⛄️ 🏹 💇 डायोड लगाना बंद करें ⛰️ 🤲🏿 🍅

नहीं, यह एक और "हमेशा के लिए" नहीं है एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग करके बिजली के सर्किट को अनुचित शक्ति ध्रुवीयता से बचाने

के लेख को पढ़ने के बाद , मुझे याद आया कि मुझे लंबे समय से चार्जर से बैटरी को स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट करने की एक अनसुलझी समस्या थी जब बाद वाला डी-एनर्जेटिक था। और मैं उत्सुक था कि क्या किसी अन्य मामले में एक समान दृष्टिकोण लागू करना संभव होगा, जहां समय-समय पर एक डायोड का उपयोग शट-ऑफ तत्व के रूप में भी किया जाता था।

यह लेख साइकिल चलाने के लिए एक विशिष्ट मार्गदर्शिका है, जैसे एक सर्किट के विकास के बारे में बात करता है जिसकी कार्यक्षमता लाखों तैयार उपकरणों में लंबे समय से लागू है। इसलिए, अनुरोध इस सामग्री पर लागू नहीं होता है, जैसा कि कुछ पूरी तरह से उपयोगी है। बल्कि, यह सिर्फ एक कहानी है कि कैसे एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण का जन्म होता है: सभी बाधाओं के माध्यम से एक कार्यशील प्रोटोटाइप की आवश्यकता के बारे में जागरूकता से।

यह सब क्यों?

कम-वोल्टेज डीसी पावर स्रोत का समर्थन करते समय, सीसा-एसिड बैटरी को चालू करने का सबसे आसान तरीका यह है कि इसे बफर के रूप में उपयोग किया जाए, नेटवर्क स्रोत के समानांतर, जैसा कि कारों में किया गया था, इससे पहले कि उनके पास जटिल दिमाग था। बैटरी, हालांकि यह सबसे इष्टतम मोड में काम नहीं करता है, हमेशा चार्ज किया जाता है और पीएसयू इनपुट पर मुख्य वोल्टेज को डिस्कनेक्ट या चालू करने पर किसी भी बिजली के स्विचिंग की आवश्यकता नहीं होती है। इस तरह के समावेश की कुछ समस्याओं और उन्हें हल करने के प्रयास के बारे में अधिक विस्तार से।

मामले के इतिहास

कोई 20 साल पहले, इस तरह का सवाल एजेंडे में नहीं था। इसका कारण एक विशिष्ट नेटवर्क पावर सप्लाई (या चार्जर) की सर्किट्री थी, जिसने बैटरी को अपने आउटपुट सर्किट से डिस्चार्ज होने से रोक दिया था जब मेन्स वोल्टेज बंद कर दिया गया था। आइए, आधा-लहर सुधार के साथ सबसे सरल ब्लॉक योजना देखें:

यह स्पष्ट है कि एक ही डायोड जो मेन वाइंडिंग के वैकल्पिक वोल्टेज को ठीक करता है, बैटरी को ट्रांसफार्मर के सेकेंडरी वाइंडिंग में बदलने से भी रोकता है जब मेन्स वोल्टेज डिस्कनेक्ट हो जाता है। कुछ कम स्पष्टता के बावजूद, रेक्टिफायर का आधा-लहर ब्रिज सर्किट, बिल्कुल समान गुण है। और यहां तक कि एक वर्तमान एम्पलीफायर (जैसे कि व्यापक 7812 चिप और इसके एनालॉग्स) के साथ पैरामीट्रिक वोल्टेज स्टेबलाइज़र का उपयोग स्थिति को नहीं बदलता है:

वास्तव में, यदि आप ऐसे स्टेबलाइज़र के सरलीकृत सर्किट को देखते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि आउटपुट ट्रांजिस्टर का एमिटर जंक्शन एक ही गेट की भूमिका निभाता है। डायोड, जो बंद हो जाता है जब रेक्टिफायर के आउटपुट में वोल्टेज गायब हो जाता है, और बैटरी चार्ज को बरकरार रखता है।

हालांकि, हाल के वर्षों में, सब कुछ बदल गया है। पैरामीट्रिक स्थिरीकरण के साथ ट्रांसफार्मर की बिजली की आपूर्ति को अधिक कॉम्पैक्ट और सस्ता स्विचिंग एसी / डीसी वोल्टेज कन्वर्टर्स द्वारा बदल दिया गया है, जिसमें बहुत अधिक दक्षता और शक्ति / वजन अनुपात है। लेकिन केवल सभी लाभों के साथ, इन बिजली आपूर्ति ने एक खामी दिखाई: उनके आउटपुट सर्किट में बहुत अधिक जटिल सर्किटरी होती है, जो आमतौर पर द्वितीयक सर्किट से रिवर्स वर्तमान प्रवाह के खिलाफ सुरक्षा प्रदान नहीं करती है। नतीजतन, जब फॉर्म "बीपी -> बफर बैटरी -> लोड" की प्रणाली में इस तरह के एक स्रोत का उपयोग करते समय, जब मुख्य वोल्टेज काट दिया जाता है, तो बैटरी पीएसयू के आउटपुट सर्किट को तीव्रता से निर्वहन करना शुरू कर देती है।

सबसे सरल तरीका (डायोड)

सबसे सरल समाधान एक स्कूटी बैरियर के साथ डायोड का उपयोग करना है जो पीएसयू और बैटरी को जोड़ने वाले सकारात्मक तार के अंतराल में शामिल है:

हालांकि, इस समाधान की मुख्य समस्याओं को पहले ही उपरोक्त लेख में आवाज दी गई है। इसके अलावा, यह दृष्टिकोण इस कारण के लिए अस्वीकार्य हो सकता है कि बफर मोड में काम करने के लिए, 12-वोल्ट लीड-एसिड बैटरी को कम से कम 13.6 वोल्ट के वोल्टेज की आवश्यकता होती है। और डायोड पर गिरने वाला लगभग आधा वोल्ट मौजूदा बिजली की आपूर्ति (सिर्फ एक मामले) के साथ संयोजन में इस वोल्टेज को अप्राप्य बना सकता है।

यह सब हमें स्वचालित स्विचिंग के वैकल्पिक तरीकों की तलाश करता है, जिसमें निम्नलिखित गुण होने चाहिए:

छोटे आगे वोल्टेज ड्रॉप जब पर।
राज्य पर महत्वपूर्ण हीटिंग के बिना सामना करने की क्षमता लोड और बफर बैटरी द्वारा बिजली की आपूर्ति द्वारा खपत प्रत्यक्ष प्रत्यक्ष।
ऑफ स्टेट में उच्च रिवर्स वोल्टेज ड्रॉप और कम स्व-खपत।
सामान्य रूप से बंद स्थिति, ताकि जब चार्ज की गई बैटरी शुरू में डी-एनर्जेटिक सिस्टम से जुड़ी हो, तो इसका निर्वहन शुरू नहीं होता है।
मुख्य वोल्टेज लागू होने पर, बैटरी चार्ज की उपस्थिति और स्तर की परवाह किए बिना, राज्य पर स्वत: संक्रमण।
जब मुख्य वोल्टेज विफल हो जाता है, तो सबसे तेज़ स्वचालित संक्रमण।

यदि डायोड एक आदर्श उपकरण था, तो यह समस्याओं के बिना इन सभी शर्तों को पूरा करेगा, लेकिन कठोर वास्तविकता अंक 1 और 2 पर संदेह करती है।

Naive solution (DC रिले)

आवश्यकताओं का विश्लेषण करते समय, कोई भी व्यक्ति जो "विषय पर कम से कम" है, इस उद्देश्य के लिए एक विद्युत चुम्बकीय रिले का उपयोग करने के विचार के साथ आएगा, जो घुमावदार में नियंत्रण वर्तमान द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके संपर्कों को शारीरिक रूप से बंद करने में सक्षम है। और, शायद, वह भी नैपकिन पर कुछ इस तरह फेंकता है:

इस सर्किट में, आम तौर पर खुले रिले संपर्क केवल तभी बंद होते हैं जब विद्युत आपूर्ति के आउटपुट से जुड़े घुमावदार प्रवाह के माध्यम से प्रवाह होता है। हालांकि, यदि आप आवश्यकताओं की सूची से गुजरते हैं, तो यह पता चलता है कि यह सर्किट बिंदु 6 का अनुपालन नहीं करता है। आखिरकार, यदि रिले संपर्क एक बार बंद हो गए थे, तो बिजली की विफलता उनके वियोग का कारण नहीं बनेगी कि घुमावदार (और इसके साथ पीएसयू का पूरा आउटपुट सर्किट) उसी संपर्कों के माध्यम से बैटरी से जुड़ा रहता है! सकारात्मक प्रतिक्रिया का एक विशिष्ट मामला है, जब नियंत्रण सर्किट का कार्यकारी के साथ सीधा संबंध होता है, और नतीजतन, सिस्टम एक बस्टेबल ट्रिगर के गुणों को प्राप्त करता है।

इस प्रकार, इस तरह के भोले दृष्टिकोण समस्या का समाधान नहीं है। इसके अलावा, यदि हम वर्तमान स्थिति का तार्किक रूप से विश्लेषण करते हैं, तो हम आसानी से इस निष्कर्ष पर आ सकते हैं कि आदर्श परिस्थितियों में "बीपी -> बफर बैटरी" के अंतराल में, एक वाल्व की तुलना में कोई अन्य समाधान नहीं हो सकता है जो एक दिशा में वर्तमान का संचालन करता है। वास्तव में, अगर हम किसी भी बाहरी नियंत्रण संकेत का उपयोग नहीं करते हैं, तो हम सर्किट में इस बिंदु पर जो कुछ भी करते हैं, हमारे स्विचिंग तत्वों में से कोई भी, एक बार चालू होने पर, बैटरी से उत्पन्न बिजली को बिजली की आपूर्ति से बनाई गई बिजली से अप्रत्यक्ष बना देगा।

गोल चक्कर (एसी रिले)

पिछले पैराग्राफ की सभी समस्याओं को महसूस करने के बाद, "स्कंबैग" व्यक्ति आमतौर पर एक ही तरह से संचालित वाल्व के रूप में बिजली की आपूर्ति का उपयोग करने के नए विचार के साथ आता है। क्यों नहीं? आखिरकार, यदि पीएसयू एक प्रतिवर्ती डिवाइस नहीं है, और इसके आउटपुट को आपूर्ति की गई बैटरी वोल्टेज एसी इनपुट पर 220 वोल्ट नहीं बनाता है (जैसा कि वास्तविक सर्किट के 100% मामलों में होता है), तो यह अंतर स्विचिंग तत्व के लिए नियंत्रण संकेत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है:

बिंगो! आवश्यकताओं के सभी बिंदुओं को पूरा किया जाता है और इसके लिए आवश्यक एकमात्र चीज एक रिले है जो संपर्कों को बंद कर सकती है जब साधन वोल्टेज इसे लागू किया जाता है। यह एक विशेष एसी रिले हो सकता है, जिसे मेन वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किया गया है। या अपने स्वयं के मिनी-पीएसयू के साथ एक साधारण रिले (किसी साधारण रेक्टिफायर के साथ कोई ट्रांसफार्मर-कम स्टेप-डाउन सर्किट यहां पर्याप्त है)।

जीत का जश्न मनाना संभव होगा, लेकिन मुझे यह फैसला पसंद नहीं आया। सबसे पहले, आपको नेटवर्क से सीधे कुछ कनेक्ट करने की आवश्यकता है, जो सुरक्षा के मामले में एक चर्चा नहीं है। दूसरे, तथ्य यह है कि इस रिले को महत्वपूर्ण धाराओं द्वारा स्विच किया जाना चाहिए, शायद दसियों एम्पीयर तक, और यह पूरे डिजाइन को तुच्छ और कॉम्पैक्ट नहीं बनाता है क्योंकि यह शुरू में लग सकता था। और तीसरा, ऐसे सुविधाजनक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के बारे में क्या?

( + )

समस्या के अधिक सुरुचिपूर्ण समाधान की खोज ने मुझे इस तथ्य की ओर अग्रसर किया कि बाहरी "रिचार्ज" के बिना लगभग 13.8 वोल्ट के वोल्टेज पर एक बफर मोड में काम करने वाली बैटरी जल्दी से लोड के अभाव में भी अपने मूल वोल्टेज को खो देती है। यदि यह पीएसयू पर निर्वहन करना शुरू कर देता है, तो समय के पहले मिनट में यह कम से कम 0.1 वोल्ट खो देता है, जो एक साधारण तुलनित्र द्वारा विश्वसनीय निर्धारण के लिए पर्याप्त से अधिक है। सामान्य तौर पर, विचार यह है: तुलनित्र स्विचिंग फ़ील्ड-प्रभाव ट्रांजिस्टर के गेट को नियंत्रित करता है। तुलनित्र आदानों में से एक स्थिर वोल्टेज स्रोत से जुड़ा हुआ है। दूसरा इनपुट बिजली की आपूर्ति के वोल्टेज विभक्त से जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, विभाजन गुणांक का चयन किया जाता है ताकि पीएस के साथ विभक्त के आउटपुट पर वोल्टेज स्थिर स्रोत के वोल्टेज की तुलना में लगभग 0.1..0.2 वोल्ट अधिक हो। परिणामस्वरूपजब पीएसयू चालू होता है, तो विभक्त से वोल्टेज हमेशा प्रबल रहेगा, लेकिन जब नेटवर्क डी-एनर्जेटिक होगा, जैसा कि बैटरी वोल्टेज गिरता है, तो यह इस गिरावट के अनुपात में घट जाएगा। कुछ समय बाद, डिवाइडर के आउटपुट पर वोल्टेज स्टेबलाइजर के वोल्टेज से कम होगा और तुलनित्र क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग करके सर्किट को तोड़ देगा।

ऐसे उपकरण का अनुमानित आरेख:

जैसा कि आप देख सकते हैं, तुलनित्र का प्रत्यक्ष इनपुट स्थिर वोल्टेज के स्रोत से जुड़ा हुआ है। इस स्रोत का वोल्टेज, सिद्धांत रूप में, महत्वपूर्ण नहीं है, मुख्य बात यह है कि यह तुलनित्र के अनुमेय इनपुट वोल्टेज के भीतर है, लेकिन यह सुविधाजनक है जब यह लगभग आधा बैटरी वोल्टेज है, अर्थात लगभग 6 वोल्ट। तुलनित्र का व्युत्क्रम इनपुट PSU के वोल्टेज विभक्त से जुड़ा होता है, और आउटपुट स्विचिंग ट्रांजिस्टर के गेट तक। जब उलटा इनपुट पर वोल्टेज प्रत्यक्ष से अधिक हो जाता है, तो तुलनित्र आउटपुट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर के गेट को जमीन से जोड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप ट्रांजिस्टर सर्किट को खोलता और बंद करता है। मुख्य के बाद डी-एनर्जेट किया जाता है, थोड़ी देर के बाद बैटरी वोल्टेज कम हो जाती है, इसके साथ ही तुलनित्र के व्युत्क्रम इनपुट पर वोल्टेज गिरता है, और जब यह प्रत्यक्ष इनपुट पर स्तर से नीचे हो जाता है,तुलनित्र जमीन से ट्रांजिस्टर गेट को फाड़ता है और इस तरह सर्किट को तोड़ देता है। भविष्य में, जब बिजली की आपूर्ति फिर से "जीवन की बात आती है", तो उलटा इनपुट पर वोल्टेज तुरंत एक सामान्य स्तर तक बढ़ जाता है और ट्रांजिस्टर फिर से खुलता है।

इस सर्किट के व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए, मेरे मौजूदा LM393 चिप का उपयोग किया गया था। यह बहुत सस्ता है (खुदरा क्षेत्र में दस सेंटीमीटर से कम), लेकिन एक ही समय में, एक दोहरी तुलनित्र किफायती है और इसमें बहुत अच्छी विशेषताएं हैं। यह 36 वोल्ट तक बिजली की आपूर्ति की अनुमति देता है, इसमें कम से कम 50 वी / एमवी का संचरण गुणांक होता है, और इसके इनपुट की विशेषता उच्च प्रतिबाधा होती है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध शक्तिशाली पी-चैनल MOSFETs FDD6685 का पहला स्विचिंग ट्रांजिस्टर के रूप में लिया गया था। कई प्रयोगों के बाद, स्विच के निम्न व्यावहारिक आरेख को काट दिया गया:

इसमें, स्थिर वोल्टेज के सार स्रोत को प्रतिरोध आर 2 और जेनर डायोड डी 1 से एक बहुत ही वास्तविक पैरामीट्रिक स्टेबलाइज़र द्वारा बदल दिया जाता है, और डिवाइडर एक ट्यूनिंग रेसिस्टोर आर 1 के आधार पर बनाया जाता है, जो आपको विभाजन गुणांक को वांछित मूल्य में समायोजित करने की अनुमति देता है। चूंकि तुलनित्र इनपुट में एक बहुत महत्वपूर्ण बाधा है, स्टेबलाइज़र में भिगोना प्रतिरोध सौ kOhm से अधिक हो सकता है, जो रिसाव वर्तमान को कम करता है, और इसलिए डिवाइस की कुल खपत। ट्यूनिंग रोकनेवाला का मूल्य बिल्कुल भी महत्वपूर्ण नहीं है और सर्किट के संचालन के लिए किसी भी परिणाम के बिना दस से कई सौ kOhm तक की सीमा में चुना जा सकता है। इस तथ्य के कारण कि LM393 तुलनित्र के आउटपुट सर्किट का निर्माण एक खुले कलेक्टर सर्किट के अनुसार किया जाता है, इसके कार्यात्मक समापन के लिए एक लोड प्रतिरोधक R3 की भी आवश्यकता होती है।कई सौ kOhm का प्रतिरोध।

डिवाइस को समायोजित करने से ट्रिमर अवरोधक स्लाइडर की स्थिति को उस स्थिति में सेट किया जाता है, जहां माइक्रोक्रिकिट के पैर 2 पर वोल्टेज लगभग 0.1..0.2 वोल्ट से पैर 3 पर अधिक हो जाता है। ट्यूनिंग के लिए, मल्टीमीटर के साथ उच्च-प्रतिबाधा सर्किट में नहीं चढ़ना बेहतर होता है, लेकिन बस प्रतिरोध में इंजन को निचले (आरेख के अनुसार) स्थापित करके, बिजली की आपूर्ति इकाई (हम अभी तक बैटरी कनेक्ट नहीं करते हैं) से कनेक्ट करें, और, माइक्रोकिरिट के पिन 1 पर वोल्टेज को मापते हुए, रोकनेवाला से संपर्क करें। जैसे ही वोल्टेज शून्य हो जाता है, प्रीसेट को पूर्ण माना जा सकता है।

न्यूनतम वोल्टेज अंतर को बंद करने की कोशिश न करें, क्योंकि यह अनिवार्य रूप से सर्किट के गलत संचालन का कारण होगा। वास्तविक परिस्थितियों में, इसके विपरीत, आपको विशेष रूप से संवेदनशीलता को कम करना होगा। तथ्य यह है कि जब लोड चालू होता है, तो सर्किट के इनपुट पर वोल्टेज अनिवार्य रूप से बिजली की आपूर्ति में आदर्श स्थिरीकरण और कनेक्टिंग तारों के अंतिम प्रतिरोध के कारण बंद हो जाता है। यह इस तथ्य को जन्म दे सकता है कि एक अति संवेदनशील उपकरण बिजली की आपूर्ति को बंद करने और सर्किट को तोड़ने के रूप में इस तरह की गिरावट पर विचार करेगा। नतीजतन, पीएसयू केवल तभी जुड़ा होगा जब कोई लोड नहीं होता है, और बाकी समय बैटरी को काम करना होगा। हालांकि, जब बैटरी को थोड़ा डिस्चार्ज किया जाता है, तो फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर का आंतरिक डायोड खुल जाता है और पीएसयू से करंट इसके माध्यम से सर्किट में प्रवाहित होने लगता है। लेकिन यह ट्रांजिस्टर के ओवरहीटिंग और आगे बढ़ने की ओर ले जाएगाकि बैटरी लंबी अंडरचार्जिंग के एक मोड में काम करेगी। सामान्य तौर पर, अंतिम अंशांकन को वास्तविक लोड के तहत किया जाना चाहिए, माइक्रोक्रिकिट के पिन 1 पर वोल्टेज को नियंत्रित करना और, परिणामस्वरूप, विश्वसनीयता के लिए एक छोटा सा मार्जिन छोड़ना।

व्यावहारिक परीक्षण के परिणामस्वरूप, ऐसे परिणाम प्राप्त किए गए थे। खुले राज्य में प्रतिरोध डेटाशीट से ट्रांजिस्टर के पास प्रतिरोध के अनुरूप है। बंद अवस्था में, पीएसयू के द्वितीयक सर्किट में परजीवी प्रवाह को इसके महत्व के कारण मापा नहीं जा सकता है। बैटरी मोड में वर्तमान खपत 1.1 mA थी, और यह लगभग 100% चिप द्वारा उपभोग की जाने वाली वर्तमान से युक्त होती है। अधिकतम लोड के तहत अंशांकन के बाद, लोड के बिना प्रतिक्रिया का समय लगभग 15 मिनट निकला। मेरी बैटरी को पीएसयू से पूर्ण वोल्टेज के तहत डिवाइस में आने वाले डिस्चार्ज के लिए इतना समय चाहिए था। सच है, पूर्ण लोड पर शटडाउन लगभग तुरंत (10 सेकंड से कम) होता है, लेकिन यह समय बैटरी की क्षमता, चार्ज और सामान्य "स्वास्थ्य" पर निर्भर करता है।

इस योजना के महत्वपूर्ण नुकसान अंशांकन की सापेक्ष जटिलता और उचित संचालन के लिए संभावित बैटरी ऊर्जा नुकसान के साथ डालने की आवश्यकता है।

अंतिम खामी ने आराम नहीं दिया और कुछ विचार-विमर्श के बाद मुझे बैटरी वोल्टेज को मापने के लिए नहीं, बल्कि सीधे सर्किट में वर्तमान की दिशा में सोचने के लिए प्रेरित किया।

दूसरा समाधान (क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर + वर्तमान दिशा मीटर)

वर्तमान की दिशा को मापने के लिए, कोई कुछ मुश्किल सेंसर का उपयोग कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक हॉल सेंसर जो एक कंडक्टर के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर का पता लगाता है और दिशा को निर्धारित करने के लिए न केवल सर्किट को तोड़ने की अनुमति देता है, बल्कि वर्तमान ताकत भी। हालांकि, इस तरह के सेंसर (और समान उपकरणों के साथ अनुभव) की कमी के कारण, क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के चैनल भर में वोल्टेज ड्रॉप के संकेत को मापने की कोशिश करने का निर्णय लिया गया था। बेशक, खुले राज्य में, चैनल प्रतिरोध को ओम के सौवें हिस्से में मापा जाता है (इसके लिए, और पूरे विचार), लेकिन, फिर भी, यह काफी परिमित है और आप इसे खेलने की कोशिश कर सकते हैं। इस तरह के समाधान के पक्ष में एक अतिरिक्त तर्क ठीक समायोजन की आवश्यकता का अभाव है। हम केवल वोल्टेज ड्रॉप की ध्रुवता को मापेंगे, न कि इसके पूर्ण मूल्य को।

सबसे निराशावादी गणना के अनुसार, जब FDD6685 ट्रांजिस्टर का खुला चैनल प्रतिरोध लगभग 14 mOhm है और "मिनट" कॉलम से LM393 तुलनित्र की अंतर संवेदनशीलता 50 V / mV है, तो हमारे पास 17A के ट्रांजिस्टर के माध्यम से एक वर्तमान में तुलनित्र के आउटपुट पर 12 वोल्ट का पूर्ण वोल्टेज स्पैन होगा। जैसा कि आप देख सकते हैं, मूल्य काफी वास्तविक है। व्यवहार में, यह छोटे परिमाण का भी एक क्रम होना चाहिए, क्योंकि हमारे तुलनित्र की विशिष्ट संवेदनशीलता 200 V / mV है, वास्तविक परिस्थितियों में ट्रांजिस्टर चैनल का प्रतिरोध, स्थापना को ध्यान में रखते हुए, 25 mOhm से कम होने की संभावना नहीं है, और गेट पर नियंत्रण वोल्टेज का स्विंग तीन से अधिक नहीं हो सकता है वोल्ट।

एक अमूर्त कार्यान्वयन कुछ इस तरह दिखेगा:

इधर, तुलनित्र इनपुट क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के विपरीत किनारों पर सीधे सकारात्मक बस से जुड़े होते हैं। जब धारा अलग-अलग दिशाओं में इसके माध्यम से गुजरती है, तो तुलनित्र के इनपुट पर वोल्टेज अनिवार्य रूप से भिन्न होगा, और अंतर का संकेत वर्तमान की दिशा के अनुरूप होगा, और इसकी ताकत के लिए परिमाण।

पहली नज़र में, सर्किट बेहद सरल है, लेकिन यहां तुलनित्र की शक्ति के साथ एक समस्या है। यह इस तथ्य में शामिल है कि हम चिप को सीधे उसी सर्किट से शक्ति नहीं दे सकते हैं जो इसे मापना चाहिए। डेटाशीट के अनुसार, LM393 के इनपुट पर अधिकतम वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज माइनस दो वोल्ट से अधिक नहीं होना चाहिए। यदि यह सीमा पार हो जाती है, तो तुलनित्र प्रत्यक्ष और व्युत्क्रम इनपुट पर वोल्टेज अंतर को नोटिस करना बंद कर देता है।

समस्या के दो संभावित समाधान हैं। पहला, स्पष्ट, तुलनित्र की आपूर्ति वोल्टेज को बढ़ाना है। दूसरा जो मन में आता है, अगर आप थोड़ा सोचते हैं, तो दो विभक्तियों की मदद से नियंत्रण वोल्टेज को समान रूप से कम करना है। यहाँ यह है कि यह कैसा दिख सकता है:

यह योजना इसकी सादगी और संक्षिप्तता के साथ है, लेकिन वास्तविक दुनिया में, दुर्भाग्य से, यह संभव नहीं है। तथ्य यह है कि हम केवल कुछ मिलीवॉल के तुलनित्र के आदानों के बीच एक वोल्टेज अंतर से निपट रहे हैं। इसी समय, उच्चतम सटीकता वर्ग के प्रतिरोधों का प्रसार 0.1% है। 2 से 8 के न्यूनतम स्वीकार्य विभाजन अनुपात और 10 kOhm के विभक्त का एक उचित कुल प्रतिबाधा के साथ, माप त्रुटि 3 mV तक पहुंच जाएगी, जो 17 एमए के वर्तमान में ट्रांजिस्टर के पार वोल्टेज ड्रॉप से कई गुना अधिक है। डिवाइडर में से एक में "ट्रिमर" का उपयोग एक ही कारण से गायब हो जाता है, क्योंकि 0.01% से अधिक सटीकता के साथ इसके प्रतिरोध का चयन करना संभव नहीं है, जबकि एक सटीक मल्टी-टर्न प्रतिरोधक का उपयोग करते समय (प्लस समय और तापमान बहाव के बारे में मत भूलो)। इसके अलावा, जैसा कि पहले ही ऊपर बताया गया है,सैद्धांतिक रूप से, इस सर्किट को अपनी लगभग "डिजिटल" प्रकृति के कारण बिल्कुल भी कैलिब्रेट करने की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए।

पूर्वगामी के आधार पर, व्यवहार में आपूर्ति वोल्टेज बढ़ाने के साथ केवल एक ही विकल्प है। सिद्धांत रूप में, यह ऐसी समस्या नहीं है, यह देखते हुए कि विशेष माइक्रोक्रिस्केट की एक बड़ी संख्या है जो वांछित वोल्टेज के लिए एक स्टेपअप-कनवर्टर बनाने के लिए बस कुछ हिस्सों का उपयोग करने की अनुमति देती है। लेकिन तब डिवाइस की जटिलता और इसकी खपत लगभग दोगुनी हो जाएगी, जिससे मैं बचना चाहूंगा।

कम-पावर बूस्टर कनवर्टर बनाने के कई तरीके हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश एकीकृत कन्वर्टर्स एक चिप में सीधे स्थित "पावर" स्विच के साथ श्रृंखला में जुड़े एक छोटे प्रारंभ करनेवाला के स्वयं-प्रेरण वोल्टेज का उपयोग करते हैं। यह दृष्टिकोण अपेक्षाकृत शक्तिशाली रूपांतरण के साथ उचित है, उदाहरण के लिए, दसियों मिलीमीटर के वर्तमान के साथ एक एलईडी को बिजली देने के लिए। हमारे मामले में, यह स्पष्ट रूप से बेमानी है, क्योंकि आपको केवल एक मिलीमीटर के बारे में एक वर्तमान प्रदान करने की आवश्यकता है। हम एक नियंत्रण कुंजी, दो कैपेसिटर और दो डायोड का उपयोग करके डीसी वोल्टेज को दोगुना करने के लिए अधिक उपयुक्त हैं। इसकी कार्रवाई के सिद्धांत को योजना द्वारा समझा जा सकता है:

समय के पहले क्षण में, जब ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, तो कुछ भी दिलचस्प नहीं होता है। डायोड D1 और D2 के माध्यम से पावर बस से करंट आउटपुट पर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कैपेसिटर C2 की तुलना में थोड़ा कम वोल्टेज भी इनपुट पर सप्लाई होता है। हालांकि, यदि ट्रांजिस्टर खुलता है, तो डायोड डी 1 और ट्रांजिस्टर के माध्यम से कैपेसिटर सी 1 को लगभग आपूर्ति वोल्टेज (डी 1 और ट्रांजिस्टर पर सीधे ड्रॉप घटाकर) से चार्ज किया जाएगा। अब, यदि हम ट्रांजिस्टर को फिर से बंद करते हैं, तो यह पता चलता है कि चार्ज किए गए कैपेसिटर C1 को रोकनेवाला R1 और पावर स्रोत के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। नतीजतन, इसका वोल्टेज बिजली स्रोत के वोल्टेज में जोड़ देगा और, प्रतिरोधक आर 1 और डायोड डी 2 में कुछ नुकसानों को झेलने के बाद, यह सी 2 को लगभग दोगुना यूआईएन चार्ज करेगा। उसके बाद, पूरे चक्र को फिर से शुरू किया जा सकता है। नतीजतन, यदि ट्रांजिस्टर नियमित रूप से स्विच करता है, और सी 2 से ऊर्जा निष्कर्षण बहुत बड़ा नहीं है,12 वोल्ट से यह केवल पांच भागों (कुंजी की गिनती नहीं) की लागत पर लगभग 20 निकला, जिसके बीच एक भी घुमावदार या आयामी तत्व नहीं है।

इस तरह के एक डबललर को लागू करने के लिए, पहले से ही सूचीबद्ध तत्वों के अलावा, हमें एक दोलन जनरेटर और कुंजी की आवश्यकता है। यह बहुत सारे विवरणों की तरह लग सकता है, लेकिन वास्तव में यह नहीं है, क्योंकि लगभग हर चीज जो हमें चाहिए वह पहले से ही है। मुझे आशा है कि आप यह नहीं भूले होंगे कि LM393 में दो तुलनित्र हैं? और हमने अभी तक उनमें से केवल एक का क्या उपयोग किया है? आखिरकार, तुलनित्र भी एक एम्पलीफायर है, जिसका अर्थ है कि यदि आप इसे चालू करने पर सकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ कवर करते हैं, तो यह एक जनरेटर में बदल जाएगा। एक ही समय में, इसका आउटपुट ट्रांजिस्टर नियमित रूप से खुले और बंद होगा, पूरी तरह से एक डबललर की भूमिका निभाएगा। हमारी योजना को लागू करने की कोशिश के दौरान हमें यह मिलता है:

सबसे पहले, वोल्टेज के साथ जनरेटर की आपूर्ति करने का विचार, जो यह वास्तव में ऑपरेशन के दौरान पैदा करता है, बल्कि जंगली लग सकता है। हालांकि, यदि आप बारीकी से देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि शुरू में जनरेटर को डायोड डी 1 और डी 2 के माध्यम से बिजली मिलती है, जो कि उसे शुरू करने के लिए पर्याप्त है। पीढ़ी होने के बाद, डबललर काम करना शुरू कर देता है, और आपूर्ति वोल्टेज धीरे-धीरे लगभग 20 वोल्ट तक बढ़ जाता है। यह प्रक्रिया एक सेकंड से अधिक नहीं होती है, जिसके बाद जनरेटर, और इसके साथ पहला तुलनित्र, शक्ति प्राप्त करता है जो सर्किट के ऑपरेटिंग वोल्टेज से काफी अधिक है। यह हमें सीधे क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के स्रोत और नाली में वोल्टेज अंतर को मापने और हमारे लक्ष्य को प्राप्त करने का अवसर देता है।

यहाँ हमारे स्विच का अंतिम आरेख है:

इस पर समझाने के लिए कुछ भी नहीं है, सब कुछ ऊपर वर्णित है। जैसा कि आप देख सकते हैं, डिवाइस में कोई ट्यूनिंग तत्व नहीं है और, जब ठीक से इकट्ठा किया जाता है, तो तुरंत काम करना शुरू कर देता है। पहले से ही परिचित सक्रिय तत्वों के अलावा, केवल दो डायोड जोड़े गए थे, जिन्हें कम-से-कम डायोड के साथ कम से कम 25 वोल्ट के अधिकतम वोल्टेज के साथ और अधिकतम 10 mA के अधिकतम फॉरवर्ड करंट के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, 1x4148, जो एक पुराने मदरबोर्ड से हटाया जा सकता है)।

इस सर्किट का एक ब्रेडबोर्ड पर परीक्षण किया गया था जहां यह पूरी तरह से चालू साबित हुआ। प्राप्त पैरामीटर पूरी तरह से अपेक्षाओं के अनुरूप हैं: दोनों दिशाओं में त्वरित स्विचिंग, लोड से जुड़े होने पर अपर्याप्त प्रतिक्रिया की अनुपस्थिति, बैटरी से वर्तमान खपत केवल 2.1 एमए है।

पीसीबी लेआउट विकल्पों में से एक भी शामिल है। 300 डीपीआई, भागों के किनारे से देखें (इसलिए, आपको दर्पण छवि में प्रिंट करने की आवश्यकता है)। क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर कंडक्टरों के किनारे पर घुड़सवार होता है। असेंबली डिवाइस, पूरी तरह से इंस्टॉलेशन के लिए तैयार: मैंने इसे पुराने जमाने के पुराने तरीके से ब्रेड किया, इसलिए यह थोड़ा टेढ़ा हो गया, लेकिन फिर भी, डिवाइस में कई दिनों तक एक सर्किट में 15 एम्पियर के साथ बिना ओवरहीटिंग के कोई संकेत नहीं है। ईएजीएल के लिए योजनाबद्ध और तारों वाली फाइलों के साथ पुरालेख । आपका ध्यान के लिए धन्यवाद।

डायोड लगाना बंद करें