Stap 5: elektronica
U vindt hier de step-up project:
Ik heb toegevoegd twee meer vereisten voor dit project:
- TEG-module moet worden beschermd tegen oververhitting
- iPhone moet worden beschermd tegen te hoge spanningen
Temperatuur Monitor & Voltage regulator:
TEG-module zal breken als temperatuur van hoogste 350ºC op warme kant of 180ºC aan koude kant. Om te waarschuwen de gebruiker bouwde ik een instelbare temperatuur-monitor. Het zal een rode LED oplichten als temperatuur bereiken een bepaalde limiet die u als u wilt instellen kunt.
Wanneer met behulp van te veel warmte de spanning zal gaan boven 5V en dat kunnen schade aan bepaalde elektronica. De step-up kan alleen intensiveren en niet aftreden. Ik kon niet het vinden van een oplossing die doet beide en daardoor mijn eigen Voltages regelbaar limiter ontworpen. Het combineert een operationele versterker en een zener-diode op te sporen van een bepaalde spanning en vervolgens de feed van het uitgangssignaal naar een MOSFET transistor. De transistor wil snelkoppeling de hele krachtbron maar alleen als hoger dan de limiet van de spanning (5V). Dat zal de huidige snel toenemen en omdat de TEG-module een beperkte productie-effect heeft zal bijgevolg dalen de uitgangsspanning. Dat betekent dat het weg zal branden alle energie als warmte maar tegelijkertijd houden een zeer stabiele spanning, overschrijden het gewoon niet 5V. Ook blijkt op een LED zodat de gebruiker kan afslaan de warmtebron totdat de LED opnieuw afgaat. Een eenvoudigere oplossing zou alleen gebruik maken van een zener-diode te voeden uitgangsspanning op grond als boven 4.7V. Maar dat is niet zo verschillend en waarschijnlijk verbranden. Mij konden uitsluitend vondst een 5W zener en dat is niet genoeg.
Het hart van dit circuit is een laagspanning operationele versterker. Ik gebruik een MCP6002 die werkt op 1.8-6V. Het heeft twee eenheden binnen waardoor u kunt combineren zowel de temperatuur controleren en spanning limiter met hetzelfde circuit.
Hoe te bouwen vergelijkbaar met het step-up project, kijk dat aanvankelijk is! Onderdelen die nodig zijn:
- IC: MCP6002
- 8PIN aansluiting voor IC
- R3, R4, R5: 1KΩ
- R6: 22KΩ
- R7, R8: 470Ω
- R9: 100KΩ
- R10: 10KΩ
- R11: PT1000 temperatuursensor
- R12, R13: 68KΩ
- R14, R15: 47KΩ
- P2, P3: 1KΩ (misschien 10KΩ werkt, niet getest)
- D3, D4: Rode LED
- D5: 4.7V zener-diode, lage effect
- T1: Hoog effect MOSFET transistor, BUZ12 of soortgelijke
Constructie:
- Neem een kijkje op mijn circuit lay-out en probeer om het zo goed mogelijk te begrijpen.
- Meten van de exacte waarde van R3, het is later nodig voor kalibratie
- Plaats onderdelen op het bord van een prototype volgens mijn foto's.
- Zorg ervoor dat alle dioden heeft juiste polarisatie!
- Soldeer en snijd alle benen
- Knippen van koperen rijstroken aan prototype boord volgens mijn foto 's
- Voeg draden nodig en het soldeer ze ook
- Gesneden prototype bestuur 43x22mm
Kalibratie van temperatuur monitor:
Ik plaatste de temperatuursensor op de koude kant van TEG-module. Het heeft een max temp van 180ºC en ik mijn monitor tot 120ºC om te waarschuwen me tijdig gekalibreerd. De platina PT1000 heeft een weerstand van 1000Ω op nul graden en verhoogt de weerstand samen met de temperatuur. Waarden kunnen hierworden gevonden. Gewoon vermenigvuldigen met 10.
Om het berekenen van de waarden van de kalibratie moet u de exacte waarde van R3. Bijvoorbeeld de mijne was 986Ω. Volgens de tabel zal de PT1000 hebben een weerstand van 1461Ω op 120ºC. R3 en R11 vormen een scheidingslijn van de spanning en de uitgangsspanning is berekend op basis van dit:
Vout=(R3*Vin)/(R3+R11)
De eenvoudigste manier om dit te kalibreren is te voeden het circuit met 5V en meet vervolgens de spanning op de IC PIN3. Vervolgens aanpassen P2 tot juiste spanning (Vout) is bereikt. Ik berekende de spanning als dit:
(986 * 5) /(1461+986) 2.01V =
Dat betekent dat ik pas P2 totdat ik heb 2.01V op PIN3. Wanneer R11 bereiken 120ºC, zal de spanning in de PIN2 lager zijn dan PIN3 en die trigger de LED. R6 werkt als een Schmitt trigger. De waarde ervan bepaalt hoe "slow" de trigger. Zonder dat, zou de LED afgaan op dezelfde waarde als het gaat over. Nu zal het uitzetten wanneer de temperatuur ongeveer 10 daalt %. Als u de waarde van de R6 verhogen krijg je een trigger "sneller" en lagere waarde creëert een "langzamer" trigger.
Kalibratie van spanning limiter:
Dat is veel gemakkelijker. Gewoon voeden het circuit met de limiet van de spanning u wilt en draai P3 totdat de LED gaat. Zorg ervoor dat de huidige is niet te hoog over T1 of het zal verbranden! Misschien gebruik maken van een andere kleine koellichaam. Het werkt op dezelfde manier als de temperatuur-monitor. Wanneer de spanning over zener-diode boven 4.7V stijgt zal de spanning te PIN6 dalen. De spanning naar PIN5 zal bepalen wanneer PIN7 wordt geactiveerd.
USB-aansluiting:
Het laatste ding dat ik heb toegevoegd was de USB-aansluiting. Veel moderne smartphones rekening niet zullen belasten als it´s niet gekoppeld aan de juiste lader. De telefoon besluiten dat door te kijken naar de twee data lijnen in de USB-kabel. Als de data lijnen wordt gevoed door een bron 2V, de telefoon "denkt" het op de computer aangesloten en opgeladen op laag vermogen, rond 500mA voor een iPhone 4s bijvoorbeeld. Als ze worden gevoed door 2.8 resp. 2.0V het zal beginnen met het opladen op 1A maar dat is teveel voor dit circuit. Om 2V gebruikte ik sommige weerstanden te vormen van een spanning-verdeler:
Vout =(R12*Vin) /(R12+R14) =(47*5) /(47+68) = 2.04 dat is goed want ik een beetje normaal onder 5V hebben zal.
Kijken mijn circuit lay-out en foto's van hoe het soldeer.
Volgende stap:
Vergadering (Elektronika)
