Zasilana bateryjnie lampa LED z przełącznikiem wstrząsowym

[lichoniespi]

Cześć, jeżeli chodzi o elektronikę to jestem raczej zielony, jak sama nazwa działu wskazuje. Jestem w trakcie nauki z kursów FORBOT-a, ale najlepiej uczę się poprzez praktykę i chcę skonstruować taki układ jak w tytule tematu.

Odniosłem już częściowy sukces, tj. umieściłem wszystko na płytce stykowej i zadziałało to nawet zgodnie z projektem który wykonałem na Falstadzie (http://tinyurl.com/yx3248az). Ale to jeszcze nie jest to co chciałbym osiągnąć.

Obecnie oparłem całość o układ NE555, ale z tego co wiem jest on stosunkowo prądożerny, a zależy mi na tym żeby całość była możliwie energooszczędna (ma być oparta na standardową baterie 9V).

Zastosowałem czujnik wstrząsu SW-420, który na wyjściu daje mi LOW kiedy wykryje wstrząs, a tak to cały czas jest HIGH. http://wiki.seeedstudio.com/Grove-Vibration_Sensor_SW-420/

Chciałbym uprościć ten układ aby był bardziej energooszczędny oraz żeby działał zgodnie z pierwotnym założeniem tj. Zapala się na uderzenie i gaśnie po kolejnym uderzeniu. Mam dostęp do wszystkich komponentów z zestawów startowych do kursów FORBOT-a. Cała masa rezystorów, diody, diody zenera, tranzystory, kondensatory oraz CD4069, CD4071, CD4081, LM311P, LM311. Oraz dwa czujniki wstrząsów:

https://elektroweb.pl/wstrzasplomienie/83-czujnik-wstrzasowy-bezkierunkowy-dokladny-801s-z-regulacja-.html (dodaje jego dokumentacje jako załącznik).

https://elektroweb.pl/wstrzasplomienie/72-czujnik-wstrzasowy-wibracji-ruchu-uderzenia-sw-420.html

 

Chciałbym poprosić o pomoc bardziej doświadczonych kolegów. Czy można ten układ uprościć i nie korzystać z NE555? Jak tak to prosiłbym o pomoc.

czujnik wstrza_sowy 801S.pdf

Edytowano Luty 7, 2020 przez lichoniespi

[dirrack]

Cześć 🙂
Mam nadzieję, że rozróżniasz pojęcia takie jak prąd, napięcie i moc. To co chcesz zminimalizować to moc, a możesz to zrobić jedynie poprzez zmniejszenie zużycia prądu. To za to mógłbyś sprawdzić multimetrem a następnie wybrać czujnik o mniejszym poborze prądu. Należy zwrócić uwagę np.: na występowanie LEDa na jednym z czujników - jego wylutowanie zmniejszy pobór prądu czujnika. Problem z Twoimi czujnikami jest taki, że zasilane są z 5V, i właśnie powinieneś takie zasilanie zapewnić. Jak? Najczęściej jest to jedna z opcji: stabilizator liniowy, przetwornica, bateria o odpowiednim napięciu.

Kolejno: Pobór prądu układu 555 mógłbyś też oczywiście zmniejszyć - szukać tego jaki ten pobór jest możesz w dokumentacji. Mógłbyś użyć jakiegoś 555 w wersji low power, np.: TS555,  LMC555 - one mają pobór prądu nawet 20x mniejszy. Żeby do tego dojść jednak musisz przestudiować dokumentacje układów a polecam Ci to serdecznie, choć wiem, że na początku może to przytłoczyć - ale warto!

A to co chcesz uzyskać pomógłby Ci rozwiązać przerzutnik, a w tym przypadku konkretnie np.: D lub T, wyzwalany zboczem.

Ogólnie policz co ile pobiera prądu i zrób tak, żeby pobierało mniej 🙂 Jeśli czytasz dokumentacje zwróć uwagę na prąd zasilania (najczęściej oznaczany jako I_C lub I_S a także napięcie zasilania U_cc, warto też zwrócić uwagę w przypadku 555 lub przerzutnika na prąd wyjściowy.
 

[lichoniespi]

Dzięki za pomoc, myślałem nad wylutowaniem diody z czujnika, ale to dopiero później.

Większym problemem dla mnie obecnie jest zastąpienie NE555 czymś innym. W lokalnym sklepie pytałem o TS555 ale mieli tylko zwykłe NE.

Obecny czujnik pracuje na 5V / 3.3V i właśnie do 3.3V zmniejszam napięcie diodą zenera.

Myślę że najlepszą i najprostszą opcją jednak będzie kupno przerzutnika i oparcie całej konstrukcji na tym. Tylko czy da się całość oprzeć na tym przerzutniku?

[dirrack]

@lichoniespi a dlaczego by się miało nie dać oprzeć o przerzutnik?
Ogólnie zasilanie przez diodę zenera nie daje najlepszych parametrów oszczędności energii.
Poza tym problemem w Twoim układzie jest oczywiście sam element, który ma świecić. Powinna być to znów dioda o odpowiednich parametrach, a rezystor też powinien być odpowiednio dobrany. 🙂
W Twojej symulacji brakuje też reprezentacji czujnika - jakiegoś obciążenia. Tak jakby czujnik tylko Ci dawał sygnał. A przecież czujnik pobiera prąd ciągle.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[lichoniespi]

Jutro spróbuje kupić przerzutniki w lokalnym sklepie i zobacze co uda mi się z tego wyczarować. Dam znać jak coś zaprojektuje. Dzięki za pomoc

EDIT: Pomyślałem że na przerzutniku JK można by to zrobić. Schemat jest trochę uproszczony, rolę czujnika przejął przełącznik. Sam czujnik oczywiście ma VCC, GND i wyjście D0 które właśnie jest symbolizowane tym przełącznikiem. http://tinyurl.com/vnnonzx

Edytowano Luty 7, 2020 przez lichoniespi

[lichoniespi]

19 godzin temu, dirrack napisał:

@lichoniespi a dlaczego by się miało nie dać oprzeć o przerzutnik?
Ogólnie zasilanie przez diodę zenera nie daje najlepszych parametrów oszczędności energii.
Poza tym problemem w Twoim układzie jest oczywiście sam element, który ma świecić. Powinna być to znów dioda o odpowiednich parametrach, a rezystor też powinien być odpowiednio dobrany. 🙂
W Twojej symulacji brakuje też reprezentacji czujnika - jakiegoś obciążenia. Tak jakby czujnik tylko Ci dawał sygnał. A przecież czujnik pobiera prąd ciągle.

A co byś powiedział na oparcie tego o tranzystory NPN i PNP? Taki układ powinien chyba włączać LED-a po uderzeniu a następnie po kilkunastu sekundach LED by powoli gasł. http://tinyurl.com/rjcntyv

[dirrack]

Zaczne od małej uwagi: Twoje schematy wyglądają fatalnie, są absolutnie nieczytelne mimo, że to parę elementów. Więc:
- Nie łączymy nic liniami skośnymi, nie wszystko musi być z jednego punktu,
- Żadnej plątaniny, jeśli coś nie musi się krzyżować to lepiej tego nie robić.

Rozwiązań Twojego problemu jest cała masa, ja zaproponowałem najprostsze, bo po co sobie utrudniać 🙂 Ja Ci mogę tutaj pomóc rozwiązać problemy i pokonać ścianę do której dojdziesz, jednak nie rozwiążę problemu za Ciebie.
Swoją drogą rozwiązanie, które zaproponowałeś nie działa. Na dwóch tranzystorach da się zbudować układ "flip-flop", więcej w google.

 

[lichoniespi]

Poprawiłem czytelność schematu. Obecnie układ z podłączonym tact switchem działa poprawnie, tj. po naciśnięciu przycisku dioda LED zapala się i powoli gaśnie po kilku sekundach. To było jedno z "akceptowalnych" rozwiązań. Do flip-flopa chciałem wykorzystać przerzutnik, ale wygląda na to że w sklepach z elektroniką już chyba zapomnieli czym są przerzutniki i nigdzie nie da się kupić, dlatego lekko zmieniłem koncepcję. Mimo że wolałbym jednak aby to działało jak flip-flop.

Problem z obecnym układem jest taki, że po podłączeniu czujnika - LED cały czas się świeci. Po wymianie kondensatora na 1uF zauważyłem że dioda LED gaśnie przy uderzeniu, czyli cały układ działa odwrotnie do zamierzonego efektu.

http://tinyurl.com/spovpsd

[dirrack]

@lichoniespi układ wygląda lepiej, ale nadal jest to plątanina :) Wykorzystaj to miejsce, na prawdę to uprości innym i Tobie w przyszłości. Schemat znów nie działa najlepiej.
Nie wiem czy modyfikujesz układ w trakcie, czy o co chodzi ale nie działa to znów tak jak mówisz. Czemu równolegle z diodą masz rezystor?

Zastanówmy się co Ty chcesz uzyskać - jak sądzę, Twój czujnik daje wyjście w stanie wysokim jak trzęsiesz, ale spada jak przestaniesz więc musisz jakoś to zapamiętać. Najprostszy układ pamiętający to przerzutnik. Da się zbudować na tranzystorach lub na bramkach NAND (szukaj najlepiej w google, po angielsku, będzie najszybciej).

P.S. Kondensatory w tym układzie jak występują to pełnią rolę filtracji wejścia, czyli sygnału z czujnika.

[lichoniespi]

Przyszły zamówione przerzutniki. Na szybko podłączyłem czujnik pod przerzutnik JK - 74HCT76 w trybie TOGGLE. I udało się po części uzyskać zamierzony efekt. Dioda faktycznie co uderzenie zapala się lub gaśnie ale jest jeszcze kilka problemów.

1. Przy uderzeniu czujnik najczęściej wysyła całą serię sygnałów, uderzenie nie jest najczęściej atomowym zdarzeniem tylko składa się z x mniejszych wibracji. Najczęściej po uderzeniu dioda miga przez chwilę i albo zostaje zapalona albo gaśnie. To powoduje że trudno jest uzyskać efekt zapalanej i gaszonej diody co uderzenie. W jaki sposób możnaby przefiltrować jakoś ten sygnał cyfrowy z czujnika aby zawsze dawał tylko jedno przejście z HI do LO?

2. Dioda jest zasilana przez wyjście Q1, przez układ cyfrowy płynie niewielki prąd - na jedną diodę pewnie wystarczy, a co jeżeli chciałbym tam podłączyć coś mocniejszego? Według dokumentacji Vcc na wejściu układu 74HCT76 powinno być pomiędzy 4,5V a 5,5V.

http://tinyurl.com/vjnyx3y

Bardzo uproszczony, bo nie jestem w stanie dodać mojego podwójnego przerzutnika JK na schemat.

Dodałem jeszcze przełącznik bistabilny na samym wejściu, aby być w stanie zupełnie odłączyć przepływ prądu.

[dirrack]

@lichoniespi

1. Odpowiedzią na to jest np: filtr RC.  https://forbot.pl/blog/czym-jest-filtr-rc-jak-dziala-i-co-warto-o-nim-wiedziec-id40448

2. Według dokumentacji twój układ na wyjściu daje do 25mA, czyli kilka diod maksymalnie, aby sterować czymkolwiek przez Q wówczas powinno sterować np.: tranzystorem mosfet, który załączałby zasilanie, i byłby dobrany odpowiednio dla takiego napięcia sterowania. W tym przypadku sprawdziłby się chociażby IRF540N lub IRF550N (są grubo przewymiarowane do tego zastosowania). Ogólnie zwracać uwagę trzeba głównie na I_D, U_DS, U_GSth. https://forbot.pl/blog/kurs-elektroniki-ii-tranzystory-unipolarne-mosfet-id7960
 

Nadal polecałbym na wejściu użyć stabilizatora napięcia 🙂