Atmega odcięcie zasilania baterii tranzystorem

[pelson]

Witajcie

zrobiłem taki oto moduł kutry ma za zadanie odcinać zasilanie od baterii 20V

bateria podaje napięcie dopóki nie spanie napięcie baterii poniżej 16V

układ działa na chwilę obecną na przekaźniku lecz przekaźnik jest kłopotliwie duży potrzebuję zastąpić go tranzystorem

z baterii 20V będzie zasilana grzałka 40W 2.2A

czytałem całą masę artykułów na temat tranzystorów, przełączników tranzystorowych,kluczy tranzystorowych itp. :/ ale tematu tranzystorów nie ogarniam :/

proszę o pomoc

[deshipu]

Powiedz, że nie podłączyłeś przekaźnika bezpośrednio do nóżek atmegi?

[pelson]

podłączyłem

nie jestem zawodowym elektronikiem zajmuję się tym hobbystycznie lubię to robić a nie koniecznie się na tym znam uczę się na błędach

[deshipu]

To poczytaj sobie o indukcyjności i o napięciu zwrotnym, które się w cewce tego przekaźnika indukuje, a potem się zastanów jak twój mikrokontroler może reagować na 40V podane na jego nóżki i w jakim stopniu możesz ufać jego działaniu po takiej kuracji.

[pelson]

dziękuję za cenną uwagę na pewno w przyszłości tego już nie zrobię

ale na chwilę obecną potrzebuję się pozbyć tego przekaźnika

i sterować przepływem 20V za pomocą 5V z atmegi

dowiedziałem się że mogę zrobić to na tranzystorze ale nie wiem jak

[deshipu]

https://forbot.pl/blog/artykuly/elektronika/kurs-elektroniki-7-tranzystory-w-praktyce-id4315

[marek1707]

Jeśli chcesz rozłączać plus baterii a masę mieć wspólną, to zrób tak:

1. Bierzesz tranzystor pnp odpowiedniej mocy (jaki prąd potrzebujesz?) i podłączasz jego emiter do plusa baterii +20V. Kolektor będzie wyjściem do obciążenia. Między bazę a emiter dajesz opornik 10k.

2. Bierzesz mały tranzystor npn i stawiasz go emiterem na masie. Od bazy do masy dajesz mu opornik 10k. Od bazy do portu procesora dajesz opornik 2k. Do kolektora podłączasz opornik 1k którego drugi koniec podpinasz do bazy tego dużego pnp.

Koniec, zrobiłeś. A teraz, zanim rzucisz się do lutownicy narysuj tego schemat i pokaż czy dobrze zrozumiałeś.

deshipu - przy sterowaniu indukcyjności z portu procesora nic się nie dzieje, żadnych przepięć nie ma. Co najwyżej prąd jest trochę opóźniony w stosunku do sterowania napięciem z powodu indukcyjności cewki, ale to i tak dużo lepsze niż podłączenie do procesora np. kondensatora. To wyłącznie sterowanie tranzystorowe ma problem, bo przy wyłączaniu tranzystora (i tylko wtedy) dolny koniec naładowanej energią pola magnetycznego cewki zostaje nagle zawieszony w powietrzu produkując przepięcie mogące zniszczyć tranzystor. Tutaj tego nie ma: procesor musi najpierw cewkę naładować prądem do wartości wynikającej z prawa Ohma a potem ten prąd wygasić przez zwarcie jej do masy - i tyle, żadnej magii.

[deshipu]

deshipu - przy sterowaniu indukcyjności z portu procesora nic się nie dzieje, żadnych przepięć nie ma. Co najwyżej prąd jest trochę opóźniony w stosunku do sterowania napięciem z powodu indukcyjności cewki, ale to i tak dużo lepsze niż podłączenie do procesora np. kondensatora. To wyłącznie sterowanie tranzystorowe ma problem, bo przy wyłączaniu tranzystora (i tylko wtedy) dolny koniec naładowanej energią pola magnetycznego cewki zostaje nagle zawieszony w powietrzu produkując przepięcie mogące zniszczyć tranzystor. Tutaj tego nie ma: procesor musi najpierw cewkę naładować prądem do wartości wynikającej z prawa Ohma a potem ten prąd wygasić przez zwarcie jej do masy - i tyle, żadnej magii.

Wydawało mi się, że w środku na pinie gpio znajduje się dokładnie taki sam mosfet, jakich sami używamy i mechanizm jest taki sam. Rozumiem, że chodzi ci o to, że przy wyłączeniu zwieramy do masy, zamiast przełączać w stan wysokiej impedancji? Czyli trzeba uważać gdyby się chciało takie przekaźniki charlieplexować, na przykład?

[marek1707]

Tak, zawsze trzeba myśleć którędy popłynie prąd wepchnięty do cewki w czasie jej włączenia. Z powodu energii zgromadzonej w polu magnetycznym ten prąd "nie chce" przestać płynąć i musi się gdzieś zamknąć. Czasem wystarczy dioda - jak w przetwornicach DCDC i tutaj także by się to sprawdziło. Nigdy nie słyszałem o multipleksowaniu matryc przekaźnikowych a tym bardziej o charliepleksowaniu (skądinąd fajna idea choć rzadko stosowana), ale jak najbardziej do wyobrażenia. W przypadku multipleksowania N-krotnego musiałbyś dysponować napięciem N razy wyższym niż potrzebuje dany przekaźnik żeby prąd średni przy wypełnieniu 1/N był zachowany. No i obowiązkowe diody zamykające przepływ prądu w czasie gdy cewka jest "opuszczona" przez driver.

Nawet w przypadku sterowania z portu procesora ustawionego w tryb "open collector" (z cewką do plusa), masz zawsze w scalakach diody podłożowe do masy i zwykle diodę zabezpieczającą do Vcc. Ta ostatnia jest najważniejsza i teoretycznie by wystarczyła (to ona przewodzi prąd rozładowania cewki) choć lepiej dać wtedy coś własnego (Schottky) do Vcc a oczywiście najmniejszym złem jest sterowanie z normalnego portu push-pull. Wtedy z "rozpędzaniem" prądu i jego "wyhamowaniem" za każdym razem walczy dobrze załączony MOSFET.

Zwykły tranzystor takiej diody do zasilania nie ma (no bo i jak) i dlatego pada ofiarą przepięcia. I znowu: samo przepięcie nie jest groźne bo to normalne, że złącze C-B "puszcza" powyżej swojego napięcia przebicia (każdy Zener tak pracuje), ale ważna jest jego energia która podczas rozładowania pola magnetycznego wydziela się w takim złączu. Jeżeli przekaźnik jest mały, to energia zgromadzona w polu jego cewki też jest mała i raczej nie wystarczy do skasowania tranzystora. Zauważ, że wtedy napięcie na kolektorze skacze do poziomu przebicia złącza C-B tranzystora (np. 50V) a prąd mamy początkowo dokładnie taki jaki płynął w stanie ustalonym przez cewkę. Całkowita moc chwilowa wydzielana w złączu może być spora. Oczywiście im więcej energii tym ta moc potrwa dłużej, bo jest jej całką po czasie... A duża cewa - wiadomo, może więcej

[deshipu]

Przepraszam za offtopic, ale zadam jeszcze jedno pytanie, korzystając z okazji. Wiesz może jak to się ma do innych obciążeń indukcyjnych? Silniki oczywiście się nie zatrzymują w miejscu i działają jak prądnice, więc tam jest większy kłopot, ale na przykład taki transformator głośnikowy? Albo sam głośnik?

[marek1707]

Transformator głośnikowy jest dobrze sprzężony więc przez niego "widzisz" właściwie tylko obciążenie. Zamienia jedynie postać mocy konwertując pierwotny iloczyn Up*Ip na wtórny Us*Is i dopasowując tym samy impedancję obciążenia do wymagań Twojego drivera. Jeżeli masz wyjściowy stopień lampowy czyli o dużej impedancji wyjściowej (dysponujący wysokim napięciem, ale małym prądem) i chcesz podłączyć do tego normalny, sterowany wybitnie prądowo zestaw głośnikowy 8 lub 4Ω to musisz użyć właśnie transformatora głośnikowego. Generalnie jest on przezroczysty nie licząc niewielkiej indukcyjności rozproszenia.

Głośnik z kolei to indukcyjność plus bezwładność masy membrany. Te o wyższych impedancjach (>200Ω) możesz spokojnie sterować wprost z portu procesora, a dzięki wygładzającemu działaniu indukcyjności możesz nawet zrobić wyjście (przez PWM) muzyki/mowy bez żadnego filtra. Do typowych 4/8Ω potrzebujesz już drivera czyli analogowego wzmacniacza mocy audio (jeśli zrobisz sobie gdzieś wcześniej sygnał analogowy) lub pół- lub całego mostka H (gdy dysponujesz PWM). To ostatnie to bardzo ostatnio popularne wzmacniacze mocy w klasie D - troszkę bardziej skomplikowane (bo trzeba zrobić konwerter wejściowego sygnału audio na PWM, ale dziś tranzystory w scalakach nic nie kosztują), ale za to bardzo sprawne bo masz tylko klucze on-off.

Chyba potrzebuję bardziej konkretnego pytania..

[deshipu]

Chodziło mi o wyindukowany prąd zwrotny i bronienie się przed nim, ale dziękuję, informacja przydatna.

[pelson]

1. Bierzesz tranzystor pnp odpowiedniej mocy (jaki prąd potrzebujesz?) i podłączasz jego emiter do plusa baterii +20V. Kolektor będzie wyjściem do obciążenia. Między bazę a emiter dajesz opornik 10k.

2. Bierzesz mały tranzystor npn i stawiasz go emiterem na masie. Od bazy do masy dajesz mu opornik 10k. Od bazy do portu procesora dajesz opornik 2k. Do kolektora podłączasz opornik 1k którego drugi koniec podpinasz do bazy tego dużego pnp.

dziękuję bardzo za fachową pomoc mam nadzieję że dobrze zrozumiałem ??

prąd 2.2A będzie potrzebny

dobre tranzystory dobrałem ??

[marek1707]

Tranzystory są OK, ale schemat skopałeś. Jeszcze raz przeczytaj pkt 1.

Masz ciekawy dar tworzenia pokrętnych schematów prostych układów. Staraj się rysować je tak, by plus był na górze a masa na dole i wejścia z lewej a wyjścia z prawej. Q1 ustaw bazą do dołu nad kolektorem Q1, emiterem w lewo a wszystko będzie łatwiejsze.

Jeśli chcesz mieć pewną sygnalizację załączenia, doczep diodkę LED do PB0, chyba że LED1 jest do czegoś innego. Albo daj LED na wyjście +20V za tranzystorem. Może jakaś sygnalizacja rychłego rozładowania? Jakaś zielona, żółta i czerwona?

AREF też potrzebuje kondensatora. I z kilka uF równolegle do R2 też by się przydało.

[pelson]

nie bardzo rozumiem co jest nie tak ??

emiter do plusa baterii +20V - jest

Kolektor będzie wyjściem do obciążenia -jest

Między bazę a emiter dajesz opornik 10k. - jest

przepraszam poprawiłem troszkę schemat

i dodałem 22uF do AREF

istniejąca już dioda LED sygnalizuje jeśli napięcie spadnie do 16.5V