Recolección de energía: drene el capacitor cuando se alcanza el voltaje, potencia ultra baja

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Quiero conectar una pequeña celda solar a un capacitor, dejar que se cargue y una vez que el voltaje llegue a 2V, páselo a través de un pequeño LED rojo.

¿Podría alguien sugerir cómo implementar eso dado que la corriente de carga es muy pequeña (1 uA - 10 nA) y esta descarga periódica debería obviamente tener alguna histéresis? Supongo que necesito algunos elementos activos CMOS / FET, pero más allá de eso no tengo idea.

Lo ideal sería que estos flashes sean más frecuentes cuando hay más luz presente.

    
pregunta BarsMonster

3 respuestas

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Parece que desea un SRC, excepto que la fuga fuera de estado debe ser muy baja. Activarlo también será complicado sin usar algo de corriente antes de que se alcance el umbral.

Un SCR real probablemente tendrá demasiadas fugas, pero puede hacer el equivalente de un SCR para corrientes bajas con un par de transistores bipolares:

Lapreguntaahoraescómodesencadenaresto.Undivisordevoltajeresistivodelsuministroprobablementerobaríademasiadacorriente.

Estaesunaideainusualquesemeocurrióperoquenoheprobado.Useunospocosdiodosdelmismotipodelmismolotequeundivisordevoltaje.Laideaesquelacorrienteatravésdelacadenaseríavirtualmente0cuandoelvoltajeesbajo,yaumentarárápidamentecuandosealcanceelumbral.Aquíestáelconcepto:

Una vez más, no he intentado esto. D2 a D8 básicamente forman un divisor de voltaje que crea 1/7 del voltaje en la parte superior de D8. La corriente será esencialmente 0 hasta que haya unos 100 mV a través de cada diodo. A medida que aumenta la tensión, la corriente se acumulará rápidamente en función de la tensión. R1 causa un poco más de voltaje en la base de Q1 que en D8 cuando se genera la corriente a través de la cadena de diodos. En ese punto, la corriente que habría pasado a través de D8 pasará a la base de Q1. Incluso cuando es pequeña, esa corriente se amplificará con Q1, que luego se amplificará con Q2, que luego se retroalimentará a Q1, etc., para activar irreversiblemente el SCR.

No sé qué tipo de corriente se necesitará para activar el SCR, pero todo lo que necesita es que los transistores superen la ganancia de la unidad. Supongo que un µA o algo así es probablemente lo suficientemente bueno, pero tendrías que intentarlo. Las hojas de datos no le dicen mucho acerca de lo que hacen los transistores en corrientes tan pequeñas.

Aquí hay otra idea.

ElSCRhechodedospequeñostransistoresdeseñaltodavíahaceeltrabajo,peroestavezseactivaconunFETquetieneelvoltajedeumbraldepuertaapropiado.EsovaasermásinestableeimpredecibleyaquelosFETnoaparecenmágicamenteenalgún"umbral", e incluso si es así, esto variará de una parte a otra.

R1 está ahí para mantener el SCR apagado hasta que el FET realmente comience a conducir, no solo permitiendo la filtración normal. Tampoco lo he intentado, pero para una sola vez podría funcionar seleccionando el FET apropiado manualmente.

La caída de la base de Q2 probablemente estará solo en el rango de 500 mV cuando alcance la ganancia de corriente de la unidad y el SCR se dispare. Con el ejemplo de resistencia de 2 M there allí, eso solo significa una pérdida de 1/4 µA. Por supuesto, ajustaría el R2 para que sea lo más alto posible, pero aún así no disparará el SCR de la corriente de fuga del FET.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Hay una buena forma de hacer esto con un par de BJT, el efecto utiliza la resistencia diferencial negativa y hay un viejo documento de la década de 1980 que lo cubre muy bien: se usó en una aplicación de recolección de energía en el IEEE. Conferencia sensores 2009. Lo cité en mi tesis doctoral, cuando pueda llegar a excavar las citas.

También he hecho esto utilizando una imagen XLP en modo de suspensión. Si apaga todo en la imagen, la corriente de reposo es más baja que la salida de la célula solar, use el temporizador de vigilancia para activar la imagen cada pocos segundos. , muestre la tensión de referencia interna y, a partir de ella, puede calcular Vdd (como un múltiplo de Vref) y decidir cuándo desea despertarse por completo o volver a dormir. Explico esto con más detalle en este documento:

enlace

Avíseme si no puede obtener acceso y puedo enviarle el segmento relevante la próxima vez que tenga acceso a él.

    
respondido por el SimonBarker
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Es posible que desee ver la robótica BEAM y sus motores solares. Es un campo que está haciendo casi exactamente lo que usted describe. Solo ellos usan motores en lugar de solo LED.

Eche un vistazo a los motores solares aquí: enlace

Es posible que esté especialmente interesado en los motores Tipo 1 activados por voltaje.

El circuito más básico se basa en el chip supervisor de voltaje 1381 que se activa una vez que el voltaje alcanza cierto valor. Luego abre un transistor que drena el condensador.

La parte 1381 es difícil de obtener en Europa, pero puede utilizar TC54 desde Microchip ( enlace ) en cambio si estás ubicado allí. Ambas partes se fabrican con diferentes voltajes de activación y consumen muy poca energía.

Si está interesado en una solución discreta, hay otros circuitos que se pueden usar en ese sitio. Un ejemplo podría ser el motor activado por diodo.

    
respondido por el MarSik

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