Circuito que se enciende a 4V y se apaga a 3V

Question

Soy nuevo en el diseño de circuitos, así que por favor perdona cualquier error en mis afirmaciones.

Quiero crear un circuito que encienda un dispositivo (mini bomba de agua) cuando el voltaje llegue a 4V o más y apague el mismo dispositivo cuando el voltaje llegue a 3V o menos (luego encenderlo de nuevo a 4V).

Tengo una batería 18650 conectada con un BMS a un mini panel solar que se carga muy bien. Lo que quiero es que la bomba de agua solo se encienda cuando la batería 18650 esté casi cargada (a 4V), pero se apague automáticamente a 3V para que la batería se pueda cargar nuevamente casi por completo.

Cualquier ayuda en un diseño de circuito simple sería muy apreciada.

Answer 1

Prueba esto para empezar. Es importante que el circuito en sí consuma poca corriente de la batería. Este circuito es barato y lo suficientemente preciso. Aquí se utiliza un diodo como voltaje de referencia, este tiene una deriva de temperatura, pero un referencia precisa es cara o consume más corriente. R02 y R03 juntos definen los puntos de conmutación, la variación en R02 mueve ambos puntos de conmutación, R03 domina la diferencia de voltaje entre los puntos pero no son completamente independientes. Puedes hacerlos variables para jugar con estos parámetros. Los valores entre llaves están calculados. R01 también es relevante aquí, pero uno de los 3 resistores debe solo ser configurado como inicio para calcular los otros. El fet MCU30N02 es recomendado para corrientes de bomba por encima de 1A. El diodo en el conector del motor simplemente elimina picos de voltaje inductivo al apagar la bomba. A bajas tensiones el amplificador operacional ve 0.43V en E- y un voltaje aún más bajo en E+. La salida será baja y R03 reducirá el voltaje en E+ aún más. A medida que suba el voltaje de la batería, E- se mantendrá a casi el mismo voltaje, pero E+ subirá y cruzará el voltaje en E- a 4V de entrada. La salida del amplificador operacional se volverá alta, se encenderá la bomba y R03 añadirá un pequeño voltaje en E+. Así que E+ estará por encima de E- en caída de voltajes de batería hasta que se alcancen los 3V. E+ entonces caerá por debajo de E- y la salida del amplificador operacional volverá a ser baja. Usando un microcontrolador (por ejemplo, un atTiny) puedes hacer diseños que consuman menos de 1uA, pero programar modos de sueño profundo no es trivial.

Answer 2

Necesitas a) un comparador con histéresis b) un interruptor (si es posible aislado).

Si estás decidido en estos valores exactos, simplemente puedes usar el circuito estándar de amplificador operacional de comparador de histéresis (Google/Wikipedia) y seleccionar las resistencias para tus umbrales, de lo contrario un comparador que se llama "disparador de Schmidt" generalmente tendrá umbrales adecuados incorporados cuando sea alimentado con 5V.

Para el interruptor, depende de la carga. Para las cargas ligeras simplemente puedes usar Relés de Estado Sólido de CD (ver el circuito de aplicación estándar en la hoja de datos o en Google). De lo contrario, si tu comparador tiene suficiente capacidad de corriente (por ejemplo, un amplificador operacional robusto) es posible que puedas manejar directamente un relé mecánico de 5V, pero lo más probable es que necesites el clásico circuito de interruptor de transistor N-MOS+relé+diodo de rueda libre. El MOS podría soportar la carga por sí mismo pero es menos simple de diseñar, y es posible que necesites un optoacoplador por seguridad.