Электронная проблесковая лампа с обнаружением низкой нагрузки

Добавление функции «двойной частоты вспышек» перегоревшей лампочки в исходную схему:

Вот предлагаемая модификация вашей схемы.
Как и в случае со всеми подобными аналоговыми схемами, включающими различные сопутствующие продукты, вам может потребоваться точная настройка для достижения наилучших результатов. (Это так же верно для продуктов на основе ИС, НО в некоторых случаях производитель ИС не предоставляет никаких средств регулировки).

Как видите, схема вырезана и вставлена ​​с использованием вашего cct в качестве основного материала.

1. Первое, что нужно проверить, это контролирует ли R2 скорость вспышки, как я думаю. Сделайте R2 = 100 кОм или поместите 220 кОм на существующий резистор.
   Что происходит с частотой вспышки?

ЕСЛИ частота вспышек ~~= удваивается, перейдите к пункту 2. Поместите

2. Возможны проблемы с полярностью вокруг C2. Попробуйте это и посмотрите.

3. Rs определяет ток мигалки.
   Размер Rs такой, что при высоком токе (2 лампочки) V_Rs > 0,6 В и Rs включается.
   R1 защищает базу Q3 от чрезмерного напряжения на Rs.
   R2 включает Q4 с помощью Q3.
   C3 обеспечивает задержку выключения для поддержания Q3 во включенном состоянии между вспышками.
   R3 может быть большим - просто гарантирует, что Q4 выключен, если Q3 выключен и нет накопленного напряжения в C3.
   Q4 добавляет R4 параллельно с R2 для увеличения частоты мигания.

Комментарии?

В прежние времена тепловых мигалок, использовавшихся в автомобилях, более быстрое мигание при уменьшении нагрузки (из-за перегоревшей лампочки) было побочным продуктом их работы (меньший ток означал, что температура биметалла меньше превышала допустимое значение, поэтому они мигают быстрее). Теперь это считается полезной функцией, но это не «естественно».

Одним из способов было бы использование микроконтроллера и измерение тока (достаточно очень грубо). Что-то вроде 6-контактной или 8-контактной PIC подойдет. Точность синхронизации будет более чем достаточной при использовании внутренних часов.

Вот пример коммерческого флешера, в котором используется шунт для измерения тока. Вы можете увидеть микросхему DIP, скрывающуюся под реле. Измерение тока осуществляется путем измерения напряжения на обведенном красным кружком штампованном куске металла в форме буквы «М» (который представляет собой резистор с очень низким номиналом). Автор этой веб-страницы модифицировал мигалку, чтобы она не интерпретировала меньший ток модифицированной светодиодной лампы как неисправную лампу накаливания.

Редактировать: Если вы хотите использовать ASIC PRC, вам следует провести надлежащий поиск по рынку, но вот пример:

Вы должны использовать около 110K для R1, чтобы получить желаемую частоту вспышки 85cpm. Порог обнаружения тока обычно составляет 51 мВ, поэтому падение напряжения довольно низкое.

ПРИМЕЧАНИЕ. Учебное (своего рода) оповещение.
Шестнадцатеричная схема мигания на основе триггера Шмитта ближе к концу этого ответа является таким же примером того, что можно сделать с простой «цифровой» ИС, используя несколько необычные методы. Используется вентиль RTL ИЛИ, диодный вентиль ИЛИ и несколько других странных методов.
Как только будет видно, что можно сделать таким образом, «все виды» полезных схем могут быть реализованы с низкими затратами. Обычным недостатком является большее количество недорогих деталей и некоторое временное царапание головы.

Вы можете заменить импульсное реле P-канальным МОП-транзистором с затвором, управляемым Q1, и резистором от затвора к истоку (чтобы генератор работал как раньше). сопротивление. Если это так, то фактическая стоимость будет ниже.

Исток MOSFET к клемме 49.
Сток MOSFET к клемме 49A.
Затвор MOSFET к Q1 напрямую.
400 Ом или менее гейт на 49.

Реле контроля нагрузки срабатывает, когда ток достаточно высок и закорачивает коллекторный резистор Q2 200 Ом. Эффект непонятен без дальнейшего царапания головы, но влияет на постоянную времени контура обратной связи генератора Q1 Q2 100 мкФ.

Реле измерения нагрузки можно заменить компаратором и полевым транзистором, НО, если на контроллере допустимо падение около 0,6 Вольт, вы должны иметь возможность использовать просто небольшой транзистор с чувствительным резистором на его базе-эмиттере. Если бы I_load вызывал падение > 0,6 В на чувствительном резисторе, транзистор включался, и вы могли бы использовать его для управления другим маленьким и дешевым биполярным транзистором, чтобы закоротить резистор 200 Ом вместо использования контактов реле. Полученная схема не будет использовать реле и только один полевой МОП-транзистор для обеспечения мигающего действия.

Ниже приведен только пример схемы, основанной на модифицированной версии той, которую вы предоставили. Q3, вероятно, прав - резистор 400 Ом, который был на катушке реле, должен быть меньше. ценится. Если это сопротивление катушки, то потребуется резистор примерно на 400 Ом. Обнаружение Q4, вероятно, будет работать нормально, но привод Q5 неадекватен, как показано. Еще немного размышлений приведет к рабочему результату.

Однако, если вы можете предоставить хорошую спецификацию того, как она должна себя вести, то совершенно новая схема может быть более удовлетворительной. Схема на базе 555, или 74C14, или LM358, или LM339, вероятно, будет работать лучше.

Вопросы из моих комментариев выше:

Существуют ли ограничения по стоимости или использованию ИС, или использованию микроконтроллера, или ...?

Это можно легко сделать с помощью '555 или 74C14 (используемого в качестве схемы таймера) или другими способами. Приемлема ли дешевая микросхема?

Я предполагаю, что 31 = земля, 49 = батарея, 49a = нагрузка. Да?

Вы пытаетесь заменить существующую деталь.

Это предназначено для единственного экземпляра или для нескольких устройств, или их будет много?

Пример шестигранного триггера Шмитта (74C14 40106 4584 ... ):

Это пример того, чего можно достичь с помощью одного пакета из 6 инверторов с триггером Шмитта. Решение в этом направлении можно было бы заставить работать хорошо (возможно, потребуется некоторая игра, чтобы справиться с пусковым током, когда присутствует 1 лампа (см. Текст) и настройкой Rs, чтобы обеспечить надежную дифференциацию высокого / низкого тока. НО я бы,
вероятно , используйте микроконтроллер, если это вообще возможно.НО если вы понимаете, что делает эта схема или пытались сделать, то написать программу
для микроконтроллера будет намного проще.

Ниже приведена принципиальная схема (которую Olin может не одобрить), предназначенная только в качестве примера.
Это «вышло из моей головы» и не пробовалось, но может даже сработать :-).

IC1 - шестнадцатеричные инверторы с триггером Шмитта.
НБ !!!!!! ДОЛЖНЫ быть подходящими для автомобильных напряжений питания. При использовании на 12 В предпочтительнее 15 или 18 В.
Обратите внимание, что, например, 74HC14 обычно имеет максимальное напряжение 6 В Vdd.
Этот поиск Digikey предоставляет, возможно, подходящие детали.

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

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

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

и т. д.

Обратите внимание, что некоторые инверторы с шестнадцатеричным триггером Шмитта имеют более низкий диапазон гистерезиса, чем обычно, поэтому генераторы работают быстрее с теми же значениями RC.

Работа цепи:

Rz, Z1, Cz в левом верхнем углу обеспечивают питание Vdd для микросхемы немного ниже Vbattery min, что помогает поддерживать стабильную частоту вспышек.

Есть два импульсных осциллятора, быстрый и медленный. Хотя было бы возможно изменить скорость одного генератора, поскольку доступно 6 инверторов, это простой подход, который позволяет независимо настраивать быструю и медленную скорость. В нем есть хорошие и плохие моменты.

R1 C1 и один инвертор образуют генератор, а R2 C2 и другой инвертор образуют другой. Это очень стандартная схема при использовании вентиля с триггером Шмитта. Это не будет работать с воротами, не срабатывающими по Шмитту.

Сердцем текущего смысла для медленного/быстрого переключения являются RS и Q1. Когда ток лампы вызывает падение R более чем на 0,6 В, Q1 включается. Если ток слишком мал, чтобы вызвать падение напряжения на 0,6 В, ИЛИ если лампа не горит, Q1 выключится.
Так как R = V / I, для Ihigh Rs > 0,6/Ihigh и для Ilow Rs < 0,6/Ilow. Должна быть найдена величина Rs, которая позволяет Q1 включаться только при питании сильноточной нагрузки (2+ лампы).

Когда Q1 включается, точка B (обведена кружком) поднимается вверх (примерно до Vin). Поскольку Q1 циклически включается и выключается с мигающим конденсатором Cd, выделенным жирной точкой B, высоким уровнем во время выключения половины циклов мигания. Rd разряжает Cd, когда Vin удаляется для подготовки к следующему включению питания или для обеспечения быстрого реагирования в случае выхода из строя лампочки.

Диоды D1 и D2 являются стробирующими ключами генератора. Когда напряжение слева от этих диодов низкое, диоды проводят ток, конденсатор C1 или C2 разряжается до низкого уровня и соответствующий генератор отключается. Выходы затвора генератора имеют высокий уровень, когда они отключены (поскольку вход фиксируется на низком уровне), и, как будет видно, затвор не может в этом случае управлять выходом.

МЕДЛЕННАЯ ВСПЫШКА / 2 ЛАМПЫ:

Рассмотрим состояние 2 лампочек после нескольких вспышек.
Q1 включается при каждой вспышке.
Cd заряжается высоко, поэтому точка C находится на низком уровне, поэтому верхний (быстрый) осциллятор разбалансирован, а точка E находится на высоком уровне. Диод D3 заблокирован.
НО Поскольку B высокий, точка D также высокая, поэтому D2 смещен в обратном направлении, поэтому медленный осциллятор с R2 C2 включен и работает. Когда точка F переходит в низкий уровень во время колебаний, D4 проводит ток и включает полевой МОП-транзистор Q2, чтобы управлять лампочками. Это обеспечивает импульс включения для Q1, который поддерживает высокий уровень точки B и удерживает систему в режиме медленного мигания. Медленный генератор включает Q2, когда выходной сигнал низкий, а полевой транзистор отключается с помощью Rg, когда выходной сигнал генератора высокий.

D3, D4 и Rg + Q2 образуют логический элемент DTL ИЛИ. (Или NOR ворота в зависимости от вашей точки зрения).

БЫСТРАЯ ВСПЫШКА / ЛАМПА Неисправность:

Если лампочка выходит из строя, Q1 никогда не включается, так как падение сопротивления Rs слишком низкое (по конструкции).
Точка B становится низкой, когда Rd разряжает Cd.
Точка D теперь находится на низком уровне, отключая медленный осциллятор.
Точка C высокая, что позволяет работать быстрому осциллятору.
Работа аналогична описанной выше, но теперь с работающим быстрым генератором.

Другой:

Диод DP3 (вверху слева) обеспечивает защиту от переполюсовки батареи, ЕСЛИ ТРЕБУЕТСЯ.
Диод DP1 обеспечивает защиту от индуктивных нагрузок. В этом нет необходимости для лодов lmp, но показано для полноты картины.
Диод DP2 является своего рода альтернативой DP1 - если на выход подается избыточное напряжение, он шунтирует его на питание, если DP3 не используется. Это необязательно и не может быть разыскиваемым.

Мощность Rs должна быть достаточно высокой, чтобы выдерживать ток мигалки. Поскольку Vrs <=~ 0,6 В, обычно Pr_Rs = V x I = 0,6 x Iload. Для ламп 2x 20 Вт Imax ~= 40/12 = 3,33 А. Пусковой ток будет выше этого значения. Ток присутствует только 1/2 часть времени. Допустим, 5 А x 0,6 В = 3 Вт x 50% = 1,5 Вт. Резистор на 5 Вт дешев и, вероятно, разумен.

Пусковой ток МОЖЕТ вызвать проблемы из-за пикового тока при включении даже с одной лампой, и вам, возможно, придется добавить резистор между Q1 и Cs, чтобы замедлить заряд настолько, чтобы избежать пускового заряда при перегорании лампы. Есть и другие способы справиться с этим, но простой RC-задержки, вероятно, будет достаточно.

См. листы данных IC для частоты генератора, но применяется частота ОЧЕНЬ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 1/(R x C).

Q2 должен иметь достаточный номинальный ток, чтобы выдерживать пусковые токи, когда лампочки холодные.

Если IC1 (затворы) Vdd> примерно на 0,6 В ниже Vin, то затвор полевого транзистора будет слегка положительным в выключенном состоянии. Это не проблема до тех пор, пока значения приводного напряжения понятны и рассчитаны.

Расходы:

Используя азиатские (китайские) цены, которые должны быть близки к тому, что можно получить в Индии по объему:

1 рупия ~~~= 2 цента США.

IC1 - 10 центов или меньше. (5 рупий)
Q2 - 6 центов (3 рупии)
Z1, 1,D1,2,3,4 1N4148 или аналогичные < 1 рупия
Остальные комплектующие "клеевые" минимальная цена.
Скажем, 30–40 центов (15–20 рупий) на компоненты?

Микроконтроллер:

Микроконтроллер = uC.
Требуется программирование для каждого элемента и нужна написанная программа.
Arduino сможет сделать это по цене uC = IC. Основным преимуществом Arduino будет простота программирования для людей с минимальным опытом работы с УК. (Олину это предложение не понравится!)
Если uC имеет низковольтный компаратор, его можно использовать для измерения Rs.
Если нет (ОЧЕНЬ низкая стоимость микросхемы), то схема, показанная для Q1/R в приведенной выше схеме, будет работать.
Базовый источник питания для шумоподавления Vdd необходим.
Rz, Z1, Cz сверху cct может быть достаточно. Двухкаскадный источник питания стабилитрона дешев и очень хорош в снижении уровня шума (повторите, как показано, с питанием 2-го каскада от первого.
Если Vdd значительно ниже Vin, то N-канальный полевой МОП-транзистор на стороне земли мигающего устройства был бы полезен, НО требует изменения соединения на стандартную проводку. Таким образом, МОЖЕТ понадобиться дополнительный транзистор (1 цент или около того) для перевода привода в затвор MOSFET.

«Висячий» источник питания uC от верхней шины питания работает хорошо и позволяет напрямую управлять P-канальным MOSFET. т.е. Vdd = Vin. uC_ground = допустим Вин - 8В.

UC с хорошей защитой от перенапряжения и сбросом пониженного напряжения - очень хорошая идея.

Подойдет почти любой УК. 0,20 долларов США или менее в объеме.

PIC0F204 - $US).38/3000 на Digikey - бесспорно дешевле, когда руки гнутся в частном порядке, очень подходит. Он имеет компаратор с опорной шириной запрещенной зоны 0,6 В. Поместите uC в нижнюю ногу, скажем, с питанием 5 В, и используйте один транзистор для управления полевым МОП-транзистором P-канала с высокой стороны. Олин одобрил бы :-).
3-контактный стабилизатор можно использовать для блока питания, но двухступенчатый стабилитрон подходит и, вероятно, дешевле, а может быть, и лучше.

Вопросы? Просить ...

Вот заметка по применению, которая делает именно то, что вы хотите.

Разработка недорогого мигающего устройства мощностью 45 Вт с защитой от короткого замыкания с использованием четырехъядерного операционного усилителя LM2902 и полевого МОП-транзистора CSD18534
Отчет о применении Texas Instruments SLVA650 — апрель 2014 г. Они говорят:

• В данных рекомендациях по применению представлена ​​конструкция недорогой импульсной схемы с защитой от короткого замыкания.

  Конструкция включает в себя весь рекомендуемый набор функций для двухколесных мигалок и включает в себя работу при низком/высоком напряжении, удвоение частоты при половинной нагрузке и защиту от короткого замыкания.

Хотя на первый взгляд схема может показаться несколько сложной, большинство ее компонентов компактны, легкодоступны и недороги, а сложность схемы может быть несколько уменьшена.

U2 — это LM2902 — базовый четырехъядерный операционный усилитель, доступный по цене около 0,12 доллара за 1000 штук в Digikey и несколько дешевле в Китае (и, вероятно, в Индии). Здесь можно использовать LM324.

Выбранный ими полевой МОП-транзистор, по-видимому, имеет более высокий номинальный ток, чем я ожидал (100 А), но другие аналогичные детали легко доступны, например, IPP80N06S2L - также с приводом затвора логического уровня и аналогичными номиналами V и I. Любой из этих полевых транзисторов стоит около 0,60 доллара США в количестве 1000 штук, но может быть достаточно более дешевой детали с меньшим током. (См. ниже пусковой ток холодной нити). Помимо операционного усилителя и MOSFET, другими частями являются 3 дешевых биполярных транзистора и несколько Rs Cs и Ds.
R12 обеспечивает измерение тока лампы для запуска изменения частоты вспышек 1 лампа / 2 лампы.

Схема очень плохо нарисована, и не всегда видно, соединяются ли линии или пересекаются. Соответственно, потребуется осторожность, чтобы правильно воссоздать схему. В большинстве случаев будет очевидно, что применимо, и когда на пересечении показана «точка», можно предположить соединение, но в других местах это не так очевидно. Например, все C2, C3 и R4 почти наверняка подключаются в одной точке, верхняя часть R2, вероятно, НЕ подключается к выходу U2A (но это не гарантируется). Я сообщил TI об этих проблемах, и, надеюсь, они «когда-нибудь» предоставят обновление. Может ненадолго :-).

Нити накаливания лампы накаливания имеют гораздо более низкое сопротивление в холодном состоянии, чем в горячем, поэтому, когда полное напряжение впервые подается на холодную нить накала, потребляемый ток во много раз превышает то, что будет, когда лампа достигнет рабочей температуры.

Соответственно, ключевым фактором при использовании сильноточного выключателя является большой пусковой ток холодной нити накала лампы накаливания. В то время как, например, для 2 х 21 Вт индикаторных ламп в системе 12 В рабочий ток в теплом состоянии = Мощность/Напряжение = (2 х 21 Вт)/12 В = ~ 3,5 А, начальный пусковой ток «холодной нити накала» может быть в 10–20 раз больше. высокий - в данном случае от 35 до 70А. Включите 2 лампы по 21 Вт на 6 В (как в некоторых мотоциклах), и теоретический ток холодной нити может теоретически превышать 100 А. На практике сопротивление проводки и разъема и, возможно, емкость батареи (надеюсь) обычно уменьшают это до «многих десятков ампер».

Также предоставляется моделирование цепи и справочная схема.

Схема, предложенная ранее, имеет правильную концепцию управления гиперфлэшем. Однако логика неверна. Когда присутствуют 2 лампочки, происходит гипервспышка, а когда присутствует 1 лампочка, происходит обычное мигание.

Чтобы исправить логику, ее нужно инвертировать. Пожалуйста, обратитесь ко второй схеме, которая имеет инвертированную логику, и она протестирована на работу со скоростью 85C/мин в обычном режиме и с Hyperflash до 120C/мин при низкой нагрузке. Ток триггера Hyperflash установлен примерно на 0,7 А.