Elektronischer Blinker mit Unterlasterkennung

Hinzufügen der Funktion „Doppelte Blitzrate“ für durchgebrannte Glühbirnen zu Ihrer ursprünglichen Schaltung:

Hier ist eine vorgeschlagene Änderung Ihrer Schaltung.
Wie bei allen solchen analogen Schaltungen mit etwas variablen zugehörigen Produkten müssen Sie möglicherweise eine Feinabstimmung vornehmen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. (Dies gilt genauso für IC-basierte Produkte, ABER in einigen Fällen wird vom IC-Hersteller keine Möglichkeit zur Anpassung bereitgestellt).

Wie Sie sehen können, ist die Schaltung ein Ausschneiden und Einfügen mit Ihrem CCT als Hauptmaterial.

1. Als erstes muss überprüft werden, ob R2 die Blitzrate so steuert, wie ich denke. Machen Sie R2 = 100k oder legen Sie 220k über den vorhandenen Widerstand.
   Was passiert mit der Blitzrate?

WENN sich die Blinkfrequenz ~~= verdoppelt, dann weiter mit 2. Platz a

2. Es kann Polaritätsprobleme um C2 geben. Versuchen Sie dies und sehen Sie.

3. Rs misst Blinkerstrom.
   Größe Rs so, dass bei hohem Strom (2 Lampen) V_Rs > 0,6 V und Rs einschaltet.
   R1 schützt die Basis von Q3 vor übermäßiger Spannung an Rs.
   R2 schaltet Q4 unter Verwendung von Q3 ein.
   C3 bietet eine Ausschaltverzögerung, um Q3 zwischen den Blitzen eingeschaltet zu halten.
   R3 kann groß sein - stellt nur sicher, dass Q4 ausgeschaltet ist, wenn Q3 ausgeschaltet ist und keine gespeicherte Spannung in C3.
   Q4 fügt R4 parallel zu R2 hinzu, um die Blitzrate zu erhöhen.

Kommentare?

In den alten Zeiten der in Automobilanwendungen verwendeten Thermoblinker war das schnellere Blinken bei reduzierter Last (aufgrund einer durchgebrannten Glühlampe) ein Nebenprodukt ihrer Arbeitsweise (weniger Strom bedeutete, dass die Bimetalltemperatur weniger überstieg, also sie blitzten schneller). Dies wird jetzt als nützliches Feature angesehen, ist aber nicht "natürlich".

Eine Methode wäre, einen Mikrocontroller zu verwenden und den Strom zu messen (sehr grob ist gut genug). So etwas wie ein 6-Pin- oder 8-Pin-PIC würde die Arbeit erledigen. Die Timing-Genauigkeit ist mit der internen Uhr mehr als gut genug.

Hier ist ein Beispiel für einen kommerziellen Blinker, der einen Strommess-Shunt verwendet. Sie können den DIP-Chip sehen, der sich unter dem Relais versteckt. Die Strommessung erfolgt durch Messen der Spannung über dem rot eingekreisten "M"-förmigen gestanzten Metallstück (das ein Widerstand mit sehr niedrigem Wert ist). Der Autor dieser Webseite hat den Blinker so modifiziert, dass er den niedrigeren Strom einer LED-Nachrüstlampe nicht als ausgefallene Glühlampe interpretiert.

Bearbeiten: Wenn Sie einen PRC-ASIC verwenden möchten, sollten Sie eine ordnungsgemäße Marktsuche durchführen, aber hier ist ein Beispiel:

Sie sollten etwa 110K für R1 verwenden, um die gewünschte Blinkfrequenz von 85 cpm zu erhalten. Der Schwellenwert für die Stromerkennung liegt typischerweise bei 51 mV, sodass der Spannungsabfall recht gering ist.

HINWEIS: Tutorial (einer Art) Warnung.
Die Hex-Schmitt-Trigger-basierte Flasher-Schaltung gegen Ende dieser Antwort ist ebenso ein Beispiel dafür, was mit einem einfachen "digitalen" IC mit etwas ungewöhnlichen Methoden erreicht werden kann. Es wird ein RTL-ODER-Gatter verwendet, ein Dioden-ODER-Gatter und einige andere seltsame Techniken.
Wenn man einmal gesehen hat, was auf diese Weise gemacht werden kann, können "alle möglichen" nützlichen Schaltungen mit geringen Kosten implementiert werden. Der übliche Nachteil ist eine höhere Anzahl von Teilen mit niedrigen Kosten und einige zwischenzeitliche Kopfkratzer.

Sie können das Blinkrelais durch einen P-Kanal-MOSFET mit einem von Q1 angesteuerten Gate und einem Widerstand von Gate zu Source ersetzen (damit der Oszillator wie zuvor funktioniert). Sie zeigen scheinbar 400 Ohm über der Spule, was bedeutet, dass dies parallel zur Spule ist Widerstand. Wenn dies der Fall ist, wird der tatsächliche Wert niedriger sein.

MOSFET-Source an Klemme 49.
MOSFET-Drain an Klemme 49A.
MOSFET-Gate direkt an Q1.
400 Ohm oder weniger Gate zu 49.

Das Load-Sense-Relais spricht an, wenn der Strom hoch genug ist, und schließt den 200-Ohm-Q2-Kollektorwiderstand kurz. Der Effekt ist ohne weiteres Kopfkratzen verschwommen, beeinflusst jedoch die Zeitkonstante der Q1 Q2 100 uF Oszillator-Rückkopplungsschleife.

Das Lasterfassungsrelais könnte durch einen Komparator und einen FET ersetzt werden, ABER solange ein Abfall von etwa 0,6 Volt über dem Controller akzeptabel war, sollten Sie in der Lage sein, einfach einen kleinen Transistor mit einem Erfassungswiderstand über seinem Basis-Emitter zu verwenden. Wenn I_load einen Abfall von> 0,6 V im Erfassungswiderstand verursachte, würde sich der Transistor einschalten, und Sie könnten ihn verwenden, um einen anderen kleinen und billigen Bipolartransistor zu betreiben, um den 200-Ohm-Widerstand kurzzuschließen, anstatt Relaiskontakte zu verwenden. Die resultierende Schaltung würde keine Relais und nur einen MOSFET verwenden, um eine Blinkaktion bereitzustellen.

Unten ist nur eine Beispielschaltung, die auf einer modifizierten Version der von Ihnen bereitgestellten basiert. Q3 ist wahrscheinlich ungefähr richtig - der 400-Ohm-Widerstand, der sich über der Relaisspule befand, muss niedriger sein. geschätzt. Wenn dies der Spulenwiderstand war, wird ein Widerstand von ungefähr 400 Ohm benötigt. Die Q4-Erkennung würde wahrscheinlich gut funktionieren, aber der Antrieb von Q5 ist wie gezeigt unzureichend. Etwas mehr Nachdenken würde zu einem funktionierenden Ergebnis führen.

Wenn Sie jedoch eine gute Spezifikation für das Verhalten bereitstellen können, ist eine völlig neue Schaltung möglicherweise zufriedenstellender. Eine 555- oder 74C14- oder LM358- oder LM339-basierte Schaltung würde wahrscheinlich besser funktionieren.

Fragen aus meinen Kommentaren oben:

Gibt es Kostenbeschränkungen oder die Verwendung eines IC oder die Verwendung eines Mikrocontrollers oder ...?

Dies kann leicht mit einem '555 oder mit einem 74C14 (als Timer-Schaltung verwendet) oder auf verschiedene andere Arten erfolgen. Wäre ein billiger IC akzeptabel?

Ich nehme an, 31 = Masse, 49 = Batterie 49a = Last. Ja?

Versuchen Sie, ein vorhandenes Teil zu ersetzen.

Soll dies ein Einzelstück sein, oder für ein paar Geräte, oder sollen viele hergestellt werden?

Beispiel Hex-Schmitt-Trigger (74C14 40106 4584 ... ):

Dies ist nur ein Beispiel dafür, was mit einem einzigen Paket von 6 x Schmitt-getriggerten Wechselrichtern erreicht werden kann. Eine Lösung in dieser Richtung könnte gut funktionieren (wobei wahrscheinlich etwas Spiel erforderlich ist, um mit dem Einschaltstrom umzugehen, wenn 1 Glühbirne vorhanden ist (siehe Text) und Rs abzustimmen, um eine zuverlässige Unterscheidung zwischen hohem und niedrigem Strom zu ermöglichen. ABER ich
würde wahrscheinlich Verwenden Sie nach Möglichkeit einen Mikrocontroller.ABER
wenn Sie verstehen, was diese Schaltung tut oder versucht hat, dann wäre das Schreiben eines Mikrocontroller-Programms viel einfacher.

Unten ist ein Schaltplan (den Olin möglicherweise nicht billigt), der nur als Beispiel dient.
Das ist "aus meinem Kopf" und unerprobt, könnte aber sogar funktionieren :-).

IC1 - Hex-Schmitt-getriggerte Inverter.
Achtung!!!!!! MUSS für Kfz-Versorgungsspannungen geeignet sein. Bei Verwendung mit 12 V wird eine Nennleistung von 15 oder 18 V bevorzugt.
Beachten Sie, dass zB 74HC14 normalerweise 6 V max Vdd hat.
Diese Digikey-Suche liefert eventuell passende Teile.

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

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

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

usw.

Beachten Sie, dass einige Hex-Schmitt-Trigger-Inverter niedrigere Hysteresebereiche als normal haben, sodass Oszillatoren mit denselben RC-Werten schneller laufen.

Schaltungsbetrieb:

Rz, Z1, Cz oben links liefern eine Vdd-Versorgung für den IC etwas unter Vbattery min, um die Blitzrate einigermaßen stabil zu halten.

Es gibt zwei Flash-Oszillatoren, schnell und langsam. Obwohl es möglich wäre, die Rate eines einzelnen Oszillators zu ändern, da 6 Inverter verfügbar sind, ist dies ein einfacher Ansatz und ermöglicht eine unabhängige Einstellung einer schnellen und einer langsamen Rate. Es hat gute und schlechte Seiten.

R1 C1 und ein Inverter bilden einen Oszillator und R2 C2 und ein weiterer Inverter bilden einen anderen. Dies ist eine sehr standardmäßige Schaltung bei Verwendung eines Schmitt-getriggerten Gates. Es funktioniert nicht mit einem nicht Schmitt-getriggerten Tor.

Das Herzstück des aktuellen Sinns für langsames/schnelles Wechseln sind RS und Q1. Wenn der Lampenstrom einen Abfall über Rs von mehr als etwa 0,6 V verursacht, schaltet sich Q1 ein. Wenn der Strom zu niedrig ist, um einen Abfall von 0,6 V zu verursachen ODER wenn die Lampe aus ist, wird Q1 ausgeschaltet.
Also als R = V / I, für Ihigh Rs > 0,6/Ihigh und für Ilow Rs < 0,6/Ilow. Es sollte ein Wert von Rs gefunden werden können, der es Q1 ermöglicht, sich nur einzuschalten, wenn die Hochstromlast (2+ Lampen) mit Strom versorgt wird.

Wenn Q1 einschaltet, wird Punkt B (eingekreist) hochgezogen (auf etwa Vin). Während Q1 mit blinkendem Kondensator Cd ein- und ausschaltet, ist der fettgedruckte Punkt B während der Aus-Hälften der Blinkzyklen hoch. Rd entlädt Cd, wenn Vin in Vorbereitung auf das nächste Einschalten entfernt wird oder um eine schnelle Reaktion zu ermöglichen, wenn eine Glühlampe ausfällt.

Die Dioden D1 und D2 sind Oszillator-Gate-Schalter. Wenn die Spannung links von diesen Dioden niedrig ist, leiten die Dioden, Kondensator C1 oder C2 wird zu niedrig entladen und der zugehörige Oszillator wird deaktiviert. Die Gate-Ausgänge des Oszillators sind hoch, wenn sie deaktiviert sind (da der Eingang niedrig geklemmt ist), und wie man sehen wird, kann das Gate dann den Ausgang nicht ansteuern.

LANGSAMER BLITZ / 2 LAMPEN:

Betrachten Sie den 2-Lampen-Zustand nach ein paar Blitzen.
Q1 schaltet sich bei jedem Blitz ein.
Cd wird hoch geladen, sodass Punkt C niedrig ist, sodass der obere (schnelle) Oszillator deaktiviert und Punkt E hoch ist. Die Diode D3 ist gesperrt.
ABER Da B hoch ist, ist Punkt D auch hoch, so dass D2 in Sperrrichtung vorgespannt ist, so dass der langsame Oszillator mit R2 C2 aktiviert ist und läuft. Wenn der Punkt F während der Oszillation niedrig wird, leitet D4 und schaltet den MOSFET Q2 ein, um Glühlampen zu treiben. Dies liefert einen Ein-Impuls für Q1, der Punkt B hoch hält und das System im langsamen Blinkmodus hält. Der langsame Oszillator schaltet Q2 ein, wenn der Ausgang niedrig ist, und der FET wird durch Rg ausgeschaltet, wenn der Oszillatorausgang hoch ist.

D3, D4 und Rg + Q2 bilden ein DTL-ODER-Gatter. (Oder NOR-Gatter je nach Perspektive).

FAST FLASH / BULB Fehler:

Wenn eine Glühbirne ausfällt, schaltet sich Q1 nie ein, da der Abfall über Rs zu niedrig ist (konstruktionsbedingt).
Punkt B wird durch Rd, das Cd entlädt, niedrig genommen.
Punkt D ist jetzt niedrig und deaktiviert den langsamen Oszillator.
Punkt C ist hoch und aktiviert den schnellen Oszillator.
Der Betrieb ist wie oben, aber jetzt läuft der schnelle Oszillator.

Andere:

Diode DP3 (oben links) bietet Verpolungsschutz, FALLS GEWÜNSCHT.
Die Diode DP1 bietet Schutz vor induktiven Lasten. Dies sollte bei lmp lods nicht notwendig sein, wird aber der Vollständigkeit halber gezeigt.
Die Diode DP2 ist eine Art Alternative zu DP1 - wenn dem Ausgang eine übermäßige Spannung zugeführt wird, wird sie zur Versorgung umgeleitet, wenn DP3 nicht verwendet wird. Dies ist optional und kann nicht gewollt sein.

Rs muss eine ausreichend hohe Wattzahl haben, um den Blinkerstrom aufnehmen zu können. Da Vrs <=~ 0,6 V ist, ist normalerweise Pr_Rs = V x I = 0,6 x Iload. Für 2x 20-W-Glühlampen Imax ~= 40/12 = 3,33 A. Der Einschaltstrom wird höher sein. Strom ist nur 1/2 der Zeit vorhanden. Erlauben Sie beispielsweise 5 A x 0,6 V = 3 W x 50 % Ein = 1,5 W. Ein 5-Watt-Widerstand ist billig und wahrscheinlich sinnvoll.

Der Einschaltstrom KANN aufgrund des Spitzenstroms beim Einschalten selbst bei einer einzelnen Glühbirne Probleme verursachen, und Sie müssen möglicherweise einen Widerstand zwischen Q1 und Cs hinzufügen, um die Ladung ausreichend zu verlangsamen, um ein Aufladen durch Einschaltspitzen zu vermeiden, wenn eine Glühbirne durchbrennt. Es gibt andere Möglichkeiten, dies zu handhaben, aber eine einfache RC-Verzögerung ist wahrscheinlich gut genug.

Siehe IC-Datenblätter für die Oszillatorfrequenz, aber es gilt eine Frequenz von SEHR UNGEFÄHR 1/(R x C).

Q2 sollte eine ausreichende Stromstärke haben, um Einschaltströme bei kalten Glühbirnen zu bewältigen.

Wenn IC1 (Gates) Vdd > etwa 0,6 V unter Vin liegt, wird das FET-Gate im ausgeschalteten Zustand leicht positiv angesteuert. Dies ist kein Problem, solange die Antriebsspannungen verstanden und ausgelegt werden.

Kosten:

Unter Verwendung asiatischer (chinesischer) Preise - die in etwa dem Volumen entsprechen sollten, das in Indien erhältlich ist:

1 Rupie ~~~= 2 US-Cent.

IC1 - 10 Cent oder weniger. (5 Rupie)
Q2 - 6 Cent (3 Rupie)
Z1, 1,D1,2,3,4 1N4148 oder ähnlich < 1 Rupie
Andere Komponenten sind "Kleber" minimaler Preis.
Sagen wir 30c - 40c (15-20 Rupien) für Komponenten?

Mikrocontroller:

Mikrocontroller = uC.
Benötigt Programmierung pro Artikel und benötigt ein geschriebenes Programm.
Ein Arduino könnte dies zu einem Preis pro uC = IC-Kosten tun. Der Hauptvorteil von Arduino wäre die einfache Programmierung für Personen mit minimaler uC-Erfahrung. (Olin wird dieser Vorschlag nicht gefallen!)
Wenn der uC einen Niederspannungskomparator hat, sollte er für die Rs-Erfassung verwendet werden können.
Wenn nicht (SEHR kostengünstiger IC), würde die für Q1 / Rs in der obigen Schaltung gezeigte Anordnung funktionieren.
Eine grundlegende Stromversorgung zum Entrauschen von Vdd ist erforderlich.
Rz, Z1, Cz von oben cct kann ausreichen. Ein 2-Stufen-Zener-Netzteil ist billig und extrem gut bei der Rauschunterdrückung (wiederholen Sie den Vorgang wie gezeigt, wobei die 2. Stufe zuerst gespeist wird.
Wenn Vdd deutlich unter Vin liegt, wäre ein N-Kanal-MOSFET auf der Masseseite des Blinkers nützlich, ABER es muss eine Verbindungsänderung zur Standardverdrahtung vorgenommen werden. Daher kann ein zusätzlicher Transistor (etwa 1 Cent) erforderlich sein, um den Antrieb auf das MOSFET-Gate zu übertragen.

Das "Hängen" der uC-Versorgung von der oberen Stromschiene funktioniert gut und ermöglicht eine direkte P-Kanal-MOSFET-Ansteuerung. dh Vdd = Vin. uC_ground = sage Vin - 8V.

Ein uC mit gutem Anti-Brownout und Unterspannungs-Reset ist eine sehr gute Idee.

Fast jede uC wird es tun. $US0.20 oder weniger Volumen.

PIC0F204 - $US).38 / 3000 bei Digikey - zweifellos billiger, wenn die Arme privat gebogen werden, ist sehr gut geeignet. Es hat einen Komparator mit 0,6 V Bandgap-Referenz. Legen Sie uC mit beispielsweise einer 5-V-Versorgung in den unteren Schenkel und verwenden Sie einen Transistor, um den High-Side-P-Kanal-MOSFET anzusteuern. Olin würde zustimmen :-).
Ein 3-poliger Regler kann für das Netzteil verwendet werden, aber ein 2-stufiger Zener ist ausreichend und wahrscheinlich billiger und vielleicht besser.

Fragen? Fragen ...

Hier ist ein Anwendungshinweis, der genau das tut, was Sie wollen.

Design eines kostengünstigen 45-W-Blinkers mit Kurzschlussschutz unter Verwendung eines LM2902-Quad-Operationsverstärkers und eines CSD18534-MOSFET
Texas Instruments Application Report SLVA650–April 2014. Sie sagen:

• Dieser Anwendungshinweis stellt das Design einer kostengünstigen Blinkerschaltung mit Kurzschlussschutz vor.

  Das Design umfasst den gesamten empfohlenen Design-Funktionssatz für Zweirad-Blinkgeber und umfasst Nieder-/Hochspannungsbetrieb, Halblast-Frequenzverdopplung und Kurzschlussschutz.

Während die Schaltung auf den ersten Blick etwas komplex erscheinen mag, sind die meisten Komponenten kompakt und leicht verfügbar und kostengünstig, und die Schaltungskomplexität könnte etwas reduziert werden.

U2 ist ein LM2902 – ein einfacher Quad-Opamp – erhältlich für etwa 0,12 $ in 1000 Stück von Digikey und für etwas weniger in China (und wahrscheinlich in Indien). Hier könnte ein LM324 zum Einsatz kommen.

Ihr gewählter MOSFET scheint einen etwas höheren Nennstrom zu haben, als ich erwartet hätte (100 A), aber andere ähnliche Teile sind leicht erhältlich, z. B. IPP80N06S2L - auch mit Logikpegel-Gate-Ansteuerung und ähnlichen V- und I-Werten. Jeder dieser FETs kostet etwa 0,60 US-Dollar in 1000 Stück, aber ein Teil mit niedrigerem Strom und niedrigeren Kosten kann ausreichen. (Siehe unten zum Kaltfaden-Einschaltstrom). Abgesehen von Operationsverstärker und Mosfet sind die anderen Teile 3 billige Bipolartransistoren und eine Handvoll Rs Cs und Ds.
R12 bietet eine Lampenstromerfassung, um die Änderung der Blinkrate von 1 Lampe / 2 Lampen auszulösen.

Die Schaltung ist extrem schlecht gezeichnet, da nicht immer ersichtlich ist, ob sich Linien verbinden oder kreuzen. Dementsprechend ist Sorgfalt erforderlich, um die Schaltung korrekt nachzubilden. In den meisten Fällen wird es offensichtlich sein, was zutrifft, und wenn ein "Punkt" an einer Kreuzung gezeigt wurde, kann eine Verbindung angenommen werden, aber an anderen Stellen ist es nicht so offensichtlich. Zum Beispiel sind C2, C3 und R4 mit ziemlicher Sicherheit alle an einem einzigen Punkt verbunden, die Oberseite von R2 ist wahrscheinlich NICHT mit dem U2A-Ausgang verbunden (aber keine Garantien). Ich habe TI über diese Probleme informiert und hoffe, dass sie "irgendwann" ein Update bereitstellen werden. Kann noch dauern :-).

Die Filamente von Glühlampen haben im kalten Zustand einen sehr viel geringeren Widerstand als im heißen Zustand. Wenn also die volle Spannung zum ersten Mal an ein kaltes Filament angelegt wird, ist die Stromaufnahme um ein Vielfaches höher als bei Erreichen der Betriebstemperatur der Glühlampe.

Dementsprechend ist ein Schlüsselfaktor bei der Verwendung eines Hochstromschalters der massive Einschaltstrom eines kalten Glühfadens. Während für zB 2 x 21 Watt Blinkerbirnen in einem 12V System der Betriebsstrom im warmen Zustand = Leistung/Spannung = (2 x 21W)/12V =~ 3,5A ist, kann der anfängliche „Kaltfaden“ Einschaltstrom das 10- bis 20-fache betragen hoch - also in diesem Fall 35 bis 70A. Betreiben Sie 2 x 21-W-Glühlampen mit 6 V (wie bei einigen Motorrädern), und der theoretische Kaltfadenstrom könnte fiktiv über 100 A liegen. In der Praxis reduzieren der Widerstand von Verkabelung und Stecker und möglicherweise die Batteriekapazität dies (hoffentlich) normalerweise auf nur "viele zehn Ampere".

Eine Schaltungssimulation und ein Referenzschaltbild werden ebenfalls bereitgestellt.

Die zuvor vorgeschlagene Schaltung hat das richtige Konzept, um Hyperflashing zu kontrollieren. Die Logik ist jedoch falsch. Wenn die 2 Glühbirnen vorhanden sind, tritt ein Hyperflash auf, und wenn 1 Glühbirne vorhanden ist, tritt ein normales Blinken auf.

Um die Logik zu korrigieren, muss sie invertiert werden. Bitte beziehen Sie sich auf den zweiten Schaltkreis, der eine invertierte Logik hat und getestet wurde, um mit 85 ° C / min normal und Hyperflash bis 120 ° C / min bei niedriger Last zu funktionieren. Der Hyperflash-Triggerstrom ist auf etwa 0,7 A eingestellt.