Nie jestem przekonany, że jest to najbardziej elegancki obwód / metoda osiągnięcia tego, co chcesz (włączanie / wyłączanie Arduino). Więcej na ten temat poniżej.

W każdym razie sądzę, że główna różnica między obwodami polega na tym, że tranzystor NPN potrzebuje (małego) prądu bazowego, aby przewodzić. Ten prąd bazowy może płynąć tylko wtedy, gdy ładowany jest C1 (22 nF). Ponieważ C1 ma bardzo małą wartość, ładowanie zajmuje tylko chwilę, potem nie ma już prądu podstawowego, Q1 wyłącza się, Arduino zatrzymuje się, ponieważ nie ma napięcia zasilania.

MOSFET nie potrzebuje prądu, potrzebuje tylko voltage. Bramka MOSFET jest izolowana, więc prąd nie może płynąć. Jedynym sposobem ładowania C1 jest leakage current D1. Wow, to przerażające, poleganie na prądzie upływu diody! Żaden doświadczony projektant obwodów nie zrobiłby tego z własnej woli.

W sumie twój obwód mnie przeraża, nigdy bym tego nie zrobił. Co bym wtedy zrobił? Po pierwsze, zezwolenie na włączanie / wyłączanie własnego zasilania przez jakiś obwód jest zawsze trochę przerażające i właściwie niepotrzebne. Zrobiłem projekt, w którym Arduino działa na 2 bateriach AA szeregowo i jest stale podłączone do baterii. Te baterie AA wystarczają na ponad rok.

W tym celu usunąłem układ regulatora napięcia na płycie Arduino (pozostawiając go na miejscu i użycie pinu zasilania 3,3 V może również działać), a następnie zaprogramowałem Arduino tak, że przez większość czasu przechodzi w tryb sleep . W trybie uśpienia zużywa bardzo mało energii.

Proponuję znaleźć podobne projekty Arduino zasilane bateryjnie i zobaczyć, jak to robią, a następnie zrobić to samo.

Tranzystor wymaga, aby baza miała wyższe napięcie niż emiter do włączenia. Jednak gdy moc z przycisku zanika, widać, że jedyne napięcie, które jest podawane na podstawę ... pochodzi z emitera! (przez Arduino i jego diodę, ale nadal: to tylko gwarantuje, że napięcie bazowe jest niższe niż napięcie emitera).

Tranzystory bipolarne wymagają ciągłego przepływu prądu. Gdy tylko zostaną pozbawione prądu płynącego przez bazę, wyłączają się.

W przypadku MOSFET tranzystor jest podtrzymywany przez swoją własną pojemność. Właściwie nie ma innego sposobu, w jaki można go wyciągnąć nisko, niż przez przeciek z powrotem przez diodę. Prąd nie płynie od bramki ani do odpływu, ani do źródła.

Podejście tranzystorowe mogłoby prawdopodobnie zadziałać, zmieniając go na PMOS, który wymaga trzymania nisko, aby włączyć.

Edycja: symulacja Falstada z Arduino zastąpionym przewodem, który pokazuje, że początkowo włącza się (impuls przez C1), a następnie bardzo powoli wyłącza się jako wyciek przez diodę. Falstad nie symuluje upływu kondensatora, co również może mieć znaczenie.

Poniższy obwód zrobi, co chcesz.
Bezpośrednia wymiana na odpowiednie tranzystory MOSFET również zadziała.
Wartości komponentów są prawidłowe, jak pokazano, ale można je zmienić w celu optymalizacji wyników.

Wiele innych małych tranzystorów bipolarnych zrobi to, co chcesz, ale te, które pokazałem (zwłaszcza BC327-40), są lepiej dostosowane do tego zadania niż wiele. Sufiks „-40” oznacza, że ​​ma duże wzmocnienie prądowe, a BC327 / BC337 mają wyższą zdolność przenoszenia prądu i niższy Vsat (minimalny obrót Vce) niż większość innych małych tranzystorów bipolarnych. Pomimo mniej powszechnego przyrostka BC są one szeroko dostępne na całym świecie.

BC327-40 obsługuje 100 mA i ma spadek napięcia o około 0,3 V.
MOSFET o odpowiednio niskim poziomie Rdson spowoduje minimalny spadek napięcia w tej samej roli.

Dodatnie wejście na D2 lub D1 uruchomi lub utrzyma obwód włączony.
Q1 włączający włącza Q2.

W razie potrzeby opóźnienie wyłączenia można dodać, dodając kondensator od podstawy Q1 do masy. MOSFET w tej lokalizacji pozwoli na znacznie wyższą wartość R1, wydłużając opóźnienie wyłączenia dla danego C1.

^{symuluj ten obwód - schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Oto wersja MOSFET-u.
R1 & R2 w obwodzie bipolarnym nie są potrzebne.
R4 i C1 ustawiają stałą czasową wyłączenia - około 0,1 sekundy, jak pokazano - więc czas wyłączenia wynosi od 0,1 do kilku dziesiątych sekundy w zależności od FET (niższe Vgsth = dłuższy czas wyłączenia).
Można użyć wielu tranzystorów MOSFET - pozostawiłem standardowe ustawienia domyślne circuitlab na miejscu, ale mają one znacznie większe możliwości prądowe i napięciowe niż potrzeba, większe Rdson niż to konieczne, a Vgsth jest OK dla 5 V i nie wystarczająco niskie dla pracy 3V3.

^{zasymuluj ten obwód}

Twój pierwszy schemat nie działa, ponieważ próbuje wydostać się z bagna własnymi włosami.

NPN wymaga, aby jego napięcie bazowe było wyższe niż napięcie emitera, aby móc przewodzić.Jednak Arduino jest zasilane przez ten sam emiter NPN, więc oczywiście nie może wytworzyć napięcia pinu wyższego niż VCC, więc NPN zamyka się, a Arduino wyłącza.

Nie rozumiem celu C1.IMO to może spowodować zaniknięcie.MOSFETY mogą pozostać włączone przy bardzo minimalnym prądzie. Podłącz bramę do GND za pomocą rezystora między 22 a 100 kiloomów. Teoretycznie, C1 powinien włączyć arduino po włączeniu Vcc.

Zarówno w obwodach mosfet, jak i bipolarnych, wyjście (źródło w mosfecie i emiter w bipolarnym) zawsze będzie mniejsze niż napięcie sterujące.Ponieważ pin wyjściowy arduino nigdy nie może osiągnąć napięcia zasilania, gdy tylko zwolnisz przełącznik, przełączane napięcie zasilania spada i nadal spada.Użycie PNP pozwala uniknąć tego problemu.

W obwodzie BJT tranzystor przełączający powinien być tranzystorem PNP z drugim tranzystorem NPN, aby dostarczyć do niego prąd.

Mój obwód poniżej jest niezwykle podobny do tego, który opublikował Russel i został przetestowany z Arduino UNO. Włącza 12-woltowy regulator wstępny zasilania.

Przycisk wprowadza prąd do tranzystora NPN, który z kolei wprowadza prąd do tranzystora PNP, który zasila Arduino. W przypadku UNO kondensator jest wymagany, ponieważ uruchomienie UNO i ustawienie wysokiego ON_PIN zajmuje dużo czasu. Kondensator rozładowujący się przez rezystor 5k6 utrzymuje podstawę NPN zasilaną prądem, dopóki ON_PIN nie przejmie.

Obwód po lewej stronie z diodami umożliwia wykrywanie kolejnych naciśnięć przycisków, dzięki czemu można zasygnalizować kodowi inne funkcje lub, tak jak ja, użyć go jako przerwania.

Korzystałem z wariantów tego układu z bateriami do zasilania pilotów IR i WiFi za pomocą innych MCU, np. Adafruit ItsyBitsy. Gdy obwód jest wyłączony, prąd upływowy jest poniżej 1 mikroampera, co oznacza, że ​​baterie trwają kilka miesięcy między ładowaniami. Wartości obwodu należy dostosować do innych napięć zasilania.

Powyższe jest rozwiązaniem początkowego problemu, ale aby odpowiedzieć na niektóre pytania:

W przypadku obwodu BJT włącza się po naciśnięciu przycisku, ponieważ prąd może płynąć do podstawy tranzystora z zasilacza o wyższym napięciu niż emiter tranzystora. Jednak nie działa, gdy wyjście procesora D2 powinno przejąć, ponieważ aby obrócić tranzystor na podstawie, musi być o około 0,6 V wyższy niż emiter. Pin wyjściowy nigdy nie może dostarczyć więcej niż Vin procesora, ale Vin jest dostarczane przez emiter tranzystora. To błędne koło i prąd nigdy nie może wpłynąć do podstawy tranzystora, ponieważ napięcie bazy nigdy nie jest wystarczająco wysokie. Dodaj spadek o 0,6 V napięcia przewodzenia diody i sytuacja się pogorszy. Dlatego do przełączania używam PNP. Jeśli emiter jest podłączony do zasilania, wystarczy podłączyć podstawę do ziemi przez rezystor, aby go włączyć.

W przypadku tranzystora FET odpowiedź jest podobna, ale, jak powiedzieli inni, prąd potrzebny bramce tranzystora FET jest niewielki, a ładunek na bramce tranzystora FET będzie go utrzymywać, dopóki nie wycieknie. W obwodzie nie ma mechanizmu, który aktywnie rozładowywałby bramkę, gdy wyjście D2 jest obniżone i dlatego nie wyłącza się pod kontrolą D2.

Mówisz: „Prawdopodobnie jest to spowodowane kondensatorem 100 uF”. Kondensator ładuje się niemal natychmiast po naciśnięciu przycisku i rozładowuje z prędkością kontrolowaną przez rezystor 5k6. Z innymi płytkami (ItsyBitsy i Feather) nie potrzebowałem kondensatora, ale z UNO tak. Czas uruchamiania, który widziałem, wynosił około 1,5 sekundy.

Inną cechą mojego obwodu, która mi się podoba, jest to, że chociaż jest uruchamiany tutaj przyciskiem, w rzeczywistości może być wyzwalany przez dowolny czujnik, który może zapewnić wystarczający prąd, aby włączyć podstawę BC547, np. wyłącznik drzwiowy, czujnik temperatury lub światła przekraczający próg itp.

Użyj tranzystora PNP i odwróć logikę.