Retraso del transistor

Estoy tratando de hacer una alarma para un congelador para que si la puerta se deja abierta, después de aproximadamente 1 minuto, sonará una alarma.

Tengo algo similar al siguiente esquema. Cuando el interruptor está abierto, el condensador comienza a descargarse a través de la base del transistor, pero tengo el LED en paralelo con el transistor, de modo que cuando el condensador se descarga, el LED se enciende. Esto funciona bien, sin embargo, no puedo demorar lo suficiente. Si aumento el valor del condensador o la resistencia base de los transistores, el tiempo de retraso es más largo, sin embargo, debido a que el condensador se descarga más lentamente, el LED / alarma se desvanece gradualmente, lo que realmente no quiero. Me gustaría que la alarma / LED se encienda tan repentinamente como sea posible.

¿Hay alguna forma de aumentar el retraso pero mantener la alarma activada de manera relativamente repentina?

Como nota al pie, no quiero usar ningún IC (es decir, el temporizador 555)

Estás cargando el condensador directamente de la batería. Por lo tanto, el tiempo de carga está relacionado con el producto RC, donde R es solo la resistencia interna de la batería.

Intenta algo como esto:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Aquí, he dividido la resistencia base para que el condensador se cargue a través de una gran parte de él.

Esto no solo logra el objetivo de ralentizar la carga de la resistencia, sino que también tiene otro beneficio adicional. Cuando se suelta el interruptor, C1 se descarga en la base del transistor a través de solo una resistencia de 1K, lo que resulta en una descarga que es mucho más rápida que la carga. No podemos hacer que la resistencia sea demasiado pequeña, porque necesitamos proteger la unión BE del transistor de la corriente de descarga.

En la simulación, la corriente del LED comienza a acumularse alrededor de 1,5 segundos y alcanza un máximo de alrededor de 1,8. Por lo tanto, eso no es un repentino encendido, obviamente. Pero el encendido aumenta con demoras más rápidas.

Para un encendido más rápido, necesitamos agregar otra etapa de transistor. El siguiente circuito tiene un retraso de tiempo similar al anterior, pero la corriente del LED aumenta más rápidamente, en una extensión de aproximadamente 70 ms.

^{simular este circuito}

Para tiempos más largos con encendido rápido, necesitamos más ganancia. Una forma de hacerlo es reemplazar la resistencia de carga con una carga activa. Según una simulación LTSpice de este circuito, genera un retraso de 55 segundos, momento en el cual el LED aumenta durante un intervalo de aproximadamente un cuarto de segundo. Este gráfico muestra la carga del condensador (azul) frente a la corriente del LED (verde):

Sin embargo, se está volviendo más complicado que algunas soluciones basadas en IC. Este enfoque es bueno para satisfacer al ego aficionado. ("Lo hice con componentes discretos, ninguno de estos circuitos integrados de amplificador operacional o temporizador fáciles de usar, y mira, ¡incluso hay un espejo actual y esas cosas!").

^{simular este circuito}

¿Podemos hacer algunos pequeños cambios para que no necesitemos la enorme resistencia de carga y podamos usar un condensador más pequeño? ¡Si! Aquí hay un camino. Podemos elevar el transitor Q1 para que haya un voltaje de encendido más alto en la base, colocando un diodo Zener en el emisor, digamos 8.2V. Luego, una resistencia de carga de 100K y un condensador de 470uF nos dan un poco más de un minuto. Al aumentar el voltaje que debe desarrollar el condensador, podemos obtener un retraso mayor para los mismos valores RC.

^{simular este circuito}

O aumenta el condensador, que ya se está volviendo un poco grande, o reduce la corriente base del transistor. La segunda opción se puede lograr cambiando el BC547 por un BC516, un llamado ' par de Darlington ' y aumentando la resistencia de 33k a 1M. Esto aumentará el tiempo de espera.

El otro problema que menciona, el desvanecimiento lento, se puede resolver mejor con un disparador Schmitt .

Para largos tiempos de espera como este, otras soluciones son más adecuadas, pero tendrías que pasar a IC para mantener baja la complejidad.

Para obtener un encendido más nítido del LED, debe aumentar la ganancia del circuito. Para aquellos que usan circuitos integrados, se usaría un circuito comparador para comparar el voltaje del capacitor con un nivel de referencia. Una vez que se cruzó el umbral, la ganancia muy alta del comparador provocaría que la salida cambiara rápidamente y encendiera su LED de alarma.

Dado que desea permanecer con componentes discretos más simples, el siguiente enfoque más simple para aumentar la ganancia de su circuito sería conectar dos transistores NPN en una configuración darlington. Los circuitos de Darlington no saturarán completamente el transistor de salida, por lo que tendría que ajustar la resistencia en serie con el LED para lograr el mismo brillo del LED.

Publicaré una imagen modificada para usted en un momento.

Si usa un MOSFET y coloca la resistencia de la puerta a tierra

• La compuerta MOSFET no consume corriente (que puede detectar)

• La constante de tiempo de caída de voltaje ahora está completamente basada en RC.

• El apagado se produce cuando Vcap cae para cerrarse al MOSFET Vgs_threshold.
  (Más cosas útiles para aprender :-)).

Asegúrese de que MOSFET Vgs_max sea> 12V. Muchos son de unos 20V. Algunos son mas bajos.

Tenga en cuenta que la fuga del condensador para una tapa de 1000 uF puede ser significativa para valores de descarga R mayores.

Sin embargo, una tapa de tantalio de 10 uF y una resistencia de 1M tienen una constante de tiempo de 10 s, por lo que probablemente den más de 20 segundos de retraso. Una tapa electrolítica de 47 uF y 1M PUEDEN funcionar.

Si un IC era aceptable, le encantará lo que puede lograr con un CD 4060 en modo auto oscilante ; consulte la figura 12..