トランジスタ遅延

ドアが開いたままになった場合、1分ほど後にアラームが鳴るように、冷凍庫のアラームを作成しようとしています。

下の図に似たものがあります。スイッチが開くと、コンデンサはトランジスタのベースから放電を開始しますが、トランジスタと並列にLEDがあるため、コンデンサが放電するとLEDが点灯します。これはうまく機能していますが、遅延を十分に長くすることはできません。コンデンサの値またはトランジスタのベース抵抗を大きくすると、遅延時間が長くなりますが、コンデンサの放電が遅くなるため、LED /アラームは徐々に消えてしまいます。アラーム/ LEDができるだけ突然点灯するようにしたいです。

遅延を増やしても、アラームが比較的突然オンになるようにする方法はありますか？

脚注として、IC（つまり555タイマー）を使用したくない

バッテリーから直接コンデンサーを充電しています。したがって、充電時間は製品のRCに関係します。ここで、Rはバッテリーの内部抵抗です。

次のようなものを試してください：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

ここでは、ベース抵抗を分割して、コンデンサがその大部分を介して充電されるようにしました。

これは、抵抗器の充電を遅くするという目標を達成するだけでなく、別の副次的な利点もあります。スイッチが解放されると、C1は1Kの抵抗のみを介してトランジスタのベースに放電し、放電は充電よりもはるかに速くなります。トランジスタのBE接合部を放電電流から保護する必要があるため、この抵抗を小さくしすぎることはできません。

シミュレーションでは、LED電流は約1.5秒で始まり、約1.8で最大になります。したがって、それは明らかに突然の起動ではありません。しかし、遅延は速いほどターンオンが増加します。

ターンオンを高速化するには、別のトランジスタステージを追加する必要があります。次の回路の遅延時間は上記のものと似ていますが、LED電流は70 ms程度の広がりでより速くランプアップします。

^{この回路をシミュレートする}

高速ターンオンで長時間の場合、より多くのゲインが必要です。それを行う1つの方法は、負荷抵抗をアクティブな負荷に置き換えることです。この回路のLTSpiceシミュレーションによると、55秒の遅延が発生し、その時点でLEDは約1/4の間隔でランプアップします。このグラフは、コンデンサの充電（青）対LED電流（緑）を示しています。

ただし、一部のICベースのソリューションよりも複雑になっています。このアプローチは、愛好家のエゴを満足させるのに適しています。（「ディスクリートコンポーネントを使用して、これらのオペアンプICやタイマーICを使用するのは簡単ではありませんでしたが、現在のミラーなどもあります！」）

^{この回路をシミュレートする}

巨大な充電抵抗を必要とせず、小さなコンデンサを使用できるように、小さな変更を加えることはできますか？はい！これが一つの方法です。エミッタにツェナーダイオード、たとえば8.2Vを挿入することにより、ベースでより高いターンオン電圧が得られるように、トランジタQ1を上げることができます。その後、100Kの充電抵抗器と470uFのコンデンサを使用すると、1分以上かかります。コンデンサが発生しなければならない電圧を上げることにより、同じRC値に対してより大きな遅延を得ることができます。

^{この回路をシミュレートする}

すでに少し大きくなっているコンデンサを増やすか、トランジスタのベース電流を減らします。2番目のオプションは、BC516のBC547、いわゆる「ダーリントンペア」を変更し、33kから1Mの抵抗を増やすことで実現できます。これにより、タイムアウトが増加します。

あなたが言及する他の問題、遅いフェージングは​​、シュミットトリガーで最もよく解決できます。

このような長いタイムアウトの場合、他のソリューションの方が適していますが、複雑さを抑えるためにICに移行する必要があります。

LEDをよりシャープにオンにするには、回路のゲインを上げる必要があります。ICを使用する場合、コンデンサ電圧を基準レベルと比較するためにコンパレータ回路が使用されます。しきい値を超えると、コンパレータの非常に高いゲインにより、出力が急速に変化し、アラームLEDが点灯します。

より単純なディスクリートコンポーネントを使用したいので、回路のゲインを増やすための次の最も簡単なアプローチは、ダーリントン構成で2つのNPNトランジスタを接続することです。ダーリントン回路は出力トランジスタを完全には飽和させないため、同じLED輝度を実現するにはLEDと直列の抵抗を調整する必要があります。

変更された画像をすぐに投稿します。

MOSFETを使用し、抵抗をゲートからグランドに配置する場合

• MOSFETゲートにはまったく電流が流れません（検出可能）

• 電圧減衰時定数は完全にRCベースです。

• Vcapが低下してMOSFET Vgs_thresholdに近づくと、ターンオフが発生します。
  （学ぶためのより有用なもの:-)）。

MOSFET Vgs_maxが> 12Vであることを確認してください。多くは約20Vです。いくつかは低いです。

R放電値が大きくなると、1000 uFキャップのコンデンサのリークが大きくなることに注意してください。

ただし、10 uFのタンタルキャップと1 Mの抵抗の時定数は10秒なので、おそらく20秒以上の遅延が生じます。47 uFの電解キャップと1Mが機能する場合があります。

ICが許容範囲内であれば、自励発振モードでCD 4060を使用して達成できることを気に入っていただけることでしょう。図12を参照してください。