Temporización del 'ciclo de encendido' de un circuito después de presionar un interruptor de botón

En primer lugar, gracias por leer todo esto: eres la parte de Internet que me da esperanza para la humanidad. Estoy buscando un circuito que creo que es relativamente sencillo, pero que tiene algunos matices importantes.

El objetivo final es hacer que un usuario tenga la capacidad de presionar un interruptor de botón, que envía energía a un electroimán. El electroimán estará encendido por un período de una hora. Me gustaría poder cambiar fácilmente el diseño a dos horas, pero la PCB en sí tendrá un solo período de tiempo predeterminado.

Una vez pasada la hora, el electroimán se apaga y permanece así hasta la siguiente pulsación del botón.

  • Durante su fase de 'apagado', necesito un consumo de energía mínimo; me gustaría una vida útil prolongada

  • El circuito funciona con 2 pilas AA. Con las baterías conectadas directamente al electroimán, los 3v dan como resultado que se extraigan aproximadamente 30ma del electroimán, reduciéndose a medida que se agotan las baterías (baterías alcalinas).

  • Es necesaria una solución barata: se trata de un producto con márgenes bastante bajos. Esperando menos de $ 2 para la fabricación y ensamblaje de PCB.

  • Si algo sale mal (por ejemplo, grietas en la soldadura, etc.), es importante que el electroimán esté apagado.

Hasta ahora, hemos estado experimentando con el nanotemporizador TI5111 en modo 'one-shot'. http://www.ti.com/product/TPL5111 . Nos hemos encontrado con algunos contratiempos al usar esto (por ejemplo, caída de voltaje del transistor npn)

Estoy buscando microcontroladores, como https://www.microchip.com/wwwproducts/en/PIC10F200#additional-features , pero la hoja de datos me deja boquiabierto.

Básicamente, solo estoy buscando algo que pueda colocar entre las baterías y el electroimán que resulte en presionar un botón que permita que los 3V pasen al electroimán y luego lo apague después de una o dos horas.

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en otros comentarios:

Mucha gente ha comentado sobre la cantidad de pulsaciones de botones dado que solo estoy usando 2 AA. El electroimán puede contener lo que necesito siempre que la corriente sea superior a 15ma. Estoy tomando 30 ma a propósito para comenzar, sabiendo que las baterías alcalinas que estoy usando perderán voltaje a medida que se usen. Según las hojas de especificaciones, espero 2500 maH antes de que el voltaje caiga de 1,5 v por batería a 0,8, lo que reduciría mi corriente de 30 ma a alrededor de 15 ma. Dada esta lógica, y tomando alrededor de 25ma en promedio, esperaría alrededor de 100 horas de 'a tiempo'. Solo necesito que esto dure 60 horas, así que estoy bien en ese aspecto.

Pero si hay una gran caída de voltaje significativa entre las baterías y el electroimán debido a la solución de sincronización, puedo tener algunos problemas porque no hay mucho espacio para que el voltaje decaiga. Por ejemplo, usamos un transistor npn con el temporizador ti5111 y resultó en una caída de 0,7 V entre el drenaje y la fuente (estamos tratando de solucionar esto), por lo que mi electroimán solo recibía 2,3 V en una batería de 3 V, lo que reduciría el número de usos significativamente a medida que las baterías se agotaron. ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

¿Alguna sugerencia sobre si usaría un microcontrolador o algo como el temporizador TI5111? No soy ingeniero, así que todo esto es nuevo para mí. Estamos buscando implementar esto en un producto de consumo, por lo que menos de $2 por la electrónica es un pedido relativamente grande (1000-5000).

Cualquier ayuda es muy apreciada. ¡Avíseme si tiene alguna pregunta!

TI5111 es una mala elección ya que está diseñado para controlar la entrada lógica. Lo que necesita es TI5110, diseñado para P-FET. Todo lo demás es exactamente igual.
Inicialmente usábamos el TI5110 con un transistor de canal ap, pero si algo se soldaba incorrectamente, pensamos que existía el riesgo de que permaneciera encendido más allá del tiempo asignado, razón por la cual cambiamos al 5111. ¿Podríamos hacer un diseño a prueba de fallas con el 5110? ?
Lo siento, eso no tiene ningún sentido. Si algo se suelda incorrectamente, puede, por ejemplo, provocar un cortocircuito en la batería, independientemente del chip que esté utilizando. El comportamiento de ambos chips es exactamente el mismo, por lo que el "riesgo" imaginado también es idéntico. Y espero que te refieras a MOSFET de canal p, no a PNP BJT. Además, si se supone que esto es una producción en masa, entonces "soldado incorrectamente" suena realmente extraño. Para eso está el control de calidad.
Puede hacer esto con un reloj CMOS de 20 centavos/contador binario con un FET de nivel lógico de potencia (Vt<1V) Las salidas de retardo son clk/2^N La siguiente salida se desactiva con el inversor. Controles de botón Restablecer.
We have ran into a few hiccups using this (eg voltage drop of npn transistor).... se encontrará con los mismos "hipos" con casi cualquier chip que decida usar... el problema es usar un circuito controlador correcto para conectar una salida digital a un electroimán
También podría considerar un temporizador 555. Con los de baja potencia y alta frecuencia, puede operar a voltajes bastante bajos y con un límite de tiempo bastante pequeño. Un mosfet probablemente mejorará en gran medida su eficiencia y también podría usar un controlador mosfet para una conmutación más rápida o para controlar un mosfet desde una salida de nivel lógico.
@KH No creo que ningún temporizador 555 pueda acercarse a 35 nA de TPL5110
@Maple eso es cierto. Ese es un buen chip. ¿Estoy entendiendo correctamente que tiene un controlador mosfet incorporado?
Sí, tiene controlador p-fet. El chip complementario TPL5111 tiene una salida lógica alta para controlar los pines EN de DC-DC o LDO. Hay otros chips en esa línea con función de vigilancia, también con la opción de controlador de puerta.

Respuestas (3)

¿Considera probar esta placa de conexión para TPL5110 con un FET y un potenciómetro integrados? FET debería tener una caída de voltaje muy pequeña y la placa de conexión puede ser una solución antes de integrar las cuatro partes a un costo menor. https://www.adafruit.com/product/3435

Sí, esa placa tiene el chip correcto. El único problema: tiene un modo de funcionamiento cableado para el temporizador. Para usarlo para un solo disparo, debe piratear el rastro al pin EN.
Eso está bien, hackéelo con un cuchillo exacto para la prueba de concepto, luego impleméntelo a la medida de su caso de uso una vez que demuestre que funciona en su aplicación. Hay un trazo diseñado para cortarse en la parte posterior de la fuga para que sea más fácil.
siguiendo esto, comentando el comentario de @maple arriba. Cuando soldamos a mano esta pieza en una placa de circuito impreso, descubrimos que permanecía más allá del tiempo asignado, indefinidamente. Hicimos que un EE revisara el circuito y dijo que le parecía bien, así que pensó que debía ser un problema de soldadura. El escenario del 'peor de los casos' en este proyecto es que se queda más allá del tiempo asignado. Sé que cuando hacemos una producción, se soldará a máquina, pero incluso si probamos cada uno de ellos después de la producción, ¿existe la posibilidad de que suceda algo después de la prueba que lo mantendría encendido?
El diseño "intrínsecamente seguro" es un tema en sí mismo ... los componentes siempre pueden fallar, las uniones de soldadura pueden fallar, no están en el alcance de esta pregunta
@SteveButler ¿Cómo reemplazar exactamente el componente perfectamente adecuado con el que no es tan adecuado pero con el mismo pinout, paquete y lógica lo ayuda a evitar ese hipotético escenario de falla? Es como "si no apretamos bien las tuercas la rueda se puede salir del coche. Reemplacemos esas tuercas por unas de plástico"
Es solo que cuando lo pensamos lógicamente, el pin 5 siempre está alto en el 5110, excepto por la duración de la hora (cuando baja). Dado que el pin 5 está alto, no pasa corriente por el transistor de canal p cuando está "apagado". Si algo le sucediera al temporizador 5110 que provocara su falla, el transistor de canal p permitiría que la corriente fluya hacia el electroimán.
Pensamos que el 5111 funcionaría mejor porque el valor predeterminado en el pin 5 es bajo. El pin 5 está alto durante la hora de duración. Con un transistor de canal n, la corriente a través solo fluirá si el pin 5 está alto. Entonces, en este caso, si el 5111 se rompe, el transistor de canal n no permitiría el paso de ninguna corriente.
Estoy seguro de que sueno como un completo idiota y la mitad de esa mierda puede no tener sentido, así que me disculpo. Estoy tratando de entender esto, pero he estado luchando para entenderlo.
Sigues diciendo "transistor". Técnicamente, los MOSFET son transistores, pero es muy confuso ... De todos modos, ¿ha intentado conectar solo la fuente y el drenaje de P-FET y ver si fluiría la corriente?
Pido disculpas, tal vez ayude si vinculo las cosas de las que estoy hablando. Entonces, con el 5110, usábamos digikey.com/products/en?keywords=BSS84PH6433XTMA1CT-ND . Y funcionó, pero nos preocupaba que si algo le sucedía al chip y no pasaba corriente a través de él, el electroimán siempre estaría encendido (que es nuestro peor escenario)
Recomiendo leer sobre la diferencia entre los MOSFET de "modo de mejora" y "modo de agotamiento". Todo se aclarará.
Luego probamos el 5111 con este digikey.com/product-detail/en/BSS138NH6433XTMA1/… y casi funcionó también, pero vimos que el voltaje caía a 2,3 V en el electroimán.

Una solución diferente: ¿pueden diseñar algo como un interruptor de retardo de tiempo de vacío? Presiona el botón en el interruptor, expulsa todo el aire y luego un resorte de retorno actúa contra el interruptor con un pequeño orificio que permite que el aire regrese lentamente al sistema. Sé que los montados en la pared como se muestra a continuación funcionan durante unos 10 minutos, pero es posible que pueda seguir con la idea.

Interruptor de retardo de tiempo de vacío

Aquí hay un circuito que usa un temporizador 555Temporizador

Puede aumentar o disminuir el tiempo de encendido girando el potenciómetro (potenciómetro 200k), en caso de que eso no sea suficiente, también puede aumentar el valor del potenciómetro junto con el valor de la resistencia en serie para lograr un mayor tiempo de encendido. Cuanto mayor sea la resistencia y el valor del potenciómetro, mayor será el tiempo de encendido. Además, cuanto menor sea el valor, menor será el tiempo de activación.

Utilizo un relé en la salida, en caso de que desee conectarlo con su carga, deberá quitar el relé y colocar su carga en el lugar del relé.

Temporización del 'ciclo de encendido' de un circuito después de presionar un interruptor de botón
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