómo puede suceder eso? Bueno, cuando tiene varias celdas de NiMH seguidas, una de las baterías puede estar todavía cerca de su voltaje nominal, mientras que otra ya está completamente agotada. Ahora, el voltaje de la celda buena continuará impulsando una corriente a través de su circuito, y a través de la celda vacía, agotando por debajo de 0V. Es más fácil meterse en esta situación de lo que parece a primera vista: recuerde que la caída de voltaje se vuelve mucho más pronunciada hacia el final del ciclo de descarga. Por lo tanto, incluso algunas diferencias iniciales relativamente menores entre sus celdas pueden dar lugar a voltajes restantes muy diferentes después de la descarga. Ahora este problema se vuelve más pronunciado, cuantas más celdas pongas en serie. Para el caso de dos celdas, discutido aquí, todavía sería relativamente seguro descargar a un voltaje total alrededor de 1.3V, que correspondería a una batería a 0V, y la otra a 1.3V, en el peor de los casos. Sin embargo, no tiene mucho sentido ir tan bajo (y, como veremos, eso sería incluso difícil de lograr). Sin embargo, como límite superior, detenerse en cualquier lugar por encima de 2V parecería un desperdicio (aunque, AFAIU, a diferencia de las baterías de NiCd, las descargas parciales frecuentes no representan un problema para las baterías de NiMH). La mayoría de los circuitos que presentaré apuntarán ligeramente por debajo de eso, alrededor de 1.8V como punto de corte.

¿Por qué no utilizar simplemente una solución independiente?

¡Porque eso no parece existir! Las soluciones son abundantes para recuentos de células más altos. Con tres celdas de NiMH, puede comenzar a usar circuitos de protección LiPo estándar y, por encima de eso, sus opciones solo se amplían. Pero, ¿un corte de bajo voltaje a 2 V o menos? Por mi parte, no pude encontrar uno.

Lo que voy a presentar

Ahora, no temas, te voy a presentar no uno, sino cuatro circuitos relativamente fáciles para lograr eso (uno en cada "paso" de este instructivo), y los voy a discutir en detalle, para que sepas cómo y por qué modificarlos, en caso de que sienta la necesidad. Bueno, para ser honesto, no recomiendo usar mi primer circuito, que simplemente incluyo para ilustrar la idea básica. Los circuitos 2 y 3 funcionan, pero requieren algunos componentes más que el circuito 4, que terminé usando yo mismo. Nuevamente, si está harto de la teoría, salte al Paso 4.

Paso 1: La idea básica (¡este circuito no se recomienda!)

Comencemos con el circuito básico anterior. No recomiendo usarlo, y discutiremos por qué, más adelante, pero es perfecto para ilustrar las ideas básicas y para discutir los elementos principales que también encontrará en los mejores circuitos, más abajo en este instructivo. Por cierto, también puedes ver este circuito en una simulación completa en el gran simulador en línea de Paul Falstad e Iain Sharp. Uno de los pocos que no requiere que se registre para guardar y compartir su trabajo. No se preocupe por las líneas de alcance en la parte inferior, sin embargo, explicaré las que están cerca del final de este "paso".

De acuerdo, para evitar que las baterías se agoten demasiado, necesita a) una forma de desconectar la carga yb) una forma de detectar cuándo es el momento de hacerlo, es decir, cuando el voltaje ha bajado demasiado.

¿Cómo encender y apagar la carga (T1, R1)?

Empezando por el primero, la solución más obvia será utilizar un transistor (T1). Pero, ¿qué tipo elegir? Las propiedades importantes de ese transistor son:

1. Debería tolerar suficiente corriente para su aplicación. Si desea una protección genérica, probablemente querrá admitir al menos 500 mA y más.
2. Debe proporcionar una resistencia muy baja mientras está encendido, para no robar demasiado voltaje / potencia de su ya bajo voltaje de suministro.
3. Debe ser conmutable con el voltaje que tiene, es decir, algo ligeramente por debajo de 2V.

El punto 3 anterior parecería sugerir un transistor BJT ("clásico"), pero hay un simple dilema asociado con eso: cuando se coloca la carga en el lado del emisor, de modo que la corriente base estará disponible para la carga, efectivamente reducirá el voltaje disponible por la "caída de voltaje del emisor base". Normalmente, eso es alrededor de 0,6 V. Prohibitivamente mucho, cuando se habla de suministro total de 2V. Por el contrario, al colocar la carga en el lado del colector, estará "desperdiciando" la corriente que pasa por la base. Eso no es un gran problema en la mayoría de los casos de uso, ya que la corriente base será del orden de una centésima parte de la corriente del colector (dependiendo del tipo de transistor), únicamente. Pero al diseñar para una carga variable o desconocida, eso significa desperdiciar el 1% de la carga máxima esperada, de forma permanente. No muy bien.

Entonces, considerando los transistores MOSFET, en cambio, estos sobresalen en los puntos 1 y 2, anteriores, pero la mayoría de los tipos requieren considerablemente más de 2V de voltaje de compuerta para encenderse completamente. Tenga en cuenta que un "voltaje umbral" (V-GS- (th)) ligeramente por debajo de 2V no es suficiente. Quieres que el transistor esté lejos en la región de encendido a 2V. Afortunadamente, hay algunos tipos adecuados disponibles, con los voltajes de puerta más bajos que se encuentran típicamente en los MOSFET de canal P (el equivalente FET de un transistor PNP). Y aún así, su elección de tipos será muy limitada, y lamento tener que decírselo, los únicos tipos adecuados que pude encontrar son todos empaquetados SMD. Para ayudarlo a superar ese impacto, eche un vistazo a la hoja de datos del IRLML6401 y dígame que no está impresionado con esas especificaciones. El IRLML6401 también es un tipo que está ampliamente disponible al momento de escribir este artículo, y no debería costarle más de alrededor de 20 centavos por pieza (menos al comprar en volumen o en China). Así que ciertamente puedes permitirte freír algunos de esos, aunque todos los míos sobrevivieron a pesar de que soy un principiante en la soldadura SMD. A 1,8 V en la puerta tiene una resistencia de 0,125 ohmios. Lo suficientemente bueno para conducir en el orden de 500 mA, sin sobrecalentamiento (y más, con un disipador de calor apropiado).

Muy bien, entonces el IRLML6401 es lo que usaremos para T1 en este y en todos los siguientes circuitos. R1 simplemente está ahí para subir el voltaje de la puerta por defecto (correspondiente a una carga desconectada; recuerde que este es un FET de canal P).

¿Que más necesitamos?

¿Cómo detectar un voltaje de batería bajo?

Para lograr un corte de voltaje mayormente definido, usamos mal un LED rojo como una referencia de voltaje relativamente nítida de alrededor de 1.4V. Si posee un diodo Zener de un voltaje adecuado, sería mucho mejor, pero un LED aún parece proporcionar una referencia de voltaje más estable que dos diodos de silicio regulares en serie. R2 y R3 sirven para a) limitar la corriente que pasa por el LED (tenga en cuenta que no queremos producir ninguna luz perceptible), yb) bajar un poco más el voltaje en la base de T2. Podría reemplazar R2 y R3 con un potenciómetro para un voltaje de corte algo ajustable. Ahora, si el voltaje que llega a la base de T2 es de alrededor de 0.5 V o más (suficiente para superar la caída de voltaje del emisor de la base de T2), T2 comenzará a conducir, tirando de la puerta de T1 a bajo, y así conectando la carga. Por cierto, se puede suponer que T2 es su variedad de jardín: cualquier transistor NPN de pequeña señal que permanezca en su caja de herramientas, aunque será preferible una alta amplificación (hFe).

Quizás se pregunte por qué necesitamos T2 y no solo conecte nuestra referencia de voltaje improvisada entre la tierra y el pin de la puerta de T1. Bueno, la razón de esto es bastante importante: queremos un cambio lo más rápido posible entre encendido y apagado, porque queremos evitar que T1 esté en un estado "medio encendido" durante un período de tiempo prolongado. Mientras está medio encendido, T1 actuará como una resistencia, lo que significa que el voltaje caerá entre la fuente y el drenaje, pero la corriente seguirá fluyendo, y esto significa que T1 se calentará. Cuánto calentará depende de la impedancia de la carga. Si, por ejemplo, es de 200 ohmios, entonces, a 2 V, fluirán 10 mA, mientras que T1 está completamente encendido. Ahora, el peor estado es que la resistencia de T1 coincida con estos 200 ohmios, lo que significa que 1 V caerá sobre T1, la corriente caerá a 5 mA y se deberán disipar 5 mW de potencia. Lo suficientemente justo. Pero para una carga de 2 ohmios, T1 tendrá que disipar 500 mW, y eso es mucho para un dispositivo tan pequeño. (En realidad, está dentro de las especificaciones del IRLML6401, pero solo con un disipador de calor apropiado y buena suerte diseñando para eso). En este contexto, tenga en cuenta que si se conecta un convertidor de voltaje elevador como carga primaria, aumentará la corriente de entrada en respuesta a la caída del voltaje de entrada, multiplicando así nuestros problemas térmicos.

Mensaje para llevar a casa: queremos que la transición entre encendido y apagado sea lo más nítida posible. De eso se trata T2: hacer la transición más nítida. ¿Pero T2 es lo suficientemente bueno?

Por qué este circuito no lo corta

Echemos un vistazo a las líneas del osciloscopio que se muestran en la parte inferior de la simulación del Circuito 1. Puede que hayas notado que coloqué un generador triangular de 0 a 2.8 V, en lugar de nuestras baterías. Esta es solo una forma conveniente de imaginar lo que sucede a medida que cambia el voltaje de la batería (línea verde superior). Como se muestra en la línea amarilla, prácticamente no fluye corriente mientras el voltaje está por debajo de 1,9 V. Bueno. El área de transición entre alrededor de 1,93 V y 1,9 V parece empinada a primera vista, pero considerando que estamos hablando de una batería que se descarga lentamente, esos.3 V todavía corresponden a mucho tiempo pasado en un estado de transición entre completamente encendido y completamente apagado. (La línea verde en la parte inferior muestra el voltaje en la puerta de T1).

Sin embargo, lo que es aún peor acerca de este circuito, es que una vez que se corta, incluso una pequeña recuperación en el voltaje de la batería empujará el circuito de nuevo al estado medio encendido. Teniendo en cuenta que el voltaje de la batería tiende a recuperarse, ligeramente, cuando se corta una carga, esto significa que nuestro circuito permanecerá en el estado de transición durante mucho tiempo (durante el cual el circuito de carga también permanecerá en un estado medio roto, lo que podría enviar un Arduino a través de cientos de ciclos de reinicio, por ejemplo).

Segundo mensaje para llevar a casa: No queremos que la carga se vuelva a conectar demasiado pronto, cuando la batería se recupere.

Pasemos al Paso 2 para ver una forma de lograr esto.

Paso 2: agregar histéresis

Dado que este es un circuito, es posible que desee construirlo, le daré una lista de partes para aquellas partes que no son evidentes en el esquema:

• T1: IRLML6401. Vea el "Paso 1" para una discusión, por qué.
• T2: Cualquier transistor NPN de pequeña señal común. Usé BC547 al probar este circuito. Cualquier tipo común como 2N2222, 2N3904 debería funcionar igual de bien.
• T3: Cualquier transistor PNP de pequeña señal común. Usé BC327 (no tenía BC548). De nuevo, utilice el tipo común que le resulte más conveniente.
• C1: El tipo realmente no importa, la cerámica barata servirá.
• El LED es un tipo rojo estándar de 5 mm. El color es importante, aunque el LED nunca se iluminará visiblemente: el propósito es bajar un voltaje específico. Si posee un diodo Zener entre 1V y 1.4V de voltaje Zener, utilícelo en su lugar (conectado en polaridad inversa).
• R2 y R3 podrían reemplazarse por un potenciómetro de 100k, para un ajuste fino del voltaje de corte.
• La "lámpara" simplemente representa su carga.
• Los valores de la resistencia se pueden tomar del esquema. Sin embargo, los valores exactos no son realmente importantes. Las resistencias no necesitan ser precisas ni tienen que tener una potencia nominal significativa.

¿Cuál es la ventaja de este circuito sobre el circuito 1?

Mire las líneas de alcance debajo del esquema (o ejecute la simulación usted mismo). Nuevamente, la línea verde superior corresponde al voltaje de la batería (aquí tomado de un generador triangular por conveniencia). La línea amarilla corresponde al flujo de corriente. La línea verde inferior muestra el voltaje en la puerta de T1.

Comparando esto con las líneas de alcance para el Circuito 1, notará que la transición entre encendido y apagado es mucho más nítida. Esto es particularmente evidente cuando se mira el voltaje de la puerta T1 en la parte inferior. La forma de hacer que esto sucediera fue agregando un circuito de retroalimentación positiva a T2, a través del T3 recién agregado. Pero hay otra diferencia importante (aunque necesitaría ojos de águila para detectarlo): si bien el nuevo circuito cortará la carga alrededor de 1.88V, no (reconectará) la carga hasta que el voltaje suba por encima de 1.94V. Esta propiedad llamada "histéresis" es otro subproducto del ciclo de retroalimentación agregado. Mientras T3 está "encendido", proporcionará a la base de T2 un sesgo positivo adicional, reduciendo así el umbral de corte. Sin embargo, mientras T3 ya está apagado, el umbral para volver a encender no se reducirá de la misma manera. La consecuencia práctica es que el circuito no fluctuará entre encendido y apagado, ya que el voltaje de la batería cae (con la carga conectada), luego se recupera ligeramente (con la carga desconectada), luego cae… ¡Bien! La cantidad exacta de histéresis está controlada por R4, con valores más bajos dando una brecha más grande entre los umbrales de activación y desactivación.

Por cierto, el consumo de energía de este circuito mientras está apagado es de alrededor de 3 microAmps (muy por debajo de la tasa de autodescarga), y la sobrecarga mientras está encendido es de alrededor de 30 microAmps.

Entonces, ¿de qué se trata C1?

Bueno, C1 es completamente opcional, pero todavía estoy bastante orgulloso de la idea: ¿Qué sucede cuando desconecta manualmente las baterías mientras están casi agotadas, digamos a 1,92 V? Al reconectarlos, no serían lo suficientemente fuertes como para reactivar el circuito, a pesar de que aún serían buenos para otro mientras estén en un circuito en funcionamiento. C1 se encargará de eso: si el voltaje aumenta, de repente (las baterías se vuelven a conectar), una pequeña corriente fluirá desde C1 (sin pasar por el LED) y provocará un breve encendido. Si el voltaje conectado está por encima del umbral de corte, el circuito de retroalimentación lo mantendrá. Si está por debajo del umbral de corte, el circuito se apagará rápidamente nuevamente.

Excursus: ¿Por qué no utilizar MAX713L para la detección de bajo voltaje?

Quizás se pregunte si realmente se necesitan tantas piezas. ¿No hay algo listo para usar? Bueno, MAX813L me pareció una buena combinación. Es bastante barato y debería haber sido lo suficientemente bueno para reemplazar T2, T3, el LED y R1, al menos. Sin embargo, como descubrí por las malas, el pin "PFI" (entrada de detección de falla de energía) del MAX813L tiene una impedancia bastante baja. Si estuviera usando un divisor de voltaje por encima de alrededor de 1k para alimentar PFI, la transición entre encendido y apagado en "PFO" comenzaría a estirarse en varias decenas de voltio. Bueno, 1k corresponde a 2mA de corriente constante mientras está cortado, una cantidad prohibitiva y casi mil veces la que necesita este circuito. Además, el pin PFO no oscilará entre tierra y el rango de voltaje de suministro completo, por lo que con el poco espacio libre que tenemos para manejar nuestro transistor de potencia (T1), también tendríamos que volver a insertar un transistor NPN auxiliar.

Paso 3: variaciones

Son posibles muchas variaciones sobre el tema del bucle de retroalimentación positiva que presentamos en el Paso 2 / Circuito 2. El que se presenta aquí difiere del anterior en que una vez apagado, no se reactivará por sí solo con un voltaje de batería en aumento. Más bien, una vez que se haya alcanzado el umbral de corte, tendrá que (cambiar las baterías y) presionar un botón opcional (S2) para encenderlo nuevamente. Por si acaso incluí un segundo pulsador para apagar el circuito, manualmente. La pequeña brecha en las líneas del visor muestra que activé, desactivé y activé el circuito con fines de demostración. El corte de bajo voltaje ocurre automáticamente, por supuesto. Pruébelo en la simulación, si no estoy haciendo un buen trabajo describiéndolo.

Ahora, los beneficios de esta variación son que proporciona el corte más nítido, de los circuitos considerados hasta ahora (exactamente a 1.82V en la simulación; en la práctica, el nivel del punto de corte dependerá de las partes en uso, y podría variar con la temperatura u otros factores, pero será muy fuerte). También reduce el consumo de energía mientras está apagado a un minúsculo 18nA.

Técnicamente, el truco para que esto suceda fue mover la red de referencia de voltaje (LED, R2 y R3) de estar directamente conectada a la batería a estar conectada después de T2, de modo que se apague junto con T2. Esto ayuda con el punto de corte agudo, porque una vez que T2 comienza a apagarse solo un poco, el voltaje disponible para la red de referencia también comenzará a caer, lo que provocará un bucle de retroalimentación rápido de completamente encendido a completamente apagado.

Deshazte de los botones (si quieres)

Por supuesto, si no le gusta tener que presionar botones, simplemente saque los botones, pero conecte un capacitor de 1nF y una resistencia de 10M Ohm (el valor exacto no importa, pero debe ser al menos tres o cuatro veces mayor que R1) en paralelo desde la puerta de T1 a tierra (donde estaba S2). Ahora, cuando inserte baterías nuevas, la compuerta de T1 se bajará brevemente (hasta que C1 se cargue), por lo que el circuito se enciende automáticamente.

La lista de piezas

Como este es otro circuito que quizás desee construir: las partes son exactamente las mismas que se usaron para el Circuito 2 (excepto los diferentes valores de resistencia como se evidencia en el esquema). Es importante destacar que T1 sigue siendo IRLML6401, mientras que T2 y T3 son cualquier transistores genéricos NPN y PNP de pequeña señal, respectivamente.

Paso 4: simplificar

Los circuitos 2 y 3 están absolutamente bien, si me preguntas, pero me preguntaba si podría arreglármelas con menos piezas. Conceptualmente, el circuito de retroalimentación que impulsa los Circuitos 2 y 3 solo necesita dos transistores (T2 y T3 en esos), pero también tienen T1, por separado, para controlar la carga. ¿Se puede utilizar T1 como parte del circuito de retroalimentación?

Sí, con algunas implicaciones interesantes: incluso cuando está activado, T1 tendrá una resistencia baja, pero no nula. Por lo tanto, el voltaje cae a través de T1, más para corrientes más altas. Con la base de T2 conectada después de T1, esa caída de voltaje afecta el funcionamiento del circuito. Por un lado, cargas más altas significarán un voltaje de corte más alto. De acuerdo con la simulación (NOTA: para facilitar las pruebas, cambié C1 por un botón pulsador, aquí), para una carga de 4 ohmios, el corte es de 1,95 V, para 8 ohmios a 1,8 V, para 32 ohmios a 1,66 V y para 1k Ohm a 1.58V. Más allá de eso, no cambia mucho. (Los valores de la vida real diferirán del simulador dependiendo de su muestra T1, el patrón será similar). Todos esos límites están dentro de límites seguros (ver introducción), pero hay que reconocer que esto no es ideal. Las baterías de NiMH (y las viejas en particular) mostrarán una caída de voltaje más rápida para descargas rápidas e, idealmente, para tasas de descarga altas, el corte de voltaje debería ser menor, no mayor. Sin embargo, del mismo modo, este circuito proporciona una protección eficaz contra cortocircuitos.

Los lectores cuidadosos también habrán notado que el corte que se muestra en las líneas del visor parece muy poco profundo, comparado incluso con el Circuito 1. Sin embargo, esto no es motivo de preocupación. Es cierto que el circuito tomará alrededor de 1/10 de segundo para apagarse, por completo, sin embargo, el punto de voltaje, donde ocurre el apagado, aún está estrictamente definido (en la simulación, tendrá que intercambiar una CC constante fuente, en lugar del generador de triángulos para ver esto). La característica de tiempo se debe a C1 y es deseada: protege contra el apagado automático prematuro en caso de que la carga (piense: un convertidor elevador) está generando picos de corriente cortos, en lugar de una corriente mayormente constante. Por cierto, el segundo propósito de C1 (y R3, la resistencia necesaria para descargar C1) es reiniciar el circuito, automáticamente, cada vez que la batería se desconecta / vuelve a conectar.

La lista de piezas

Las piezas requeridas son nuevamente las mismas que para los circuitos anteriores. En particular:

• T1 es IRLML6401; consulte el Paso 1 para ver una discusión de las (falta de) alternativas
• T2 es cualquier NPN de pequeña señal genérica
• C1 es una cerámica barata
• Las resistencias también son baratas. No se requiere precisión ni tolerancia de potencia, y los valores dados en el esquema son en su mayoría una orientación aproximada. No se preocupe por intercambiar valores similares.

¿Qué circuito es el mejor para mí?

Una vez más, desaconsejo la construcción del Circuito 1. Entre el Circuito 2 y 3, me inclino por este último. Sin embargo, si espera mayores fluctuaciones en el voltaje de la batería (por ejemplo, debido a que las baterías se enfrían), es posible que prefiera un reinicio automático basado en histéresis en lugar de un reinicio manual del circuito. El circuito 4 es bueno porque usa menos partes y ofrece protección contra cortocircuitos, pero si le preocupa cortar a un voltaje muy específico, este circuito no es para usted.

En los siguientes pasos, lo guiaré a través de la construcción del Circuito 4. Si construye uno de los otros Circuitos, considere compartir algunas fotos.

Paso 5: Comencemos a construir (Circuito 4)

Bien, vamos a construir el Circuito 4. Además de las partes electrónicas enumeradas en el paso anterior, necesitará:

• Un soporte de batería de 2 celdas (el mío era un soporte AA extraído de una decoración navideña)
• Algunos perfboard
• Un par de pinzas decentes para manipular el IRLML6401
• Un cortador lateral (pequeño)
• Soldador y alambre de soldar

Preparativos

Mi soporte de batería viene con un interruptor y, convenientemente, un poco de espacio libre para la cabeza que parece perfecto para colocar nuestro circuito. Hay un pasador para sujetar un tornillo (opcional) allí, y lo corté con el cortador lateral. los contactos y cables se insertaron sin apretar. Los quité para facilitar el acceso, corté los cables y quité el aislamiento en los extremos.

Luego coloqué sin apretar las partes electrónicas en una pieza de perfboard, con el fin de averiguar cuánto lugar ocuparían. Aproximadamente, la fila inferior se conectará a tierra, la fila central contiene los elementos de detección de voltaje y la fila superior tiene la conexión a la puerta de T1. Tuve que empaquetar las piezas bastante densamente para que todo encajara en el espacio requerido. El IRLML6401 aún no está colocado. Debido al pinout, tendrá que ir a la parte inferior del tablero de perfiles. (TENGA EN CUENTA que coloqué accidentalmente T2, un BC547, al revés. No lo siga a ciegas, verifique dos veces el pinout del transistor que está usando, todos son diferentes). A continuación, usé el cortador lateral para recortar el perfboard al tamaño requerido.

Paso 6: Soldar: primero la parte difícil

Retire la mayoría de los componentes, pero inserte un cable de R1, junto con el cable positivo de la batería (en mi caso, del interruptor de la batería) en la fila central, directamente a un lado. Suelde solo ese orificio, no recorte las clavijas todavía. El otro pin de R1 va a la fila inferior (como se ve desde abajo), uno se mantiene a la izquierda. Fije la placa perfilada horizontalmente, con la parte inferior hacia arriba.

Ok, a continuación el IRLML6401. Además de ser diminuta, esta pieza es sensible a las descargas electrostáticas. La mayoría de las veces no sucederá nada malo, incluso si maneja la pieza sin precauciones. Pero existe una posibilidad real de que lo dañes o lo destruyas sin siquiera darte cuenta, así que tratemos de tener cuidado. Primero, trate de no usar plásticos o lana mientras hace esto. Además, si no tiene una pulsera antiestática, ahora es el momento de tocar algo conectado a tierra (tal vez un radiador o alguna tubería), tanto con la mano como con el soldador. Ahora, agarre con cuidado el IRLML6401 con sus pinzas y muévalo cerca de su lugar final, como se muestra en la foto. El pin "S" debe estar al lado del pin de R1 que soldaste, los otros pines deben estar en otros dos orificios como se muestra.

¡Tome su tiempo! Errar por el lado de la precisión, en lugar de la velocidad, aquí. Cuando esté satisfecho con la ubicación, derrita la soldadura en R1, nuevamente, mientras mueve con cuidado el IRLML6401 hacia él, con sus pinzas, de manera que el pin "S" se suelde. Verifique cuidadosamente que el IRLML6401 esté ahora fijado, y que esté fijado en el lugar correcto (también: plano en la placa perfilada). Si no está del todo satisfecho con la ubicación, derrita la soldadura una vez más y ajuste la posición. Repita, si es necesario.

¿Hecho? Bueno. Tome un profundo suspiro de alivio, luego suelde el segundo pin de R1 en el orificio al lado del pin "G" (en el mismo lado del paquete que el pin "S"). Asegúrese de conectar tanto R1 como el pin "G". ¡No recortes el pin de R1 todavía!

Inserte un pin de R2 y el cable de salida positivo a través del orificio al lado del pin "D" (el que está en el lado opuesto del paquete del transistor). Suelde esa conexión, nuevamente asegurándose de conectar el pin "D" con R2 y el cable de salida.

Finalmente, por si acaso, aplique un poco más de soldadura al primer punto de soldadura (el pin "S"), ahora que los otros dos puntos de soldadura mantienen el transistor en su lugar.

Tenga en cuenta que estoy colocando intencionalmente R1 y R2 muy cerca de T1. La idea es que estos funcionen como un disipador de calor rudimentario para T1. Entonces, incluso si tiene más espacio de sobra, considere mantenerlos ajustados también. De la misma manera, no sea demasiado frugal con la cantidad de soldadura, aquí.

¿Todo bien hasta ahora? Excelente. Las cosas solo se están volviendo más fáciles, a partir de ahora.

Paso 7: Soldar: la parte fácil

El resto de la soldadura es bastante sencillo. Inserte las partes una por una como en la imagen inicial (excepto, ¡preste mucha atención al pinout de su transistor T2!), Luego suéldelas. Empecé con la fila central. Notarás que en algunos casos inserté varios pines en un orificio (por ejemplo, el otro extremo de R2 y el cable largo del LED), y donde esto no fue posible, simplemente doblé los pines de los elementos ya soldados para hacer el conexión (es) requerida (s).

Toda la fila inferior (como se ve desde abajo) está conectada al pin "G" de T1, y estamos usando el pin de R2 (¡le advertí que no lo recortara!) Para hacer esa conexión (al colector de T2, C1, y R3).

Toda la fila superior (como se ve desde abajo) está conectada a tierra, y el pin de R3 se usa para hacer esa conexión. El otro terminal de C1, el emisor de T2 y, lo que es más importante, la tierra de la batería y el cable de tierra de salida están conectados a este.

Las dos últimas imágenes muestran el circuito final desde abajo y desde arriba. Nuevamente, soldé en T2 al revés, y tuve que arreglar eso después del hecho (no se tomaron fotos). Si usa un BC547 (como lo hice yo), va exactamente al revés. Sin embargo, sería correcto para un 2N3904. Bueno, en otras palabras, ¡solo asegúrese de verificar dos veces el pinout del transistor antes de soldar!

Paso 8: Pasos finales

¡Ahora es un buen momento para probar su circuito

Si todo funciona, el resto es simple. Coloqué el circuito dentro de mi soporte de batería, junto con el interruptor y los contactos de la batería. Como estaba un poco preocupado por el contacto del terminal positivo de la batería con el circuito, puse un poco de cinta aislante roja en el medio. Finalmente arreglé los cables salientes con una gota de pegamento caliente.

¡Eso es todo! Espero que puedas seguir todo, y consideres publicar fotos, si haces uno de los otros circuitos.