Ritardo transistor

Sto tentando di fare un allarme per un congelatore in modo che se la porta viene lasciata aperta, dopo circa 1 minuto, suona un allarme.

Ho qualcosa di simile allo schema qui sotto. Quando l'interruttore è aperto, il condensatore inizia a scaricarsi attraverso la base del transistor, ma ho il LED in parallelo con il transistor in modo che quando il condensatore viene scaricato, il LED si accende. Funziona benissimo, tuttavia non posso ritardare abbastanza. Se aumento il valore del condensatore o la resistenza di base dei transistor, il tempo di ritardo è più lungo, tuttavia poiché il condensatore si scarica più lentamente, il LED / Allarme viene gradualmente sbiadito sul quale non voglio davvero. Vorrei che l'allarme / LED si accendessero il più rapidamente possibile.

Esiste un modo per aumentare il ritardo ma mantenere l'allarme che si accende relativamente all'improvviso?

Come nota a piè di pagina, non voglio usare alcun IC (ovvero il timer 555)

Stai caricando il condensatore direttamente dalla batteria. Quindi il tempo di ricarica è correlato al prodotto RC, dove R è solo la resistenza interna della batteria.

Prova qualcosa del genere:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Qui, ho diviso la resistenza di base in modo che il condensatore venga caricato per gran parte di esso.

Ciò non solo raggiunge l'obiettivo di rallentare la carica del resistore, ma ha anche un altro vantaggio laterale. Quando l'interruttore viene rilasciato, C1 si scarica nella base del transistor attraverso solo una resistenza 1K, causando una scarica che è molto più veloce della carica. Non possiamo rendere quel resistore troppo piccolo, perché dobbiamo proteggere la giunzione BE del transistor dalla corrente di scarica.

In simulazione, la corrente del LED inizia a crescere a circa 1,5 secondi e raggiunge un massimo a circa 1,8. Quindi non è un'improvvisa accensione, ovviamente. Ma l'accensione aumenta con ritardi più rapidi.

Per un'accensione più rapida, è necessario aggiungere un altro stadio a transistor. Il seguente circuito ha un ritardo simile a quello precedente, ma la corrente del LED aumenta più rapidamente, su una diffusione di circa 70 ms.

^{simula questo circuito}

Per tempi più lunghi con accensione rapida, abbiamo bisogno di più guadagno. Un modo per farlo è quello di sostituire la resistenza di carico con un carico attivo. Secondo una simulazione LTSpice di questo circuito, genera un ritardo di 55 secondi, a quel punto il LED si accelera per un intervallo di circa un quarto di secondo. Questo grafico mostra la carica del condensatore (blu) rispetto alla corrente del LED (verde):

Tuttavia, sta diventando più complicato di alcune soluzioni basate su IC. Questo approccio è buono per gratificare l'egoista. ("L'ho fatto con componenti discreti, nessuno di questi circuiti integrati op-amp o timer facili da usare, e guarda, c'è anche un mirror e roba attuale!").

^{simula questo circuito}

Possiamo apportare alcune piccole modifiche in modo da non aver bisogno dell'enorme resistenza di carica e utilizzare un condensatore più piccolo? Sì! Ecco un modo. Possiamo aumentare il transitor Q1 in modo che vi sia una tensione di accensione più elevata alla base, inserendo un diodo Zener nell'emettitore, diciamo 8.2V. Quindi un resistore di carica da 100K e un condensatore da 470uF ci danno poco più di un minuto. Aumentando la tensione che il condensatore deve sviluppare, possiamo ottenere un ritardo maggiore per gli stessi valori RC.

^{simula questo circuito}

O aumenti il ​​condensatore, che sta già diventando un po 'grande, o riduci la corrente di base del transistor. La seconda opzione può essere realizzata cambiando il BC547 per un BC516, una cosiddetta " coppia Darlington " e aumentando la resistenza da 33k a 1M. Ciò aumenterà il timeout.

L'altro problema che menzioni, la dissolvenza lenta, può essere risolto al meglio con un trigger Schmitt .

Per lunghi timeout come questo, altre soluzioni si adattano meglio, ma dovresti passare ai circuiti integrati per mantenere bassa la complessità.

Per ottenere un'accensione più nitida per il LED è necessario aumentare il guadagno del circuito. Per coloro che usano circuiti integrati, sarebbe utilizzato un circuito di confronto per confrontare la tensione del condensatore con un livello di riferimento. Una volta superata la soglia, l'altissimo guadagno del comparatore causerebbe una rapida modifica dell'uscita e l'accensione del LED di allarme.

Dato che vuoi rimanere con componenti descrittivi più semplici, il prossimo approccio più semplice per aumentare il guadagno del tuo circuito sarebbe quello di collegare due transistor NPN in una configurazione darlington. I circuiti Darlington non satureranno completamente il transistor di uscita e quindi dovresti regolare il resistore in serie con il LED per ottenere la stessa luminosità del LED.

Ti posterò una foto modificata tra un momento.

Se si utilizza un MOSFET e si posiziona la resistenza da gate a terra

• Il gate MOSFET non assorbe affatto corrente (che è possibile rilevare)

• La costante del tempo di decadimento della tensione è ora interamente basata su RC.

• Il turnoff si verifica quando Vcap cade vicino a MOSFET Vgs_threshold.
  (Altre cose utili da imparare :-)).

Assicurati che MOSFET Vgs_max sia> 12V. Molti sono circa 20 V. Alcuni sono più bassi.

Si noti che la perdita di condensatore per un tappo da 1000 uF può essere significativa per valori di scarica R maggiori.

Tuttavia, un tappo al tantalio da 10 uF e una resistenza da 1 M hanno una costante di tempo di 10 s, quindi probabilmente danno oltre 20 secondi di ritardo. Un cappuccio elettrolitico da 47 uF e 1M possono funzionare.

Se un IC era accettabile, ti piacerà quello che puoi ottenere con un CD 4060 in modalità auto-oscillante - vedi fig 12.