Tensiones inestables en el circuito de refuerzo

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Este es mi primer circuito real que he construido. He aprendido mucho aquí, pero tengo algunos problemas que no entiendo muy bien.

Es más o menos un reloj de alarma sobre diseñado. El microcontrolador que se ejecuta a 5 voltios actualiza la pantalla y, cuando el temporizador llega a 0, utiliza PWM para que suene el altavoz. No estaba contento con el volumen a 5 v, así que construí un circuito de aumento de exceso de capacidad utilizando el LM2577-Adj siguiendo las instrucciones proporcionadas. Esto creó un circuito mucho más fuerte que funciona realmente bien, sin embargo, actualmente tengo la sensación de que esta no es la forma de hacerlo.

A continuación se muestra una versión simplificada del circuito:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

(El 5V Arduino está actuando como una fuente de alimentación en este momento, naturalmente será reemplazado por baterías en el acuerdo real, por lo que tengo el regulador allí.)

Cuando se activó la alarma, se reinició el circuito, pude arreglar eso al colocar ese capacitor (¿otra vez demasiado?). No se reinicia más, sin embargo, la pantalla del LED se atenúa cuando la alarma está sonando.

No tengo acceso a un osciloscopio, pero logré arreglar algo para graficar el voltaje con el Arduino y algunos divisores de voltaje.

Los gráficos rojo, azul y verde son voltajes medidos en cada una de las ubicaciones marcadas en el circuito. Este es un solo pulso de la alarma. La parte donde el rojo se vuelve loco es la duración del tono.

(Ignore el púrpura y el naranja, fueron para depurar el osciloscopio improvisado).

Estoy realmente confundido por esto. Así que supongo que mi pregunta es:

  1. ¿Por qué baja la tensión de arduino (verde) y aumenta la tensión del circuito (azul) cuando suena la alarma?
  2. ¿Por qué la pantalla se oscurece cuando el voltaje del circuito es alto? Mi único pensamiento es que tiene que ver con cómo el TM1367 maneja el voltaje más alto.
  3. ¿Qué podría causar la caída repentina en los niveles para el amplificador (rojo) y el circuito (azul) y el aumento repentino en el voltaje del arduino (verde) en parte a través del tono de alarma?

    A veces ocurre antes en el ciclo, a veces no ocurre, a veces la tensión del arduino es siempre más alta que la tensión del circuito. Mi hipótesis es que tiene que ver con el regulador de voltaje incorporado en el arduino, pero no estoy seguro de qué efecto tendría ese tipo de efecto.

  4. ¿Es este el método normal de amplificar algo como esto? Asumo que no, pero no sé dónde buscar para encontrar la respuesta correcta.
  5. ¿Qué es lo peor que va a pasar más allá de la atenuación de la pantalla? ¿Algo más de lo que debería preocuparme / hacer diferente?
pregunta SCB

2 respuestas

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La caída de voltaje se debe a que la fuente de alimentación no es suficiente para operar todo al mismo tiempo.

Amplificador. No, no es el método normal, pero para sistemas de baja potencia funciona lo suficientemente bien. solo obtiene un cuarto de la potencia de audio de salida del altavoz que podría haberse obtenido con una unidad de medio puente, lo que puede significar que está utilizando un altavoz más caro de lo que de otro modo necesitaría. y también estás usando el doble de potencia que se necesitaría con una unidad push-pull.

La conexión de los reguladores de conmutación en serie puede ser problemática porque tienen una resistencia negativa (una mayor tensión de alimentación conduce a un menor consumo de corriente). Lo mejor es conectar ambos reguladores a la batería.

Si está construyendo esta cosa a partir de módulos, use uno de esos módulos amplificadores de clase D para controlar el altavoz, probablemente obtendrá un rendimiento aceptable operándolo desde 5v.

    
respondido por el Jasen
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Sin poder ver su configuración física, el siguiente es un SWAG (Scientific Wild-Ass Guess).

  

¿Por qué cae la tensión de arduino (verde) y la tensión del circuito?   (azul) sube cuando suena la alarma?

El voltaje de Arduino está disminuyendo porque estás tirando de lot más actual. Con una impedancia de altavoz de 8 ohmios (y puede ser algo menor), su corriente nominal máxima de altavoz será de aproximadamente 1 amperio. Esto se mitiga un poco ya que un 2N2222 simplemente no tirará mucho, pero aún así. En cuanto al aumento de voltaje del altavoz, no puedo decir. Sospecho que es una reacción al calentamiento del módulo. En cualquier caso, parece estar dentro del rango "normal". Uso comillas porque la hoja de datos (parte genérica china estándar) no especifica realmente cuál es la variación de salida permitida.

Y, solo como una sugerencia general: si su fuente de alimentación varía mucho bajo carga, es probable que necesite pasar a un suministro más grande (más capacidad actual). Solo digo. Si no lo hace, la Ley de Murphy dice que en algún momento agregará otro módulo y pondrá a su sistema de rodillas.

  

¿Por qué la pantalla se oscurece cuando el voltaje del circuito es alto? Mi unico pensamiento   es que tiene que ver con cómo el TM1367 maneja el más alto   voltaje.

En una conjetura, su cableado a tierra es demasiado pequeño y largo y ha encadenado sus módulos. El aumento de la corriente en la ruta de retorno está reduciendo el voltaje general en la pantalla.

  

¿Qué podría causar la caída repentina en los niveles para el amplificador (rojo) y el   Circuito (azul) y la súbita subida en la parte del voltaje arduino (verde).   ¿A través del tono de alarma?

     

A veces sucede antes en el ciclo, a veces no   Ocurre, a veces el voltaje arduino siempre es mayor que el   voltaje del circuito. Mi hipótesis es que se trata del voltaje.   Regulador incorporado en el arduino, pero no estoy seguro de qué tendría eso.   tipo de efecto.

Simplemente como una conjetura, su módulo convertidor 2577 se está calentando y una función de protección térmica está activando para salvar el regulador. Esto es consistente con mi especulación anterior.

  

¿Es este el método normal de amplificar algo como esto? Asumo   No, pero no sé dónde buscar para encontrar la respuesta adecuada.

Depende de lo que quieres decir con normal. Un enfoque más conservador sería obtener un suministro separado de 8 voltios. Ciertamente, si estuviera haciendo esto, conectaría el convertidor boost a la fuente "Arduino 5V", en lugar del buck-boost. De esa manera, el buck-boost no tiene que manejar la corriente adicional, que las otras partes (5V) no están utilizando de todos modos. Y si está utilizando el Pololu como un seguro contra las variaciones en su suministro de 5 voltios (¿y por qué lo ESTÁ utilizando, de todas formas?) El hecho de transmitir tales variaciones a su altavoz no tendrá un gran efecto en su utilidad como alarma. .

Y tratar de obtener una gran cantidad de sonido a través de un altavoz conduciéndolo de esa manera (un componente de CC grande de 4 voltios) no es ideal, mientras que barato no sea un sinónimo de ideal. Aunque probablemente esté bien para lo que estás haciendo. En general, sin embargo, los altavoces deben funcionar con cero voltaje de CC. De lo contrario se calientan y suceden cosas malas.

Sospecho que su cableado, particularmente su conexión a tierra, es un nido de puentes, y debe aprender a proporcionar una conexión a tierra decente de baja impedancia. Cables relativamente gruesos, con cada conexión físicamente corta y hasta un punto común.

Además, necesita condensadores de desacoplamiento, especialmente en su microcontrolador. Las cerámicas de 0,1 uF son el punto de inicio clásico, con cables lo más cortos posible.

Un diodo de retorno de corriente a través del altavoz tampoco se verá afectado.

Y su transistor de unidad de altavoz, como se mencionó, necesita trabajo. Si debe usar un transistor bipolar (solo porque los tiene), debe colocar una resistencia de base, aunque su microcontrolador puede tener suficiente protección en sus salidas para hacer esto innecesario. Pero es una muy buena idea acostumbrarse. Si usa su "alcance" para observar el voltaje del colector durante la operación, es casi seguro que verá que el colector no se está acercando mucho al suelo, lo que significa que el voltaje (y el volumen) de su altavoz no son lo que deberían ser. Si realmente quiere manejar esto, vaya a MOSFET de nivel lógico, y asegúrese de que sean entradas de nivel lógico. De lo contrario, la salida de tu microcontrolador no será suficiente para encender el FET por completo y el resultado será peor que usar un 2N2222.

    
respondido por el WhatRoughBeast

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