Intermitente electrónico con detección de carga baja

Agregar la función de 'doble velocidad de destello' de bombilla fundida a su circuito original:

Aquí hay una modificación sugerida para su circuito.
Al igual que con todos los circuitos analógicos que involucran productos asociados algo variables, es posible que deba ajustarlo para obtener mejores resultados. (Esto es igual de cierto para los productos basados ​​en circuitos integrados, PERO en algunos casos, el fabricante del circuito integrado no proporciona ningún medio de ajuste).

Como puede ver, el circuito es un cortar y pegar usando su cct como material principal.

1. Lo primero que hay que comprobar es si R2 controla la velocidad de flash como creo que lo hace. Haga R2 = 100k o coloque 220k en la resistencia existente.
   ¿Qué sucede con la tasa de flash?

SI la tasa de flash ~~= se duplica, proceda a 2. Coloque un

2. Puede haber problemas de polaridad alrededor de C2. Prueba esto y verás.

3. Rs detecta la corriente intermitente.
   Tamaño Rs tal que cuando la corriente es alta (2 bombillas) V_Rs > 0.6V y Rs se enciende.
   R1 protege la base Q3 contra voltaje excesivo en Rs
   R2 enciende Q4 usando Q3.
   C3 proporciona un retardo de tiempo de apagado para mantener Q3 encendido entre destellos.
   R3 puede ser grande: solo garantiza que Q4 esté apagado si Q3 está apagado y no hay voltaje almacenado en C3.
   Q4 agrega R4 en paralelo con R2 para aumentar la tasa de destello.

¿Comentarios?

En los viejos tiempos de las luces intermitentes térmicas que se usaban en aplicaciones automotrices, el parpadeo más rápido cuando se reducía la carga (debido a una bombilla quemada) era un subproducto de la forma en que funcionaban (menos corriente significaba que la temperatura del bimetal se excedía menos, por lo que parpadearon más rápido). Esto se considera una característica útil ahora, pero no es "natural".

Un método sería usar un microcontrolador y medir la corriente (muy toscamente es lo suficientemente bueno). Algo así como un PIC de 6 u 8 pines haría el trabajo. La precisión de tiempo será más que suficiente usando el reloj interno.

Aquí hay un ejemplo de una luz intermitente comercial que usa una derivación de medición de corriente. Puede ver el chip DIP escondido debajo del relé. La medición de corriente se realiza midiendo el voltaje a través de la pieza de metal estampada en forma de "M" con un círculo rojo (que es una resistencia de valor muy bajo). El autor de esta página web modificó la luz intermitente para que no interpretara la corriente más baja de una bombilla LED modificada como una bombilla incandescente que había fallado.

Editar: si desea utilizar un PRC ASIC, debe realizar una búsqueda de mercado adecuada, pero aquí hay un ejemplo:

Debe usar alrededor de 110 K para R1 para obtener la frecuencia de flash deseada de 85 cpm. El umbral para la detección de corriente es típico de 51 mV, por lo que la caída de voltaje es bastante baja.

NOTA: Alerta de tutorial (de algún tipo).
El circuito intermitente basado en el disparador hexagonal Schmitt hacia el final de esta respuesta es un ejemplo de lo que se puede hacer con un IC "digital" simple mediante el uso de métodos algo inusuales. Se utiliza una puerta OR RTL, una puerta OR de diodo y algunas otras técnicas extrañas.
Una vez que se ve lo que se puede hacer de esta manera, se pueden implementar 'todos los tipos' de circuitos útiles a bajo costo. La desventaja habitual es una mayor cantidad de piezas de bajo costo y algunos rasguños de cabeza provisionales.

Puede reemplazar el relé intermitente con un MOSFET de canal P con puerta impulsada por Q1 y una resistencia de puerta a fuente (para permitir que el oscilador funcione como antes). Muestran lo que parecen ser 400 ohmios en la bobina, lo que implica que esto está en paralelo con la bobina resistencia. Si es así, el valor real será menor.

Fuente MOSFET al terminal 49.
Drenaje MOSFET al terminal 49A.
Puerta MOSFET a Q1 directamente.
400 ohmios o menos puerta a 49.

El relé de detección de carga funciona cuando la corriente es lo suficientemente alta y corta la resistencia del colector Q2 de 200 ohmios. Efecto oscuro sin rascarse más la cabeza, pero afecta la constante de tiempo del ciclo de retroalimentación del oscilador Q1 Q2 100 uF.

El relé de detección de carga podría reemplazarse por un comparador y FET, PERO siempre que una caída de aproximadamente 0,6 voltios fuera aceptable en el controlador, debería poder usar simplemente un transistor pequeño con una resistencia de detección en su emisor base. Si I_load causó una caída de> 0.6V en la resistencia de sentido, el transistor se encendería y podría usarlo para operar otro transistor bipolar pequeño y barato para cortocircuitar la resistencia de 200 ohmios en lugar de usar contactos de relé. El circuito resultante no usaría relés y solo un MOSFET para proporcionar una acción intermitente.

A continuación se muestra un circuito de ejemplo basado en una versión modificada del que proporcionó. Q3 probablemente sea correcto: la resistencia de 400 ohmios que estaba en la bobina del relé deberá ser más baja. valorado. Si esta fuera la resistencia de la bobina, se necesitará una resistencia de aproximadamente 400 ohmios. La detección de Q4 probablemente funcionaría bien, pero la transmisión de Q5 es inadecuada, como se muestra. Un poco más de pensamiento produciría un resultado de trabajo.

Sin embargo, si puede proporcionar una buena especificación de cómo debería comportarse, entonces un circuito completamente nuevo puede ser más satisfactorio. Un circuito basado en 555 o 74C14 o LM358 o LM339 probablemente funcionaría mejor.

Preguntas de mis comentarios anteriores:

¿Existen limitaciones en el costo o en el uso de un IC o en el uso de un microcontrolador o...?

Esto se puede hacer fácilmente con un '555 o con un 74C14 (utilizado como circuito temporizador) o de varias otras formas. ¿Sería aceptable un IC barato?

Supongo que 31 = tierra, 49 = batería 49a = carga. ¿Sí?

¿Está tratando de reemplazar una pieza existente?

¿Está destinado a ser único, o para unos pocos dispositivos, o se fabricarán muchos?

Ejemplo de disparador Hex Schmitt (74C14 40106 4584 ...):

Este es un ejemplo de lo que se puede lograr con un solo paquete de 6 inversores activados por Schmitt. Se podría hacer que una solución en este sentido funcione bien (probablemente se necesite algo de juego para lidiar con la corriente de entrada cuando hay 1 bombilla presente (ver texto) y el ajuste de Rs para permitir una diferenciación confiable de corriente alta/baja. PERO probablemente
lo haría use un microcontrolador si es posible.PERO si entiende lo que hace este circuito o trató de hacer, entonces escribir un programa de microcontrolador sería mucho más fácil
.

A continuación se muestra un diagrama de circuito (que Olin puede no aprobar) solo como ejemplo.
Esto está "fuera de mi cabeza" y no se ha probado, pero incluso puede funcionar :-).

IC1 - inversores activados por Schmitt hexagonal.
NOTA !!!!!! DEBE ser adecuado para voltajes de suministro de automóviles. Si se usa con 12 V, se prefiere una clasificación de 15 o 18 V.
Tenga en cuenta que, por ejemplo, 74HC14 suele ser 6 V máx. Vdd.
Esta búsqueda de Digikey proporciona piezas posiblemente adecuadas.

20 V - STM 40106
http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000357.pdf

18 V TI 40106
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd40106b.pdf

Semiencendido de 18 V 4584
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC14584B-D.PDF

etc.

Tenga en cuenta que algunos inversores de disparador hexagonal Schmitt tienen rangos de histéresis más bajos de lo normal, por lo que los osciladores funcionan más rápido con los mismos valores de RC.

Funcionamiento del circuito:

Rz, Z1, Cz en la parte superior izquierda proporcionan un suministro de Vdd para el IC ligeramente por debajo de Vbattery min para ayudar a mantener la tasa de flash algo estable.

Hay dos osciladores de flash, rápido y lento. Si bien sería posible alterar la velocidad de un solo oscilador, porque hay 6 inversores disponibles, este es un enfoque fácil y permite la configuración independiente de la velocidad rápida y lenta. Tiene puntos buenos y malos.

R1 C1 y un inversor forman un oscilador y R2 C2 y otro inversor forman otro. Este es un circuito muy estándar cuando se usa una puerta disparada por Schmitt. No funcionará con una puerta no activada por Schmitt.

El corazón del sentido actual para el intercambio lento/rápido es RS y Q1. Cuando la corriente de la bombilla provoca una caída en Rs de más de 0,6 V, Q1 se enciende. Si la corriente es demasiado baja para causar una caída de 0,6 V O si la lámpara está apagada, Q1 se apagará.
Entonces como R = V / I, para Ihigh Rs > 0.6/Ihigh y para Ilow Rs < 0.6/Ilow. Se debe poder encontrar un valor de Rs que permita que Q1 se encienda solo cuando se alimenta la carga de alta corriente (más de 2 bombillas).

Cuando Q1 se enciende, el punto B (en un círculo) se eleva (aproximadamente a Vin). A medida que Q1 se enciende y se apaga con el capacitor intermitente Cd punto B en negrita alto durante la mitad de los ciclos intermitentes. Rd descarga Cd cuando se retira Vin en preparación para el próximo encendido o para permitir una respuesta rápida si falla una bombilla.

Los diodos D1 y D2 son interruptores de activación de osciladores. Cuando el voltaje a la izquierda de estos diodos es bajo, los diodos conducen, el condensador C1 o C2 se descarga al mínimo y el oscilador relacionado se desactiva. Las salidas de la compuerta del oscilador son altas cuando están deshabilitadas (ya que la entrada está sujeta a un nivel bajo) y, como se verá, la compuerta no puede controlar la salida.

DESTELLO LENTO / 2 BOMBILLAS:

Considere la condición de las 2 bombillas después de algunos destellos.
Q1 se enciende en cada flash.
Cd se carga alto, por lo que el punto C está bajo, por lo que el oscilador superior (rápido) está desequilibrado y el punto E está alto. El diodo D3 está bloqueado.
PERO como B es alto, el punto D también es alto, por lo que D2 tiene polarización inversa, por lo que el oscilador lento con R2 C2 está habilitado y funciona. Cuando el punto F baja durante la oscilación, D4 conduce y enciende el MOSFET Q2 para impulsar las bombillas. Esto proporciona un pulso de encendido para Q1 que mantiene alto el punto B y mantiene el sistema en modo de parpadeo lento. El oscilador lento enciende Q2 cuando la salida es baja y el FET es truncado por Rg cuando la salida del oscilador es alta.

D3, D4 y Rg + Q2 forman una puerta DTL OR. (O puerta NOR dependiendo de su perspectiva).

DESTELLO RÁPIDO / Fallo de BOMBILLA:

Si una bombilla falla, Q1 nunca se enciende porque la caída en Rs es demasiado baja (por diseño).
El punto B se toma bajo por Rd descargando Cd.
El punto D ahora está bajo, deshabilitando el oscilador lento.
El punto C es alto, lo que permite el oscilador rápido.
El funcionamiento es como el anterior pero ahora con el oscilador rápido funcionando.

Otro:

El diodo DP3 (arriba a la izquierda) brinda protección de batería inversa SI SE DESEA.
El diodo DP1 proporciona protección contra cargas inductivas. Esto no debería ser necesario con lmp lods pero se muestra para completar.
El diodo DP2 es una especie de alternativa a DP1: si se suministra un voltaje excesivo a la salida, lo derivará al suministro si no se usa DP3. Esto es opcional y no se puede desear.

Rs debe tener una potencia nominal lo suficientemente alta como para tomar corriente intermitente. Como Vrs <=~ 0,6 V, normalmente Pr_Rs = V x I = 0,6 x Icarga. Para bombillas de 2x 20 W Imax ~= 40/12 = 3,33 A. La corriente de entrada será mayor que esto. La corriente está presente solo la mitad del tiempo. Permita decir 5A x 0.6V = 3W x 50% encendido = 1.5 W. Una resistencia de 5 Watts es barata y probablemente sensata.

La corriente de irrupción PUEDE causar problemas debido a la corriente máxima al encender, incluso con una sola bombilla, y es posible que deba agregar una resistencia entre Q1 y Cs para reducir la carga lo suficiente para evitar la carga de irrupción cuando se funde una bombilla. Hay otras formas de manejar esto, pero un simple retraso de RC probablemente sea lo suficientemente bueno.

Consulte las hojas de datos de IC para conocer la frecuencia del oscilador, pero se aplica una frecuencia de MUY APROXIMADAMENTE 1/(R x C).

Q2 debe tener suficiente clasificación de corriente para manejar las corrientes de entrada cuando las bombillas están frías.

Si IC1 (compuertas) Vdd es > alrededor de 0,6 V por debajo de Vin, entonces la compuerta FET será ligeramente positiva cuando esté apagada. Esto no es un problema siempre que se comprendan y diseñen los voltajes de accionamiento.

Costo:

Usando precios asiáticos (China), que deberían estar cerca de lo que se puede obtener en India en volumen:

1 rupia ~~~= 2 centavos de dólar estadounidense.

IC1 - 10 centavos o menos. (5 rupias)
Q2 - 6 centavos (3 rupias)
Z1, 1,D1,2,3,4 1N4148 o similar < 1 rupia
Otros componentes son "pegamento" precio mínimo.
Digamos 30c - 40c (15-20 rupias) todo para los componentes?

Microcontrolador:

Microcontrolador = uC.
Necesita programación por artículo y programa escrito.
Un Arduino podría hacer esto a un costo por uC = costo de IC. La principal ventaja de Arduino sería la facilidad de programación para personas con experiencia mínima en uC. (¡A Olin no le gustará esta sugerencia!)
Si el uC tiene un comparador de bajo voltaje, debería poder usarse para la detección de Rs.
Si no (IC de MUY bajo costo), entonces funcionaría la disposición que se muestra para Q1/Rs en el circuito anterior.
Es necesaria una fuente de alimentación básica para eliminar el ruido de Vdd.
Rz, Z1, Cz desde arriba cct pueden ser suficientes. Una fuente de alimentación zener de 2 etapas es económica y extremadamente buena en la reducción de ruido (repita lo que se muestra con la 2da etapa alimentada por la primera).
Si Vdd está muy por debajo de Vin, entonces sería útil un MOSFET de canal N en el lado de tierra de la luz intermitente, PERO necesita un cambio de conexión al cableado estándar. Por lo tanto, PUEDE ser necesario un transistor adicional (1 centavo más o menos) para traducir la unidad a la puerta MOSFET.

El suministro de uC "colgante" del riel de alimentación superior funciona bien y permite la transmisión directa de MOSFET de canal P. es decir, Vdd = Vin. uC_tierra = decir Vin - 8V.

Una uC con buen restablecimiento de baja tensión y anti-caída es una muy buena idea.

Casi cualquier uC servirá. $US0.20 o menos en volumen.

PIC0F204 - $US).38 / 3000 en Digikey - sin duda más barato cuando los brazos se doblan en privado, es muy adecuado. Tiene un comparador con referencia de banda prohibida de 0.6V. Coloque uC en la parte inferior de la pierna con, digamos, suministro de 5 V y use un transistor para controlar el MOSFET del canal P del lado alto. Olin lo aprobaría :-).
El regulador de 3 terminales se puede usar para la fuente de alimentación, pero el zener de 2 etapas es adecuado y probablemente más barato y quizás mejor.

¿Preguntas? Preguntar ...

Aquí hay una nota de aplicación que hace exactamente lo que quieres.

Diseño de una luz intermitente de 45 W de bajo costo con protección contra cortocircuitos que utiliza un amplificador operacional cuádruple LM2902 y un MOSFET CSD18534
Informe de aplicación de Texas Instruments SLVA650–abril de 2014. Dicen:

• Esta nota de aplicación presenta el diseño de un circuito intermitente de bajo costo con protección contra cortocircuitos.

  El diseño incorpora todo el conjunto de características de diseño recomendadas para luces intermitentes de dos ruedas e incluye operación de bajo/alto voltaje, duplicación de frecuencia de media carga y protección contra cortocircuitos.

Si bien el circuito puede parecer algo complejo a primera vista, la mayoría de los componentes son compactos, fácilmente disponibles y de bajo costo, y la complejidad del circuito podría reducirse un poco.

U2 es un LM2902, un amplificador operacional cuádruple básico, disponible por alrededor de $ 0.12 en una cantidad de 1000 de Digikey y por algo menos en China (y probablemente en India). Aquí se podría usar un LM324.

Su MOSFET elegido parece tener una corriente nominal bastante más alta de lo que hubiera esperado (100A), pero otras partes similares están disponibles, por ejemplo, IPP80N06S2L , que también tiene un controlador de puerta de nivel lógico y clasificaciones V e I similares. Cualquiera de estos FET cuesta alrededor de $ 0.60 en una cantidad de 1000, pero una parte de menor costo actual más baja puede ser suficiente. (Consulte a continuación sobre la corriente de irrupción de filamento frío). Además del opamp y el mosfet, las otras partes son 3 transistores bipolares baratos y un puñado de Rs Cs y Ds.
R12 proporciona detección de corriente de bombilla para activar el cambio de velocidad de flash de 1 bombilla/2 bombillas.

El circuito está extremadamente mal dibujado y no siempre es evidente si las líneas se unen o se cruzan. En consecuencia, se necesitará cuidado para recrear el circuito correctamente. En la mayoría de los casos, será obvio cuál se aplica, y cuando se muestra un "punto" en una intersección, se puede suponer una unión, pero en otras ubicaciones no es tan obvio. Por ejemplo, es casi seguro que C2, C3 y R4 se conecten en un solo punto, la parte superior de R2 probablemente NO se conecte a la salida U2A (pero no hay garantías). He aconsejado a TI sobre estos problemas y espero que proporcionen una actualización "en algún momento". Puede ser un tiempo :-).

Los filamentos de las bombillas incandescentes tienen una resistencia mucho menor cuando están fríos que cuando están calientes, por lo que cuando se aplica voltaje completo por primera vez a un filamento frío, el consumo de corriente es muchas veces superior al que tendrá cuando la bombilla alcance la temperatura de funcionamiento.

En consecuencia, un factor clave en el uso de un interruptor de alta corriente es la corriente de entrada masiva de un filamento de bombilla incandescente frío. Mientras que, por ejemplo, para bombillas indicadoras de 2 x 21 vatios en un sistema de 12 V, la corriente de funcionamiento cuando está caliente = Potencia/Voltaje = (2 x 21 W)/12 V =~ 3,5 A, la corriente de irrupción inicial de "filamento frío" puede ser de 10 a 20 veces mayor que alto - entonces en este caso 35 a 70A. Utilice 2 bombillas de 21 W con 6 V (como en algunas motocicletas) y la corriente de filamento frío teórica podría superar los 100 A. En la práctica, la resistencia del cableado y del conector y posiblemente la capacidad de la batería (con suerte) generalmente reducirán esto a simplemente "muchas decenas de amperios".

También se proporciona una simulación de circuito y un esquema de referencia.

El circuito sugerido anteriormente tiene el concepto correcto para controlar el hiperparpadeo. Sin embargo, la lógica es incorrecta. Cuando las 2 bombillas están presentes, se producirá un hiperdestello y cuando haya 1 bombilla, se producirá un parpadeo normal.

Para corregir la lógica, tiene que ser invertida. Consulte el segundo circuito que tiene una lógica invertida y está probado para funcionar con 85C/min normal e hiperflash a 120C/min con carga baja. La corriente del disparador de hiperflash está configurada en aproximadamente 0,7 A.