Alimentar un relé de enclavamiento a través de un amplificador elevador de 5 V no es confiable

Primero algo de contexto : estoy construyendo un nodo MySensors para reemplazar un termostato.

La placa se alimenta con un paquete de baterías 3xAA, la lógica usa un Arduino Mini 3.3V alimentado a través de un convertidor Step-Up de 3.3V. La parte del relé utiliza un relé de enclavamiento de doble bobina alimentado con un amplificador de aumento de 5V. Además, el refuerzo se habilita bajo demanda mediante un interruptor lateral alto.

Detalles de implementacion:

Esquema

La cuestión

Al principio todo funcionó bien, luego de 2 semanas, el relé dejó de encender el calentador. Reemplacé la batería usando las de NiMH pero aún no tuve suerte. Con 5V regulados o alcalina nueva todo funciona como se esperaba.

Después de algunas pruebas, esto es lo que recopilé:

  • 5V regulado en entrada: OK
  • Pilas alcalinas nuevas (~4,7 V): OK
  • Pilas de NiMH (~3,6 V): NO OK
  • el relé comienza a fallar cuando VCC < ~4.2V
  • sea ​​cual sea el voltaje de entrada, el amplificador de 5 V actúa como debería (salida de 4,98 V)
  • cuando se deja activado el interruptor del lado alto (en lugar de bajo demanda), los resultados de las pruebas son los mismos.

Me estoy quedando sin ideas para depurar este problema, todo parece estar dentro de las especificaciones, ¿alguna idea para investigar esto más a fondo?

¿Dónde está tu desacoplamiento?
¿Habilita el amplificador un poco (quizás 200 ms o más) antes de activar una bobina de relé? Eso le daría a cualquier capacitor en el lado de 5 V la oportunidad de cargarse para que tengan suficiente energía almacenada para activar el relé.
@AndrewMorton sí, traté de plantear este retraso pero sin éxito

Respuestas (1)

Puedo ver algunos de los problemas con su circuito.

  1. La corriente extraída a través de Q2 deberá aumentar a medida que cae Vcc. Pero la corriente que Q2 puede producir está limitada por R4, por lo que la corriente disponible cae con Vcc. Eso es un conflicto. Sería mejor usar un P_MOSFET en esta posición. En realidad, para un objeto que funciona con batería, debería usar MOSFET en general.

  2. Dado que Q2 está cambiando una carga inductiva, necesita un diodo de retorno desde tierra hasta el colector. (La falta de ella puede haber dañado el Q2 o el convertidor).

  3. Los condensadores de ese regulador ascendente parecen pequeños. Sería prudente agregar algo de capacitancia a granel a los 5V.

ACTUALIZAR Re su comentario

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esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¡Gracias por la respuesta! Investigué los MOSFET P en primer lugar, pero los evité debido a la falta de comprensión. Entonces, después de más investigación, aquí hay una actualización del interruptor, pero estoy teniendo dificultades para calcular los parámetros del transistor. Para mi caso de uso, necesito un Vgs (th) bajo (-1 V) para garantizar el cambio con la descarga de las baterías (mantener ArduinoLogicLow < Vcc + Vgs (th)), ¿correcto? ¿Qué hay de asegurarse de que el transistor esté completamente apagado o saturado? ¿Es esto suficiente o hay otras cosas que pasé por alto? Y por ultimo que recomendarias para el punto 3?
Más investigación, también necesito una pequeña resistencia desde el pin Arduino hasta la puerta (100 ohmios) y un pull down de 10k desde la puerta hasta el suelo para asegurar que el mosfet esté apagado
@MichaëlLhomme ver respuesta actualizada
Todo funciona bien, no más problemas con la descarga de las baterías. ¡Gracias de nuevo!
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