Resumen
Su diagnóstico es correcto. Su figura de Santa requiere más potencia para funcionar de la que la MCU de Atmel ATMega puede suministrar (impedancia de entrada de Santa demasiado baja; impedancia de salida de MCU a alta) desde uno de sus pines GPIO (~ 14mA *, máximo, de manera segura). Si continúa intentando alimentarlo de esta manera, en última instancia, se destruirá el pin de salida del procesador Arduino (específicamente, el componente interno conocido como búfer de salida).
Necesitas un amplificador. La forma más sencilla (recuento de componentes, costo, tolerancia a la variación) para hacer esto es colocar un MOSFET de tipo N (NFET) en la trayectoria del suelo de la figura de Santa.
Solución propuesta
Esquema
Listadered
Elesquemaanteriorincorporalasiguientelistaderedes:
- Batería(+)->Santa(+)
- Batería(-)->NFET(Fuente)
- Arduino(GND)->NFET(Fuente)
- Arduino(GPIO)->NFET(Puerta)
- Santa(-)->NFET(drenaje)
Nota:Realmentenoheabordadolasituacióndelafuentedealimentación.Sinecesitamásayudaconeso,hágamelosaber.
Explicacióndesolvencia
ObservelasdosconexionesalPindeorigenNFET.Estaconfiguraciónsellamaunamplificadordefuentecomún(apuestaquenopuedeaveriguarporqué;-)).Parasuaplicación,prácticamentecualquierNFETdiscretoquepuedaencontrarfuncionará.
Elaborarémásespecíficamentelos(1)parámetrosdeinterésprincipal,(2)lasrestriccionesdediseñoqueguíansuselección,(3)unaaproximacióndelvalory(4)lajustificación:
Ids,max
- Lacorrientemáximapermisiblecontinuadedrenajeafuentedeltransistor
- Elijapara>2veceslademandaactualesperadadeSanta(Isanta)
- Quizásalgocomo2Aesrazonabledadoelcompartimientodelabateríade3AA
- Evitelacaídaexcesivadevoltajeyelaumentodetemperaturaeneltransistor
Vgs,th
- Elvoltaje"umbral" en el cual el transistor "se enciende" (el voltaje en el cual el canal comienza a mejorar el comportamiento lineal)
- Elija Vgs, th < 0.9 * Vcc, arduino
- Digamos, Vgs, th < 4.5
- Si Vgs, th es demasiado alto, entonces el Rds resultante (resistencia en el canal del transistor) será más alto, lo que resultará en una mayor caída de voltaje en el transistor (menor voltaje entregado al Papá Noel) y menos flujo de corriente. En niveles excesivos, el transistor estará en corte (efectivamente un interruptor de apagado) y el Papá Noel no cantará ni bailará (¡oh no!).
Qg
- Cargo total de la puerta: la cantidad total de carga transferida a la puerta durante un ciclo de carga.
- Si Qg > 10nC, use R1 para limitar la corriente de entrada
- para 2 , un transistor bastante grande en comparación con el búfer de salida del arduino, Qg = > 50nC. Ajuste R1 = 250 a 1k Ohms.
- Hay una gran latitud en estos números, ya que se trata de características de operación y confiabilidad a largo plazo. El objetivo primordial es evitar que la puerta, que se parece momentáneamente a un cortocircuito al cambiar, succione demasiada corriente del búfer de salida del arduino y haga un poco de daño en el proceso que se acumula con el tiempo. Limitación externa de esta corriente instantánea con R1 > Varduino / Iarduino, seguro es una excelente práctica. El valor exacto de Iarduino, seguro ha sido objeto de cierto debate como se describe en @Kortuk a continuación.
Una parte sugerida
Vishay Si4836Dy : probablemente exageres, pero definitivamente funcionará.
* Este valor varía según la tensión de alimentación de su circuito y la temperatura, verifique la hoja de datos de su chip específico con sus condiciones operativas para determinar el valor aceptable aquí, 14mA debe ser seguro para todas las condiciones operativas del chip utilizado en un arduino. 20mA debería ser más seguro si está utilizando un arduino.