¿Cómo se puede usar el drenaje MOSFET como tierra para una carga?

Estoy tratando de entender cómo funciona el esquema de este repositorio de github . Utiliza un RTC para encender un arduino, a través de un transistor npn y un mosfet.

fritzing de github

Soy novato en electrónica, por lo que este podría ser un circuito simple. Específicamente, no entiendo la combinación de npn y mosfet. Entiendo que el pin RTC enciende el transistor npn para permitir que fluya la corriente, y que de alguna manera eso conecta el arduino a tierra, pero no entiendo cómo funciona la parte de conexión a tierra.

  • ¿Cómo conectar el drenaje del mosfet a la tierra de arduino permite que fluya la corriente?
  • ¿Cómo fluye la corriente de vuelta desde la tierra de arduino a la tierra de vcc?
  • ¿Cuál es el papel de los condensadores?
  • ¿Por qué el emisor npn está conectado al colector mosfet?

Estoy seguro de que tengo algunos conceptos erróneos básicos, espero que lo anterior sea suficiente para que me ayuden a identificarlos.

Además, si me pueden ayudar a identificar los nombres de los patrones utilizados en este circuito, me ayudaría.

Además, pd, ¿qué herramientas podría usar para simular circuitos como este y aprender por mi cuenta cómo/qué/por qué? Conozco los tutoriales de sparkfun y algunos cursos en udemy, pero ¿cuáles son otras opciones?

¡Gracias!

Editar: relacionado, usando una alarma RTC DS3231 + MOSFETS para encender una MCU

Lo siento si estoy siendo franco, pero: toda esa idea es mala, y el autor original debería sentirse mal. El microcontrolador en esa placa tiene un RTC incorporado que puede activar el propio arduino. No es necesario uno externo. El arduino puede apagar el chip de radio en sí mismo, para que no use energía. La descripción de los modos de suspensión en esa página a la que se vincula se lee como si el autor realmente no entendiera el funcionamiento de bajo consumo de los microcontroladores...
Ese NMOS se dibuja en una orientación súper confusa, pero todo lo que hace es desconectar Arduino GND (que, por cierto, no es una buena manera de apagar un IC). Debe dibujarse debajo del suelo de Arduino donde se rotaría en la orientación opuesta verticalmente para facilitar la lectura.
Además, el enfoque de conmutación es una muy mala idea: cambia la GND de arduino, lo que significa que ahora cualquier cosa conectada a los pines de arduino puede convertirse en el voltaje de referencia, con efectos como que un pin tiene un potencial más bajo que GND, que puede (y muy posiblemente lo hará) dañar el dispositivo.
Con todo: no copie esto.
De acuerdo con los sentimientos anteriores. Mala elección para cambiar el nodo GND de la UC. para CUALQUIER dispositivo de silicio activo, esta es una mala idea. Para una simple carga resistiva/tonta está bien. A veces, el hecho de que esté en línea no significa que sea de alta calidad. ¡Buen trabajo por hacer preguntas aquí con personas que saben!
un "patrón de diseño" que debe investigar es un "interruptor lateral alto" que utiliza un MOSFET de canal P. Es más correcto para la secuenciación de energía y la activación/desactivación de cargas de circuitos activos como un microcontrolador.
¿Sería de interés y aceptable para la comunidad si publicara un enlace de esto en el repositorio de github, con el espíritu de darle al autor la oportunidad de refutar? Valoro el consenso de Hivemind; sin embargo, podría ser interesante ver por qué el autor adoptó este enfoque cuando debe haber sabido sobre el RTC integrado, entre otras cosas.
Otra nota al margen: Thingsonedge anuncia un IC iot de consumo cero, el cricket. Sin embargo, fuente cerrada. Creo que encontré el repositorio anterior tratando de encontrar una forma de código abierto para implementar cero extracción, para termistores wifi mqtt alimentados por batería desplegados en el campo (es decir, dejados en el invernadero de luddite inlaw fuera del estado). "interruptor lateral alto", gracias @KyranF
No sé mucho sobre Arduino, pero es posible que las bibliotecas de Arduino no brinden acceso a las funciones de suspensión, incluso si el microcontrolador es capaz de hacerlo. Eso explicaría el enfoque subóptimo de cambiar la energía a la MCU. Y el hecho de que tiende a ser más fácil usar un NMOS de lado bajo que un PMOS de lado alto explicaría el método de conmutación subóptimo.

Respuestas (1)

Como dicen los comentarios, este circuito es terrible. Más importante aún, está mal dibujado. El MOSFET está al revés y tanto la fuente MOSFET como el emisor BJT están conectados a tierra. Esto es lo que está pasando:

  • R3 y Q1 forman un inversor simple que invierte la salida de onda cuadrada del RTC.
  • La onda cuadrada invertida está conectada a la puerta de Q2.
  • Cuando se enciende, Q2 conecta el pin de tierra del Arduino a la tierra del circuito. Cuando está apagado, Q2 desconecta el suelo, (teóricamente) apagando el Arduino.

Cambiar la conexión a tierra de un IC es una mala idea por varias razones. ¡No lo hagas!

No estoy seguro de si los condensadores realmente deben ser de 0,1 milifaradios o si son los 0,1 microfaradios estándar. Es una práctica estándar tener un condensador de 0,1 microfaradios entre los pines de alimentación y tierra de un IC digital para garantizar un voltaje de suministro constante durante la conmutación. Si realmente se referían a 0,1 milifaradios (100 microfaradios), el condensador probablemente sea un mal intento de mantener el Arduino en funcionamiento después de apagarlo.

Los microfaradios siempre deben escribirse μF o uF. En esquemas antiguos, mF se usaba como abreviatura de microfaradios. Por esta razón, es mejor evitar los milifaradios y la abreviatura mF y usar solo microfaradios.

ACTUALIZACIÓN: las intersecciones entre los cables no están claras; otra forma en que este esquema está mal dibujado. La forma normal de mostrar esto es tener un punto en las intersecciones conectadas. Otra forma es tener una curva de alambre hacia un lado para mostrar una intersección no conectada. Aquí hay unos ejemplos:

Uniones de cables en esquemas

El grosor de las líneas no debería importar y es probablemente un artefacto de convertir el esquema a PNG.

En su esquema, los puntos se usan solo para mostrar algunas conexiones de pines (lo cual es incorrecto). Según la función del circuito, aquí están las conexiones reales:

  • RTC SQW está conectado solo a la base de Q1, no a VCC..
  • La puerta de Q2 está conectada solo al colector de Q1, no a tierra.
  • El emisor de Q1 y la fuente de Q2 están ambos conectados a tierra.
Oh, wow, está bien, primero un gran zumbido, mirando hacia atrás, no pensé que las líneas cruzadas necesariamente significaran una conexión. Ahora veo cómo al menos el circuito es en realidad un circuito. Seguiré masticando el resto, gracias a todos hasta ahora por explicar esto.
De hecho, todavía no puedo decir del dibujo si las líneas cruzadas realmente se conectan; sospecho que solo es cierto en algunos casos anteriores. Lo cual habla de las críticas al dibujo, si no me equivoco. Tuve que mirar la otra imagen fritzing en el repositorio para ver a qué te referías con que ambos estaban conectados a tierra.
@deargle Creo que se supone que la línea que conecta Q1-E (3) con Q2-G (1) se conecta en la intersección superior y no en la inferior. De cualquier manera, es BS que no es explícito, razón suficiente para no confiar en nada más en el esquema.
Supongo que las líneas y las intersecciones son el doble de gruesas en algunos lugares... ಠ_ಠ
@deargle Actualicé mi respuesta con una explicación de las uniones de cables.
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