Existe uma alternativa mais eficiente para puxar resistores?

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Estou construindo um circuito giratório de LED e estou no ponto de otimizá-lo. Todo o circuito em si apenas consome cerca de 10-20mA máx. Hoje eu estava olhando para esta parte do circuito:

Agora, como você pode ver, quando meu interruptor está na posição 5, ele desliga o circuito. Mas agora, quando meu circuito está desligado, ainda há corrente fluindo através do resistor de tração, drenando a bateria. Eu sei que essa é uma corrente muito pequena, mas eu queria saber se havia uma maneira de fazer essa troca, de modo que ela não puxe nenhuma corrente quando desligada.

Edit: Eu deveria ter talvez colocar todo o circuito.

transistors switches pulldown

— Francois landry
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Sempre haverá algum tipo de vazamento nos interruptores "desligados". Você poderia usar resistores maiores, ou um FET no lugar de um resistor com uma resistência de abertura / desativação extremamente alta, mas sempre haverá algum vazamento.

— schadjo 30/09/19

Entendo que, na maioria das soluções, haverá vazamento e, durante o tempo em que houver, uma corrente desperdiçada passando pelo transistor até o resistor de pulldown. Fiquei curioso para saber se havia uma maneira de parar completamente a corrente quando o circuito estiver desligado e devo agradecer a Dave pela resposta à minha pergunta.

— Francois landry

você pode economizar 9 resistores, colocando o resistor após os LEDs em vez de antes, você também pode obter uma espécie de efeito de brilho dupla, colocando um resistor em série com o 4017 VCC

— Jasen

Eu não pensei nisso, obrigado! isso abrirá espaço para os diodos que estou adicionando. Além disso, você poderia explicar um pouco mais o efeito de brilho duplo, não estou vendo como a adição de um resistor faria isso.

— François landry

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@Francoislandry it's magic! na verdade, o 4017 pode aceitar energia através dos diodos de proteção na entrada do relógio; portanto, com um resistor na fonte principal, ele obtém uma tensão mais baixa e pode receber um aumento de tensão relativo quando a saída 555 é alta.

— Jasen

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Observe que a corrente é desperdiçada independentemente de o circuito estar "ligado" ou "desligado" - quando está "ligado", a queda de tensão no R11 é apenas ligeiramente menor do que quando está "desligado".

Usar um transistor PMOS em vez do PNP significaria que o resistor de pulldown poderia estar na ordem dos megaohms, reduzindo a corrente de "vazamento" para microamperes.

Ou você pode usar uma estratégia completamente diferente, eliminando completamente a corrente fora do estado:

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Melhor ainda, combine as duas idéias e obtenha o mínimo desperdício de corrente no estado também:

esquemático

^{simule este circuito}

— Dave Tweed
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Acho que você descobrirá que esse circuito será lento para desligar. porque C1 irá alimentar seu Q1 novamente. mas a 20mA isso deve ser principalmente inofensivo.

— Jasen

@ Jasen: Reduza apenas no sentido em que o circuito não será desligado até que o ciclo de temporização atual seja concluído e o 555 puxe o pino 7 para baixo. Hmmm - no entanto, uma vez que a energia é removida, o pino 7 não estará mais ativo, e a carga residual em C1 pode fazer com que o circuito seja energizado brevemente, e pode haver uma série dessas oscilações até que a carga em C1 esteja completamente se foi.

— Dave Tweed

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Primeiro: para onde foram meus outros comentários? Segundo: Contanto que desligue completamente, mesmo depois de alguns segundos (sem danificar nada, é claro), tudo ficará bem. Como o carregamento do capacitor vem do interruptor estar em uma das três posições ON, não o vejo voltando totalmente.

— Francois landry

Excluí seus outros comentários porque eles serviram ao propósito de me fazer revisar minha resposta (novamente). Se você está bem com o comportamento estranho do circuito que eu descrevi, faça isso. Não danificará nada, e você ainda terá a corrente zero fora do estado.

— Dave Tweed

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Isso é fácil - o NE555 não está especificado para operação abaixo de 5,0V.

— Dave Tweed

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Você pode usar um PMOS FET no lugar do Q1. Então o R11 pode ser 50k ou 100k em vez de 10k, reduzindo o vazamento na posição desligado.
Você pode usar uma chave "off" separada ou uma chave rotativa especial com uma posição especial "off" que desconecta completamente o VCC do transistor.

— O fóton
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Você pode usar três retificadores Schottky no lugar do transistor e do pull-down. Coloque os ânodos para trocar os pinos 1, 2, 4, cátodos amarrados juntos para "alimentar o circuito principal". Desconecte o pino 5 para que ele se torne "verdadeiro desligado". O "circuito principal de alimentação" será cerca de 0,25v mais baixo que o Vcc.

— rdtsc
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Você poderia substituir todas as partes deste projeto, exceto a chave, a bateria e os LEDs, por um microcontrolador, que teria menor potência, menor potência de operação e provavelmente um custo ainda mais baixo.

A economia de energia é devida ao fato de que um microcontrolador moderno (como o AVR) pode usar apenas 0,1 uA enquanto dorme e pode ativar uma alteração em um de seus pinos de entrada.

Você conecta o micro diretamente à fonte de alimentação e conecta os contatos do comutador ativo aos pinos de E / S. Você pode ativar pull-ups internos nesses pinos e, em seguida, usar uma interrupção de troca de pinos para despertar do sono de baixa energia. A posição "desligado" não precisa ser conectada a nenhum pino - o MCU sabe que se nenhum dos outros pinos estiver ativo por mais de um tempo limite, o interruptor estará na posição desligado e entrará no modo de suspensão até que o interruptor seja movido. Os pull-ups não usam energia quando o interruptor está na posição desligada.

Essa é a ideia básica. Também há aprimoramentos que você pode adicionar, como a chave de desligamento conectada a um pino com um pull-up para que você possa detectá-lo instantaneamente - mas o software desabilita o pull-up desse pino antes de dormir novamente, sem perda de energia.

Observe também que você pode direcionar diretamente os LEDs dos pinos do MCU usando o PWM. Isso economiza, evita os resistores e também oferece a oportunidade de sobrecarregar os LEDs para obter mais brilho, o que pode fazer sentido para um girador de fidget, pois você provavelmente terá um ciclo de trabalho inferior a 100% nesses LEDs.

— bigjosh
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