2017年10月27日 星期五

電池放電路徑開關電路的設計




        使用充電電池(例如 - 鉛酸電池或鋰電池)提供電源給電路是十分方便的事,但是由於電池被限制需要操作在某個電壓準位內,才可以確保電池的有效壽命。當電池過度放電到某個電壓值以下時,將造成電池老化(甚至導致電池永久性的損壞),降低電池使用次數及電池特性的衰減。因此,在過度放電前若能將放電路徑關閉,將可以避免過度放電的狀況發生。
        若可以在電池供電的路徑上,加入一個可以控制放電的開關電路,如當系統偵測到電池電壓過低時,藉由關閉此電流放電路徑上的開關,便能達到保護電池,避免過度放電的效果。下圖一為要設計的電池放電開關電路圖。

圖一 電池放電路徑的開關電路

如圖一所示,此電路會用到的元件如下
  • P-MOSFET*1 - IRF9530
  • NPN電晶體 *1- 2N2222A
  • 1Kohm電阻*2
  • 100Kohm電阻*1
  • 散熱片*1
  • 2.54mm排針數個
利用電路板完成此電路的實作電路如圖二所示,左邊紅色及黑色分別為電池端輸入Vin及GND;而白色部分為控制訊號S,此訊號可以為0V/3.3V或是0V/5V的訊號,當訊號為0V時,放電路徑上的MOSFET為OFF,而當3.3V/5V時,放電路徑上的MOSFET為ON。此電路藉由此控制訊號S,外部電路偵測到低電壓時,可以適時關閉放電路徑上的開關,保護電池部會過度放電情況發生。
而右邊的紅色及黑色,分別為電池透過此電路控制的最終輸出Vout及GND。


圖二 電路實作成品

圖三為實際測試的接線狀況,左邊接入電源供應器模擬電池接入14V,而控制訊號S接入3.3V,其電壓分別可以觀察如圖四中的電源供應器左右兩邊錶頭的數值。

圖三 實際測試的接線



 圖四 電源供應器上的輸入電壓Vin為14V及控制訊號S為3.3V

至於負載端需要接上一個電阻來模擬實際的負載,此負載可以由所希望的放電電流值來計算出所需要的阻值。在此使用10ohm/100W的電阻,如圖五所示。

圖五 10ohm/100W電阻模擬負載

實驗結果可以由圖三中的數位電表可以得知電路輸出的電壓Vout為13.45V。而圖六可以觀察到此時通過此放電電路的電流為1.3A。由於在MOSFET導通時,IRF9530其內部的阻抗大約為0.42ohm,此情況下電流通過將造成MOSFET兩端的電壓降,同時造成功率的損失。
測試時間約5分鐘,散熱片上的溫度沒有明顯的升高。


 圖六 通過放電電路的電流值為1.3A

未來若是希望可以降低上述的MOSFET電壓降,則可以選擇MOSFET導通電阻值較低的元件來改善此情況。或是透過控制MOSFET的閘極電壓,此部分需要參考元件手冊中的特性曲線圖來設計。








2016年1月15日 星期五

Arduino Project - 讓阿楞動起來(DANBOARD is Moving Now)




前陣子收到網路上購買的阿楞,四肢可以活動,頭也可以轉動,特別的是眼睛有LED可以發光,頗好玩的!






























看到手邊有的Atmega328晶片和伺服馬達就想說可以來改造一下阿愣,將原先的阿楞變得更有趣。

主要材料如下 - 

  • Atmega328
  • 伺服馬達 - SG90
  • 藍芽模組 - HC-05
  • 穩壓晶片 - 7805
  • 9V電池(及DC插座)
  • 阿楞

改造方法 -

以下為我改造阿楞的方式,將身體部分移除,目的為將伺服馬達SG90裝入阿楞的身體。並且使用熱熔膠固定伺服馬達及阿楞的頭部,由於身體部分已經被修改,因此手腳已經無法再轉動,因此只好使用熱熔膠固定(黏死)。

再來就是利用Atmega328自行製造Arduino UNO功能的板子,這樣就可以利用Arduino程式來寫程式,由於想使用手機的藍芽功能(搭配APP),因此加入藍芽模組HC-05,這樣就可以利用手機來控制阿楞的頭部移動。




功能測試 - 
利用手機的藍芽功能就可以控制阿楞轉頭,增加的新功能也讓阿楞更可愛了~





2016年1月8日 星期五

Arduino Project - 藍芽機關槍

主要材料如下 -

  • Arduino Pro Mini
  • 藍芽模組 HC - 05
  • 砲彈發射器模組
  • 雷射模組
  • 伺服馬達 - SG90
  • 穩壓晶片 - 7805
  • NPN電晶體 - 2N2222
  • 9V電池(DC插座)
  • 電路板、電阻、電容




功能測試 - 

透過手機的藍芽功能(搭配APP)與藍芽模組HC-05建立連線後,可以利用手機發送控制命令,並且由電路板上的藍芽模組接收,經由藍芽模組上的TX腳位將命令傳送到Arduino Pro Mini內,達到操控藍芽機關槍的移動及發射動作,過程中可以利用雷射模組的雷射光清楚地瞄準目標,最後發射子彈擊倒目標(鋼鐵人...)。