Frage:
Ultra Low Power / einfache Blinkschaltung
sfhhd
2011-08-09 23:51:41 UTC
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Idealerweise möchte ich, dass die Knopfzellenbatterien leer werden. Ich habe eine Schaltung gefunden, die Transistoren und Kondensatoren verwendet, aber die Spannungsanforderungen sind höher als ich möchte. Gibt es eine Möglichkeit , diese Schaltung stromsparend zu machen?

Alle anderen Ideen wären fantastisch

Knopfzellen sind ziemlich dünn. Gibt es einen Grund, warum Sie nicht einfach zwei cr2032 für 6V stapeln konnten?
IMHO ist Ihre Frage etwas unklar. Die von Ihnen angegebene Schaltung hat einen sehr geringen Stromverbrauch, aber keine niedrige Spannung. Ich nehme an, Sie denken an eine Niederspannungs-Joule-Dieb-Schaltung? Sie finden blinkende Joule-Dieb-Schaltung [hier] (http://quantsuff.com/LED2.htm) und [hier] (http://quantsuff.com/LED8.htm)
Ich würde ein Mikro mit geringer Pinanzahl und geringer Leistung wie das PIC 10F bekommen und schlafen gehen, meistens auf dem Wachhund aufwachen, um die LED einzuschalten ... aber deshalb bin ich ein Software-Typ.
AililkcqbmCMT Kommentare?
Auch hier eine nette Joule-Dieb-Schaltung: http://watsonseblog.blogspot.com/2008/04/flash-boost-is-what-i-call-circuit-in.html
Fünf antworten:
#1
+6
Olin Lathrop
2011-08-10 01:32:10 UTC
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Die erste Schaltung auf der Seite, auf die Sie verlinkt haben, ist bereits ziemlich effizient, da fast der gesamte Versorgungsstrom zum Leuchten der LEDs verwendet wird. Das Problem ist also nicht die geringere Leistung, sondern die Fähigkeit, mit einer niedrigeren Spannung betrieben zu werden.

Typische Knopfzellen wie die übliche CR2032 geben etwa 3 V aus. Dies bedeutet, dass Sie LEDs verwenden müssen, die mit einer etwas niedrigeren Spannung leuchten. Glücklicherweise leuchten übliche grüne LEDs normalerweise bei etwa 2,1 V. Durch Umschalten auf grüne LEDs kann eine 3-V-Versorgung verwendet werden.

Um die Stromversorgung zu verringern, müssen Sie den Strom durch die LEDs reduzieren. Dies wirkt sich direkt auf die Helligkeit aus. Wenn dieses Gerät für den Innenbereich vorgesehen ist, reicht möglicherweise sogar 1 mA aus, um die LEDs spürbar zu beleuchten. Hier hilft es auf jeden Fall, anständige LEDs mit anständiger Effizienz zu bekommen. Angenommen, Sie möchten nur 2 mA aus der Knopfzelle ziehen. Der Spannungsabfall über dem Widerstand in Reihe mit der LED beträgt ungefähr 800 mV. 800 mV / 2 mA = 400 Ω. Das ist ein Ausgangspunkt. Dann können Sie die Akkulaufzeit mit der Helligkeit von dort abwägen. Niedrigere Widerstände sorgen für eine höhere Helligkeit und eine kürzere Akkulaufzeit.

Beachten Sie, dass Olin, wenn er "grüne LEDs" sagt, die alten grünen Galliumphosphid (GaP) -LEDs meint, die um 560 nm emittieren und ein gelbgrünes Licht ergeben. Echte grüne LEDs (530-550 nm) verwenden eine andere Chemie mit einem Vorwärtsabfall von etwa 3 V, die für eine 3-V-Quelle nur mit einer komplexeren Stromversorgung funktionieren würde.
#2
+4
Russell McMahon
2011-08-10 01:28:37 UTC
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Zusammenfassung

(1) Hinweise zum Betrieb des versorgten Stromkreises bei niedrigerer Spannung.

Reduzieren Sie R2x geringfügig mehr als das Verhältnis der Reduzierung der Versorgungsspannungen bei gleichem LED-Strom.

Maximal unterstützbarer LED-Strom, eingestellt durch Transistor Beta (Stromverstärkung) und R2x.

Erhöhen Sie C1x, wenn R2x reduziert wird um die Zeit konstant zu halten.

  • (2) Niederspannungs-&-Komponenten zählen beliebige LED-Blinker für andere Zwecke.

    ...... .. Details unten enter image description here

  • (3) Andere Optionen


  • (1) Hinweise zum Betrieb des versorgten Stromkreises mit niedrigerer Spannung.

    Ihr Stromkreis kann so betrieben werden, dass er mit niedrigerer Spannung betrieben wird. Spielen Sie mit Komponenten und sehen Sie, was passiert. Siehe Hinweise unten zur Orientierung.

    Mit Vorsicht sollten Sie in der Lage sein, es unter 1 Volt zu bringen, ohne dass die LED geladen wird. Mit roten LEDs, die eher 3 Volt entsprechen, wäre dies die Untergrenze.

    Dies ist Ihre Schaltung. Ich habe dem Original Komponentenbeschriftungen hinzugefügt.

    enter image description here

    Die Schaltung ist symmetrisch mit zwei identischen Hälften - daher habe ich Komponenten mit den Suffixen a und b benannt. zB haben R1A und r1B in beiden Hälften die gleiche Funktion wie R2A / R2B, C1A / C1B, Q1a / Q1b. Die * Werte von z. B. R1A und R1b können unterschiedlich sein (siehe Text), so dass die Schaltung mit unterschiedlichen Einschaltzeiten pro Hälfte usw. schwingen kann.

    Dies ist ein astabiler Oszillator. Die Schwingungsperios werden eingestellt, indem die AUS Zeiten einer halben Ratyer als die Einschaltzeiten eingestellt werden. Wenn zB Q1a ausgeschaltet ist, ist Q1b eingeschaltet, so dass es den Anschein hat, als würden Sie Zeiten einstellen, aber es ist nützlich zu wissen, dass tatsächlich Ausschaltzeiten eingestellt werden.

  • Die Ausschaltzeit von Q1B wird durch die Zeitkonstante von C1A x R2B eingestellt. Beachten Sie sorgfältig die Mischung der linken und rechten Teile.

    Die Ausschaltzeit für Q1A wird durch die Zeitkonstante von C1B x R2a eingestellt.

  • Der LED-Strom wird durch ~ (Vsupply - VLED - Vsat_ Qx) / eingestellt. R1x

    Die Versorgungsspannung muss höher sein als etwa 1 Volt oder Vf_LED + 0,5 bis 1 V. z. B. mit einer ROTEN LED mit Vf von 1,8 V, dann Vsupply> = ~ 1,8 + 0,5 = 2,3 V. Der Betrieb mit 3 V ist also praktisch.

    Verwenden Sie den Begriff "Beta" = Transistorstromstrom ((= hfE)).

    Ic_max = iBase x Beta. Wie gezeigt, ist der Basisstrom Ib ~~ = (Vsupply-Vbe) / R2x = ( 9-0,6) / 100 k = 84 uA. Für Beta = 100 ist Icmax = 84 uA x 100 = 8,4 mA.

    dh für Transistoren mit einem Takt von 100 (= realistischer Wert für viele, aber nicht alle "Jellybean" -Transistoren) maximaler LED-Strom = ~ 8 mA .

    Wenn mit 3 V betrieben wird und das aktuelle LED-Ziel 10 MA und Beta = 100 ist, dann

    • Ib = Ic / Beta ​​p>

    • Ic / Beta ~~ = (Vsupply-Vbe) / R2x

      oder R2x = (Vsupply-Vbe) / Ib x Beta = (3 - 0,6) / 0,010 A x 100 = 24 kOhm.

    R2A von 22K ist der nächste Wert und vielleicht wären 15k oder sogar 10k sinnvoll.

    Die Blitzrate kann jetzt durch Berechnung der erforderlichen Zeitkonstante eingestellt werden.

    Sagen Sie R2A = 15k. Sagen wir halbe Blitzzeit = 0,5 Sekunden.

    RC = t oder C = t / r = 0,5 / 15k = 33 uF.

    Dies ist nur ein Ausgangspunkt aus möglichen Gründen erklärt, wenn Leute interessiert sind, gibt aber eine Vorstellung davon, welche Werte zu verwenden sind. Beachten Sie, dass R2x bei niedrigeren Spannungen kleiner wird, um genügend Basislaufwerke zu versorgen, sodass C1x bei gleicher Zeitkonstante größer wird.


    (2) LED-Blinker mit niedriger Spannung und niedriger Komponentenzahl für andere Zwecke.

    'Russells' Einzelzelle "beliebig oder Viele LED-Blinkerkreise.

    • Dies kann nicht nur ein LED-Blinker oder LED-Treiber sein, sondern auch ein -ve oder + ve Niederspannungsspannungsgenerator.

      Also möglicherweise auch eine Programmiererversorgung, LCD-Vorspannungsversorgung, -ve opamp-Versorgung usw.

    Diese Schaltung blinkt eine LED mit einer beliebigen Farbe und Durchlassspannung (oder möglicherweise sogar mehrere LEDs in Reihe) oder pulsiert eine Last mit einer Zelle - wahrscheinlich reicht etwa 1 Volt aus, um sie zu betreiben. Ich habe diese Schaltung " entworfen " , aber sie basiert auf einem Design, das nicht nur lange in Transistorform verwendet wurde, sondern auch in Tagen mit thermionischen Ventilen vor dem Transistor existierte Ich hätte es noch nie anderswo gesehen. Ich wäre überrascht, wenn es nicht von vielen anderen Menschen unabhängig "entwickelt" worden wäre.

    Wie gezeigt, wird der Q1-Kollektor unter der Erde negativ betrieben, wenn Q1 ausgeschaltet wird, bis die Energie in L1 verbraucht ist. Tauschen Sie Masse, Versorgung und Transistortypen gegen + ve Versorgung aus. Fügen Sie eine Diode vom Ausgang hinzu, um sie als Gleichstromversorgung zu verwenden. L1 - kleiner vergossener "widerstandsähnlicher" Induktor oder viele andere - Experiment. Q1 Q2 - fast alle "jellybean" kleinen pnp & npn-Transistoren. C1 polarisiert nur, um eine hohe Kapazität pro Größe zu erhalten. Kann zB Keramik sein, wenn die Kapazität für den Bedarf hoch genug ist. Verwenden Sie jeweils nur LED2 (am besten) oder LED1.

    enter image description here

  • ...... Verwenden Sie entweder LED2 (am effizientesten) oder LED1
  • Zeitkonstante ~ = R2 x C1.

    Eine lange Zeitkonstante führt zu diskreten Blitzen. Kurze Zeitkonstante scheinbar permanent auf LED erzeugen. Verwenden Sie für höhere Versorgungsspannungen einen Widerstand zwischen Q1b-Q2c. Ein Widerstand in Reihe mit C1 verlängert die Impulslänge.

    Diese Schaltung wird normalerweise mit einer Last anstelle von L1 dargestellt - es kann sich um eine LED (abhängig von der Spannung oder einer Transistorbasis (Teil einer folgenden Stufe) oder eine Glühbirne usw. handeln. Meine „Innovation“ war Dies ist sehr offensichtlich, wenn ein Induktor (L1) als Last verwendet wird. Dies liefert einen Stromimpuls in L1, wenn Q1 eingeschaltet ist und wenn Q1 ausgeschaltet ist. L1 "fliegt zurück" und liefert die Spannung, die erforderlich ist, um die Energie von L1 abzulassen die Last - hier ist die Last die eine oder andere der beiden gezeigten LEDs. LED2 ist am effizientesten, da sie von Vupply + V_L1 gespeist wird, sodass ein Teil der Energie in L1 gespeichert und dann freigegeben und ein Teil bereitgestellt wird. LED1, wenn die Ausrüstung betrieben wird ausschließlich von V_L1.


    (3) Andere Optionen

    Ein LM393-Doppelkomparator oder seine Quad-Version kann ausgeführt werden auf so wenig wie 2 Volt und machen Sie auch, was Sie wollen. Es wird Blinkerschaltungen geben, die es im Internet verwenden.

    LM339 Quad-Version

    Preise


    Sobald Sie die Verwendung eines Induktors y "zulassen" Sie können jede LED von bis unter 1 Volt betreiben. Hier ist eine Möglichkeit. Ich werde später mehr posten.

    EDN Weißer LED-Blinker, der von 1 Zelle aus betrieben wird enter image description here


    Hier sind 4 Blinker angegeben, die mit 1,5 V betrieben werden sollen Der LM3909 IC blinkt eine LED aus einer einzelnen Zelle. Möglicherweise schwer zu finden.

    Der 74HC04 und der 74HC14 befinden sich wahrscheinlich mit 1,5 V am unteren Rand ihres Stromversorgungsbereichs im Datenblatt, sodass eine einzelne Zelle diese Spannung schnell unterschreitet. Sehr wahrscheinlich bei niedrigerer Spannung, aber außerhalb der Spezifikation.

    Die Schaltung unten rechts funktioniert bei 1,5 V und darunter. Beachten Sie, dass es sich um eine Variante von "my" 2 Transistor + Induktor-Blinker handelt, sie jedoch einen Transistor-Ausgangspuffer hinzugefügt haben und keinen Induktor haben. Das Ersetzen des 330-Ohm-Widerstands durch eine Induktivität und das Entfernen der rechten 220-uF-Kappe und des 330-Ohm-Widerstands würde einen Impuls am Kollektor des rechten Transistors erzeugen, der jede Farb-LED ansteuern würde.

    enter image description here

    Der Rest ist interessant, aber unter 3) "Es wird Blinkerschaltungen geben, die ihn im Internet verwenden" scheint Ihre Antwort nur das Wort "Komparator" zu sein, nicht einmal, wie es für eine Lösung verwendet werden soll.
    @Federico Russo - Handfütterung geht nur so weit. Zu wissen, dass ein billiger verfügbarer IC wie der LM339 für Blinker verwendet wird und der Zugriff auf eine Suchmaschine alles ist, was erforderlich ist. Es gibt viele andere Komparatoren, aber keine (glaube ich) billiger als die 339/393. Aber bauen Sie stattdessen die anderen, die ich genauer beschreibe :-).
    FWIW - Ich muss sagen, das Feedback ist enttäuschend - nicht für die "Punkte", sondern weil es zeigt, dass die Leute die absolute Brillanz der einfachen 2-Transistor-plus-Induktor-Schaltung nicht geschätzt haben. Eine große Anzahl wirklich nützlicher Anwendungen winkt. Was auch immer.
    Über das Feedback: Ihre Antwort ist (wie so oft) ziemlich lang und kann unter dem "tl; dr" -Syndrom leiden. Wenn Sie der Meinung sind, dass ein Teil einer Antwort besondere Aufmerksamkeit verdient, können Sie ihn durch eine separate Antwort hervorheben.
    @Federico Russo- Ich habe eher den Eindruck, dass Sie trollen. Sie kommentieren verschiedene meiner Beiträge, ohne dass offensichtlich ist, dass Sie sie gelesen haben. Sie können jedoch nur versuchen, hilfreich zu sein :-). Ihr Vorschlag für eine "separate Antwort" wird vollständig durch die Zusammenfassung oben in meiner Antwort abgedeckt. Mein Punkt 2 ist 5 Zeilen weiter unten in der Antwort und enthält ein Diagramm mit einladender Beschreibung und Hinweis, dass weiter unten weitere folgen. Sie können ein Kind zu Euklid führen, aber Sie können es nicht zum Nachdenken bringen. Wenn die Leute nicht in Zeile 5 lesen und sich ein Bild ansehen können, kann keine Verkürzung des Körpers helfen. Ach.
    Nicht trollen, versuchen hilfreich zu sein. Ihre Antworten beginnen normalerweise mit einer Zusammenfassung, aber mein Vorschlag war, dass einige Leute nur die Länge des Folgenden betrachten und sich nicht einmal die Mühe machen, zu lesen. Deshalb habe ich "tl; dr" erwähnt. Ich versuche nur, eine Erklärung für die mangelnde Reaktion zu finden. Es tut mir leid, wenn Sie das Trolling nennen!
    @Federico Russo - OK danke / Entschuldigung. Die Antwort auf einige Fragen ist sehr unterschiedlich, wobei einige kurze Antworten mit sehr geringem Wert hohe Bewertungen erhalten, während andere recht gute Antworten unbemerkt bleiben können - ich beziehe mich sicherlich nicht nur auf meine Beiträge oder auf diese Frage. Es geht mir nicht darum, "Punkte" zu sammeln (kein großes Problem :-)), sondern darum, dass Benutzer gute und die besten Antworten erhalten. Leider können Menschen manchmal nicht leicht beurteilen, wie gut das ist, was ihnen gesagt wird.
    #3
    +2
    stevenvh
    2011-08-14 18:20:01 UTC
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    Alles sehr schöne Ideen, aber die wirkliche Lösung ist natürlich der Mikrocontroller :-). Die TI MSP430 -Serie ist bekannt für ihre Energiesparmodi,

    MSP430F110

    die MSP430F110 (*) für Die Instanz verwendet in LPM3 weniger als 1,9 \ $ \ mu \ $ A, wobei eine Uhr aktiv bleibt, mit der ein Timer getaktet werden kann. Eine CR3032 -Zelle hat eine Kapazität von 500 mAh . Ohne Berücksichtigung der LED läuft der MSP430 mindestens 30 Jahre darauf. Dies bedeutet, dass der Stromverbrauch des Mikrocontrollers vernachlässigbar ist.
    Setzen Sie den MSP430 in LPM3 ein und schalten Sie nach dem Timer-Vergleich die LED für kurze Zeit ein. Danach schalten Sie die LED aus und wechseln erneut zu LPM3. Der durchschnittliche Stromverbrauch und damit die Batterielebensdauer werden durch den LED-Strom und das Tastverhältnis bestimmt.
    Beispiel: Bei einem Tastverhältnis von 0,5% und 70 mA können Sie den Stromkreis 1430 Stunden lang auf einer CR3032-Zelle betreiben, das sind 2 Monate.


    (*) Ja, ich weiß, wir brauchen nicht alle diese Pins, aber ich habe den MSP430 wegen seiner geringen Leistung und nicht wegen seiner E / A ausgewählt.

    Der größte Teil des Stroms der ursprünglichen Schaltung floss bereits in die LEDs. Selbst wenn das Mikro keinen Strom verbrauchen würde, wäre dies keine große Verbesserung.
    @Olin - Richtig, dies ist nur ein weiterer Weg, um es zu lösen. Wenn die Schaltung minus LED keinen Strom verbraucht, können Sie nichts tun, außer mit Arbeitszyklus und Vorwiderstand zu spielen. Dies ist im Vergleich zum AMV auch eine Lösung mit geringer Komponentenzahl.
    Die Verwendung eines Mikros könnte eine vernünftige Lösung sein. Dies hat den Vorteil, dass Sie das Timing und das Blinkmuster gezielter einstellen können, möglicherweise mit einer kleinen Totzeit zwischen den LEDs, um Strom zu sparen. Wenn ich dies jedoch mit einem Mikro tun würde, würde ich einen PIC 10F200 verwenden. Es hat die gleiche physikalische Größe wie ein einzelner Transistor.
    @Olin - Ich hatte an den F200 gedacht, aber er hat immer noch zu viele I / Os! :-). Nein, ich habe keine Erfahrung mit PIC und ich glaube, ich war zu faul, um ein vollständiges Datenblatt durchzulesen, um mehr über Energiesparmodi zu erfahren. Der MSP430 ist auch für Erstanwender nicht einfach, aber ich habe schon früher damit gearbeitet. Übrigens ist der F200 mit 2x3mm ziemlich klein, aber NXP hat einen Cortex M0 nur 5mm \ $ ^ 2 \ $. Mit 16 Pins cq. Bälle. Das ist verdammt klein!
    #4
    +2
    Linker3000
    2011-08-16 04:38:38 UTC
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    Es gibt auch diese Schaltungen, die auf dem (nicht mehr produzierten) LED-Blinker / Oszillator LM3909 basieren:

    http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/LM3909.html

    Randnotiz: Meine erste hausgemachte Leiterplatte war für eine LM3909-Schaltung (1976, als ich 11 Jahre alt war). Von Hand mit einem Resiststift direkt auf das Kupfer gezeichnet!

    #5
    +1
    Linker3000
    2011-08-14 16:55:36 UTC
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    Dieser Ladungspumpenkreis arbeitet mit einer 1,5-V-Zelle ...

    http://www.discovercircuits.com/H-Corner/led-flasher.htm

    "Diese elektronische Schaltung verwendet nur einen einzigen kostengünstigen C-MOS-IC und blinkt die LED ein ganzes Jahr lang auf einer einzelnen 1,5-Volt-AA-Alkalibatteriezelle. Die Schaltung verwendet eine Ladungspumpentechnik, um die LED mit der zu versorgen benötigte Spannung. Dieser elektronische Schaltplan funktioniert nur mit roten, grünen und gelben LEDs. Weiße LEDs können nicht blinken. "

    Das klingt beeindruckend, hat aber nur einen normalen LED-Strom von 20 mA bei einem Tastverhältnis von 0,4%. Ich frage mich, wie sichtbar das bei Tageslicht ist.
    20 mA sind "viel hell" mit einer geeigneten modernen LED. Verfügbare weiße LEDs sind im Bereich von 30 bis 40 Candela erhältlich, und einige monochromatische LEDs sind wieder höher. Beachten Sie, dass die Strecke, obwohl sie vom großen Dave Johnson stammt, immer noch "gegen die Regeln verstößt". Der IC ist auf mindestens Vcc = 1,5 V spezifiziert und liegt daher für im Wesentlichen die gesamte Batterielebensdauer unter den Spezifikationen. Anscheinend funktioniert es. Beachten Sie, dass die TI-Version mit 1,5 V spezifiziert ist, während Teile anderer Hersteller mit Vcc = 2,0 V min spezifiziert sind. Ein Transistorausgangstreiber könnte hinzugefügt werden, um mehr Strom bereitzustellen.


    Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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