Timing des „Einschaltzyklus“ eines Schaltkreises nach dem Drücken eines Druckknopfschalters

Zunächst einmal danke, dass Sie das alles gelesen haben – Sie sind der Teil des Internets, der mir Hoffnung für die Menschheit gibt. Ich suche nach einer Schaltung, die meiner Meinung nach relativ einfach ist, aber einige wichtige Nuancen aufweist.

Das Endziel ist es, einen Benutzer einzuschalten, um die Möglichkeit zu haben, einen Druckknopfschalter zu drücken, der Strom an einen Elektromagneten sendet. Der Elektromagnet bleibt eine Stunde lang eingeschaltet. Ich würde gerne in der Lage sein, das Design einfach auf zwei Stunden umzustellen, aber die Leiterplatte selbst wird eine einzige vorbestimmte Zeitdauer haben.

Nach Ablauf der Stunde schaltet sich der Elektromagnet aus und bleibt bis zum nächsten Tastendruck ausgeschaltet.

  • Während der „Aus“-Phase benötige ich einen minimalen Stromverbrauch – ich möchte eine lange Haltbarkeit

  • Die Schaltung wird mit 2 AA-Batterien betrieben. Wenn die Batterien direkt an den Elektromagneten angeschlossen sind, werden die 3 V-Ergebnisse zu ungefähr 30 mA aus dem Elektromagneten gezogen, was sich verringert, wenn die Batterien leer sind (Alkalibatterien).

  • Eine billige Lösung ist notwendig – die geht in ein Produkt mit ziemlich niedrigen Margen. Hoffen auf weniger als 2 $ für die Leiterplattenherstellung und -montage.

  • Wenn etwas schief geht (z. B. Lötriss usw.), ist es wichtig, dass der Elektromagnet ausgeschaltet ist.

Bisher haben wir mit dem Nanotimer TI5111 im „One-Shot“-Modus experimentiert. http://www.ti.com/product/TPL5111 . Wir sind dabei auf ein paar Schluckauf gestoßen (z. B. Spannungsabfall des npn-Transistors)

Ich suche nach Mikrocontrollern wie https://www.microchip.com/wwwproducts/en/PIC10F200#additional-features , aber das Datenblatt haut mich um.

Ich suche im Grunde nur nach etwas, das ich zwischen die Batterien und den Elektromagneten stecken kann, was dazu führt, dass ein Knopfdruck die 3 V zum Elektromagneten durchlässt und ihn dann nach ein oder zwei Stunden abschaltet.

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Als Randnotiz:

Viele Leute haben sich über die Anzahl der Tastendrücke geäußert, da ich nur 2 AA verwende. Der Elektromagnet kann halten, was ich brauche, solange der Strom über 15 mA liegt. Ich ziehe absichtlich 30 mA, um zu beginnen, da ich weiß, dass die von mir verwendeten Alkalibatterien bei Gebrauch an Spannung verlieren. Basierend auf den Datenblättern erwarte ich 2500 mAH, bevor die Spannung von 1,5 V pro Batterie auf 0,8 abfällt, was meinen Strom von 30 mA auf etwa 15 mA senken würde. Angesichts dieser Logik und einer durchschnittlichen Ziehung von etwa 25 mA würde ich etwa 100 Stunden „pünktlich“ erwarten. Ich brauche das nur für 60 Stunden, also bin ich in diesem Aspekt gut.

Aber wenn aufgrund der Timing-Lösung ein großer signifikanter Spannungsabfall zwischen den Batterien und dem Elektromagneten auftritt, kann ich in Schwierigkeiten geraten, da nicht viel Platz für den Abfall der Spannung vorhanden ist. ZB haben wir einen npn-Transistor mit dem ti5111-Timer verwendet, was zu einem Abfall von 0,7 V zwischen Drain und Source führte (wir versuchen, dies zu umgehen), sodass mein Elektromagnet nur 2,3 V auf einer 3-V-Batterie erhielt, was die Zahl verringern würde der Verwendungen erheblich, da die Batterien entleert werden. oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

Irgendwelche Vorschläge, ob Sie einen Mikrocontroller oder so etwas wie den TI5111-Timer verwenden würden? Ich bin kein Ingenieur, also ist das alles neu für mich. Wir möchten dies in einem Verbraucherprodukt implementieren, sodass die Elektronik für weniger als 2 US-Dollar bei einer relativ großen Bestellung (1000-5000) anfällt.

Jede Hilfe wird sehr geschätzt - lassen Sie mich wissen, wenn Sie irgendwelche Fragen haben!!

Der TI5111 ist eine schlechte Wahl, da er für die Ansteuerung von Logikeingängen ausgelegt ist. Was Sie brauchen, ist TI5110, ausgelegt für P-FET. Alles andere ist genau gleich.
Wir haben anfangs den TI5110 mit einem p-Kanal-Transistor verwendet, aber wenn etwas falsch gelötet wurde, dachten wir, dass die Gefahr besteht, dass es über die vorgesehene Zeit hinaus anbleibt – weshalb wir auf den 5111 umgestiegen sind. Könnten wir mit dem 5110 ein ausfallsicheres Design machen? ?
Entschuldigung, das ergibt keinen Sinn. Wenn etwas falsch gelötet wurde, können Sie zum Beispiel den Akku kurzschließen, egal welchen Chip Sie verwenden. Das Verhalten beider Chips ist exakt gleich, somit ist auch das gedachte „Risiko“ identisch. Und ich hoffe, Sie meinen p-Kanal-MOSFET, nicht PNP BJT. Auch, wenn das Massenproduktion sein soll, dann klingt "falsch gelötet" wirklich seltsam. Dafür ist Qualitätskontrolle da.
Sie können dies mit einem 20-Cent-CMOS-Takt / Binärzähler mit einem Leistungslogikpegel-FET (Vt <1 V) tun. Verzögerungsausgänge sind clk / 2 ^ N. Der nächste Ausgang wird mit dem Wechselrichter deaktiviert. Schaltfläche steuert Zurücksetzen.
We have ran into a few hiccups using this (eg voltage drop of npn transistor)... Sie werden bei fast jedem Chip, für den Sie sich entscheiden, auf die gleichen "Schluckaufe" stoßen ... das Problem besteht darin, eine korrekte Treiberschaltung zu verwenden, um einen digitalen Ausgang an einen Elektromagneten anzuschließen
Sie könnten auch einen 555-Timer in Betracht ziehen. Mit Hochfrequenzgeräten mit geringer Leistung können Sie bei relativ niedrigen Spannungen und mit einer relativ kleinen Timing-Kappe arbeiten. Ein Mosfet wird Ihre Effizienz wahrscheinlich erheblich verbessern, und Sie könnten auch einen Mosfet-Treiber damit verwenden, um schneller zu schalten oder einen Mosfet von einem Logikpegelausgang anzusteuern.
@KH Ich glaube nicht, dass ein 555-Timer auch nur annähernd 35 nA von TPL5110 erreichen kann
@ Maple das stimmt. Das ist ein netter kleiner Chip. Verstehe ich richtig, dass es einen eingebauten Mosfet-Treiber hat?
Ja, es hat p-fet-Treiber. Der begleitende TPL5111-Chip hat einen logisch hohen Ausgang zum Steuern von EN-Pins von DC-DC oder LDO. Es gibt andere Chips in dieser Reihe mit Watchdog-Funktion, auch mit Gate-Treiber-Option.

Antworten (3)

Erwägen Sie, dieses Breakout-Board für TPL5110 mit einem darin integrierten FET und Potentiometer auszuprobieren? Der FET sollte einen sehr geringen Spannungsabfall haben, und das Breakout-Board kann sich als Lösung erweisen, bevor Teile vier kostengünstiger integriert werden. https://www.adafruit.com/product/3435

Ja, das Board hat den richtigen Chip. Das einzige Problem - es hat eine Betriebsart, die für den Timer fest verdrahtet ist. Um es für One-Shot zu verwenden, müssen Sie die Spur zum EN-Pin hacken.
Das ist in Ordnung, hacken Sie es mit einem exakten Messer für den Machbarkeitsnachweis und implementieren Sie es dann maßgeschneidert für Ihren Anwendungsfall, sobald Sie bewiesen haben, dass es in Ihrer Anwendung funktioniert. Es gibt eine Spur, die entworfen wurde, um auf der Rückseite des Ausbruchs geschnitten zu werden, um es einfach zu machen.
Verfolgen Sie dies und kommentieren Sie den Kommentar von @maple oben. Als wir dieses Stück von Hand auf eine Leiterplatte gelötet haben, stellten wir fest, dass es über die vorgesehene Zeit hinaus anhielt - auf unbestimmte Zeit. Wir ließen einen EE die Schaltung überprüfen, und er sagte, dass es für ihn gut aussah, also dachte er, es müsse ein Lötproblem sein. Das „Worst-Case“-Szenario in diesem Projekt ist, dass es über die vorgesehene Zeit hinaus weiterläuft. Ich weiß, dass es bei einem Produktionslauf maschinell gelötet wird - aber selbst wenn wir jeden von ihnen nach der Produktion testen, besteht die Möglichkeit, dass nach dem Test etwas passiert, das ihn im eingeschalteten Zustand hält?
"Eigensicheres" Design ist ein Thema für sich ... Komponenten können immer ausfallen, Lötverbindungen können ausfallen, nicht in den Bereich dieser Frage
@SteveButler Wie genau hilft Ihnen das Ersetzen einer perfekt geeigneten Komponente durch eine nicht so geeignete, aber mit derselben Pinbelegung, demselben Gehäuse und derselben Logik dabei, dieses hypothetische Ausfallszenario zu vermeiden?! Es ist wie "Wenn wir die Muttern nicht richtig anziehen, kann sich das Rad vom Auto lösen. Lassen Sie uns diese Muttern durch Kunststoffmuttern ersetzen."
Nur wenn wir logisch darüber nachdenken, ist Pin 5 beim 5110 immer hoch, außer für die Stundendauer (wenn es zu niedrig wird). Da Pin 5 hoch ist, fließt kein Strom durch den p-Kanal-Transistor, wenn er "aus" ist. Wenn etwas mit dem 5110-Timer passiert, was zu einem Ausfall führt, würde der p-Kanal-Transistor den Strom durch den Elektromagneten fließen lassen.
Wir dachten, der 5111 würde besser funktionieren, weil der Standardwert auf Pin 5 niedrig ist. Pin 5 ist während der Stundendauer hoch. Bei einem n-Kanal-Transistor fließt nur Strom durch, wenn Pin 5 hoch ist. Wenn also in diesem Fall der 5111 kaputt geht, würde der n-Kanal-Transistor keinen Strom durchlassen.
Ich bin sicher, ich klinge wie ein kompletter Idiot und die Hälfte dieser Scheiße ergibt vielleicht keinen Sinn, also entschuldige ich mich – ich versuche, das zu verstehen, aber ich habe Mühe, es zu verstehen
Du sagst immer "Transistor". Technisch gesehen sind MOSFETs Transistoren, aber es ist so verwirrend ... Wie auch immer, haben Sie tatsächlich versucht , nur Source und Drain des P-FET zu verbinden und zu sehen , ob der Strom fließen würde?
Ich entschuldige mich - vielleicht hilft es, wenn ich das Zeug verlinke, über das ich spreche. Beim 5110 haben wir also digikey.com/products/en?keywords=BSS84PH6433XTMA1CT-ND verwendet . Und es hat funktioniert, aber wir waren nur besorgt, dass, wenn irgendetwas mit dem Chip passieren würde, was dazu führen würde, dass kein Strom durch ihn fließt, der Elektromagnet immer eingeschaltet wäre (was unser Worst-Case-Szenario ist).
Ich empfehle, über einen Unterschied zwischen MOSFETs im "Anreicherungsmodus" und im "Verarmungsmodus" zu lesen. Es wird alles klar.
Also haben wir den 5111 mit diesem digikey.com/product-detail/en/BSS138NH6433XTMA1/… ausprobiert und es hat fast genauso gut funktioniert, aber wir haben gesehen, dass der Spannungsabfall auf 2,3 V zum Elektromagneten ging

Eine andere Lösung: Können Sie so etwas wie einen Vakuum-Zeitverzögerungsschalter entwickeln ? Sie drücken den Knopf am Schalter, stoßen die gesamte Luft aus, und dann wirkt eine Federrückstellung gegen den Schalter mit einem kleinen Loch, das Luft langsam zurück in das System lässt. Ich weiß, dass die an der Wand montierten wie unten gezeigt etwa 10 Minuten lang funktionieren, aber Sie können möglicherweise mit der Idee laufen.

Vakuum-Zeitverzögerungsschalter

Hier ist eine Schaltung mit einem 555-TimerTimer

Sie können die Einschaltzeit erhöhen oder verringern, indem Sie das Potentiometer (Poti 200k) drehen. Falls dies nicht ausreicht, können Sie auch den Wert des Potis zusammen mit dem Wert des Widerstands in Reihe damit erhöhen, um eine höhere Einschaltzeit zu erreichen. Je höher der Widerstands- und Topfwert, desto länger die Einschaltzeit. Je niedriger der Wert, desto kürzer die Einschaltzeit.

Ich verwende ein Relais am Ausgang, falls Sie es mit Ihrer Last verbinden möchten, müssen Sie das Relais entfernen und Ihre Last anstelle des Relais platzieren.