Предпазителят е жизненоважно защитно устройство за много електронни устройства. Те просто следят тока, консумиран от веригата / товара и в случай на несигурен ток, протичащ през веригата, предпазителят ще се самоизгори и по този начин ще предотврати повреждането на формата / веригата от този висок ток. Този тип предпазители се наричат механични предпазители и има много видове предпазители като бърз удар, бавен удар и т.н., но те страдат от едно общо изтегляне. Когато изгори предпазител, той трябва да бъде заменен от потребителя / оператора, за да може устройството да функционира отново нормално. Това е причината, поради която много стари електронни устройства като тостер или електрическа кана са снабдени с резервен предпазител заедно с продукта.
За да се преодолее този недостатък, повечето съвременни електронни устройства използват електронен предпазител. Електронният предпазител служи на същата цел като този на механичния предпазител, но не изисква подмяна. Има вътрешен електронен превключвател със затваряне и отваря веригата при необходимост. В малко вероятния случай на повреда превключвателят отваря веригата и я изолира от захранването, след като благоприятното състояние се върне, предпазителят може да бъде нулиран, само с щракване върху бутон. Не е трудно да закупите подходяща стойност на предпазителя и да го замените със стария. Интересно нали? !! И така, в този урок ще научим как да изградим схема на електронен предпазител, как работи и как можете да използвате такава във вашите проекти.
Електрическа схема на предпазителя:
Пълната електрическа схема за електронна верига на предпазителите е показана по-долу. Както е показано в схемата, тя включва само няколко вериги и следователно е лесно да се конструират и внедрят в нашите проекти.
Тук веригата е конструирана за наблюдение на работния ток на мотор (LOAD), който работи на 12V. Можете да замените товара с всяка верига, чийто ток се опитвате да наблюдавате. Резисторът R1 определя колко ток може да бъде пропуснат през веригата, преди веригата да реагира за сценарий на свръхток. Ще обсъдим функционалността на всеки компонент и как да изберем стойностите според вашите изисквания.
Работа:
Работата на електронната верига на предпазителите може лесно да се разбере, като се погледне как работи SCR. При нормални условия потребителят трябва да натисне бутона, за да свърже товара към захранването. Когато бутонът се натисне, щифтът на SCR на SCR е свързан към източника на напрежение чрез 1K резистор. Това ще задейства SCR и по този начин ще затвори връзката между катода и анодния щифт. След като връзката е затворена, токът започва да тече от източника (+ 12V) към товара през щифта на анода към катода на SCR.
Когато бутонът бъде освободен, SCR ще остане ВКЛЮЧЕН, защото няма комутационна верига, която да го изключи. По този начин SCR се фиксира в състояние ON и остава там, докато токът тече, въпреки че той отива под задържащия ток на SCR.
Какво се разбира под Комутация в тиристори (SCR)?
Тиристорът, веднъж включен от сигнал, няма да се изключи сам, когато сигналът бъде премахнат. За да изключим тиристор, имаме нужда от външна верига и тази схема се нарича комутационна верига. Процесът на включване на тиристор чрез осигуряване на импулс на порта се нарича задействане, а процесът на изключване на тиристор се нарича комутация.
Какво задържа токът в тиристор (SCR)?
Задържащият ток (не бъркайте това с тока на заключване) е минималната стойност на тока, който трябва да тече през щифта на анода и катода на тиристор, за да го държи включен. Ако стойността на тока достигне под тази стойност, тогава тиристорът се изключва от само себе си, без никаква външна комутация.
SCR, използван в нашата верига, е TYN612, който има максимален задържащ ток от 30 mA (вижте листа с данни, за да знаете стойността), така че ако токът, протичащ, макар че анодът и катодът получава по-малко от 30 mA, SCR ще се изключи. По този начин се изолира мощността от товара.
Резисторът R1 (0,2 ома) и транзисторът (2N2222A) играят жизненоважна роля за изключване на SCR. При нормални условия, когато натоварването (двигателят) работи, той изтегля ток през резистора R1. Съгласно закона на Ома спадът на напрежението в резистора може да се изчисли по
Напрежение на резистора = Ток през веригата x Стойност на резистора
Така че според формулите спадът на напрежението в резистора е право пропорционален на тока, протичащ през веригите. Тъй като токът се увеличава, спадът на напрежението в резистора също ще се увеличи, когато този спад на напрежението надвиши стойността от 0.7V. Транзисторът се включва, защото резисторът е свързан директно през щифта на основата и емитер на транзистора. Когато транзисторът затвори пълния ток, необходим за веригата, преминава през транзистора за момент, през който SCR се изключва, тъй като токът през него е спаднал под задържащ ток и спадът на напрежението в резистора също получава 0V, тъй като през него не тече ток. Накрая транзисторът и SCR се изключват и натоварването (двигателят) също е изолирано от захранването.Цялата работа също е илюстрирана с помощта на GIF изображението по-долу.
През резистора се поставя амперметър за наблюдение на тока, протичащ през анодния катоден извод на SCR. Този ток не трябва да пада под задържащия ток на SCR (задържащият ток за SCR в симулация е 5 mA), ако той падне под тази стойност, SCR ще се изключи. Също така през резистора 150 ома се поставя волтметър, за да се следи напрежението в него и да се провери дали NPN транзисторът се задейства преди SCR да се затвори.
Хардуер:
Както беше казано по-рано, тази схема има минимален брой компоненти, тя включва един SCR, един транзистор и няколко резистора. Следователно той може лесно да се анализира, като се изгради върху макет. Отново зависи от вашето приложение. Ако планирате нещо, което е повече от 2А, тогава макет не се препоръчва. Изграждам електронната верига с предпазители на дъска за хляб и тя изглеждаше по следния начин.
Както можете да видите на изображението, аз използвах LED лента като мой товар, можете да използвате различен товар или дори да свържете вашата верига, която трябва да бъде защитена. За да свържем товара към захранването, трябва да натиснем бутона, който ще включи SCR. Също така имайте предвид, че съм използвал 2W 0.2 Ohm резистор като моя R2, тъй като трябва да позволим голяма стойност на тока, винаги е важно да се има предвид мощността на този резистор.
Тъй като не успях да създам състояние на повреда чрез увеличаване на тока, намалих напрежението, за да създам повреда и по този начин намалих тока през SCR. Като алтернатива можете също така да съкратите щифта на колекторния емитер на транзистора с проводник, който прави тока да тече през проводника, а не през SCR и по този начин SCR ще се изключи. След като грешката бъде направена и възстановена, веригата може отново да се включи, като просто натиснете бутона, както по-рано. Пълната работа на веригата е показана и във видеото по-долу. Надявам се, че сте разбрали схемата и сте се радвали да я научите. Ако имате някакви съмнения, не се колебайте да ги публикувате в раздела за коментари по-долу или използвайте форумите за техническа помощ.
Ограничения:
Както всички вериги, това също има определени ограничения. Ако смятате, че това ще повлияе на вашия дизайн, тогава трябва да намерите алтернатива
- Целият ток на натоварване протича през резистора R2, поради което има загуба на мощност през него. Следователно тази схема не е подходяща за приложения, работещи с батерии
- Текущата номинална стойност, за която е проектиран предпазителят, няма да бъде точна, тъй като всеки резистор ще варира малко и с напредването на възрастта свойството на резистора също ще се промени.
- Тази схема няма да реагира на внезапни пикови токове, тъй като транзисторът изисква известно време, за да реагира на промените.