Poistka je životne dôležitým ochranným prvkom mnohých elektronických zariadení. Jednoducho monitorujú prúd spotrebovaný obvodom / záťažou a v prípade, že obvodom preteká nebezpečný prúd, poistka sa sama prepáli a zabráni tak poškodeniu formy zaťaženia / obvodu týmto vysokým prúdom. Tento typ poistky sa nazýva mechanická poistka a existuje veľa druhov poistiek, ako napríklad rýchla, pomalá apod., Ale trpia jedným spoločným vytiahnutím. Ak je poistka prepálená, musí ju spotrebiteľ / operátor vymeniť, aby zariadenie znova fungovalo. To je dôvod, prečo veľa starých elektronických zariadení, ako je hriankovač alebo rýchlovarná kanvica, malo spolu s výrobkom dodávanú náhradnú poistku.
Na prekonanie tejto nevýhody väčšina moderných elektronických zariadení používa elektronickú poistku. Elektronická poistka slúži rovnakému účelu ako mechanická poistka, nevyžaduje však žiadnu výmenu. Vo vnútri má výkonový elektronický spínač, ktorý podľa potreby zatvára a otvára obvod. V nepravdepodobnom prípade poruchy spínač otvorí obvod a odpojí ho od napájania, akonáhle sa priaznivý stav vráti, poistku je možné resetovať jednoduchým kliknutím na tlačidlo. Neexistuje problém s nákupom vhodnej hodnoty poistky a výmenou za starú. Zaujimave nie? !! V tomto výučbe sa teda dozvieme, ako zostaviť obvod elektronickej poistky, ako funguje a ako by ste ho mohli použiť vo svojich návrhoch.
Schéma zapojenia elektronickej poistky:
Kompletná schéma zapojenia obvodu s elektronickou poistkou je uvedená nižšie. Ako je zrejmé z obvodu, zahŕňa iba niekoľko obvodov, a preto je ľahké ho skonštruovať a implementovať do našich návrhov.
Tu je obvod skonštruovaný tak, aby monitoroval prevádzkový prúd motora (LOAD), ktorý pracuje na 12V. Zaťaženie môžete nahradiť ľubovoľným obvodom, ktorého prúd sa snažíte monitorovať. Rezistor R1 určuje, aké množstvo prúdu môže byť cez obvod povolené, predtým, ako obvod zareaguje pri scenári nadmerného prúdu. Budeme diskutovať o funkčnosti každého komponentu a o tom, ako zvoliť hodnoty na základe vašich požiadaviek.
Pracovné:
Fungovanie elektronického poistka môže byť ľahko zrozumiteľný pri pohľade na tom, ako SCR funguje. Za normálnych podmienok musí užívateľ stlačiť tlačidlo na pripojenie záťaže k zdroju napájania. Po stlačení tlačidla je pin hradla SCR pripojený na zdrojové napätie cez rezistor 1K. To spustí SCR a tým spôsobí ukončenie spojenia medzi katódou a anódovým kolíkom. Akonáhle je spojenie uzavreté, začne prúdiť prúd zo zdroja (+ 12V) do záťaže cez pin anódy na katódu SCR.
Po uvoľnení tlačidla zostane SCR zapnutý, pretože neexistuje komutačný obvod, ktorý by ho vypínal. SCR sa teda zablokuje v stave ZAPNUTÉ a zostane tam, kým prúd nepreteká, hoci neklesne pod udržovací prúd SCR.
Čo sa rozumie pod pojmom Commutation in Thyristors (SCR)?
Tyristor, ktorý sa raz zapne signálom, sa sám nevypne, keď je signál odstránený. Takže na vypnutie tyristora potrebujeme nejaký externý obvod a tento obvod sa nazýva komutačný obvod. Proces zapnutia tyristora poskytnutím impulzu brány sa nazýva spúšťanie a proces vypnutia tyristora sa nazýva komutácia.
Čo drží prúd v tyristore (SCR)?
Prídržný prúd (nezamieňajte ho s blokovacím prúdom) je minimálna hodnota prúdu, ktorý by mal tiecť cez anódový a katódový kolík tyristora, aby zostal zapnutý. Ak hodnota prúdu klesne pod túto hodnotu, tyristor sa sám vypne bez akejkoľvek externej komutácie.
SCR používaný v našom obvode je TYN612, ktorý má maximálny prídržný prúd 30 mA (pozrite si údajový list, aby ste poznali hodnotu), takže ak prúd pretekajúci anódou a katódou dostane menej ako 30 mA, SCR sa vypne. Takto sa izoluje výkon od záťaže.
Rezistor R1 (0,2 ohmov) a tranzistor (2N2222A) majú zásadnú úlohu pri vypínaní SCR. Za normálnych podmienok, keď je záťaž (motor) v prevádzke, odoberá prúd cez odpor R1. Podľa Ohmovho zákona možno pokles napätia na rezistore vypočítať podľa
Napätie na rezistore = prúd v obvode x hodnota rezistora
Takže podľa vzorcov je pokles napätia na rezistore priamo úmerný prúdu pretekajúcemu v obvodoch. S nárastom prúdu sa zvýši aj pokles napätia na rezistore, keď tento pokles napätia prekročí hodnotu 0,7V. Tranzistor sa zapne, pretože rezistor je pripojený priamo cez kolík základne a vysielača tranzistora. Keď tranzistor uzavrie, prúdom, ktorý je v priebehu času, počas ktorého je SCR VYPNUTÝ, preteká celý prúd potrebný pre obvod, počas ktorého bol SCR VYPNUTÝ, pretože prúd, ktorý ním prešiel, klesol pod prídržný prúd a pokles napätia na rezistore tiež dostal 0V, pretože ním neprúdi žiadny prúd. Nakoniec sú tranzistor a SCR vypnuté a záťaž (motor) je tiež izolovaná od napájacieho zdroja.Celá práca je ilustrovaná aj pomocou obrázka GIF nižšie.
Cez rezistor sa umiestni ampérmeter na sledovanie prúdu pretekajúceho cez anódovú katódovú svorku SCR. Tento prúd by nemal klesnúť pod prídržný prúd SCR (prídržný prúd pre SCR v simulácii je 5 mA), ak klesne pod túto hodnotu, SCR sa vypne. Na rezistor 150 ohmov je tiež umiestnený voltmeter, aby sa sledovalo napätie na ňom a aby sa skontrolovalo, či je tranzistor NPN spustený skôr, ako sa SCR zatvorí.
Hardvér:
Ako už bolo povedané, tento obvod má minimálny počet komponentov, obsahuje jeden SCR, jeden tranzistor a niekoľko rezistorov. Preto ho možno ľahko analyzovať postavením na doske. Znova to závisí od vašej žiadosti. Ak plánujete niečo, čo má viac ako 2A, potom sa breadboard neodporúča. Aj stavať elektronický poistka na chleba palube a vyzeralo to, niečo také nižšie.
Ako vidíte na obrázku, ako záťaž som použil LED pásik, môžete použiť inú záťaž alebo dokonca zapojiť váš obvod, ktorý musí byť chránený. Pre pripojenie záťaže k zdroju napájania musíme stlačiť tlačidlo, ktoré zapne SCR. Tiež si všimnite, že som použil rezistor 2W 0,2 Ohm ako svoju R2, pretože musíme umožniť veľkú hodnotu prúdu, vždy je dôležité vziať do úvahy výkon tohto rezistora.
Pretože som nebol schopný vytvoriť poruchový stav zvýšením menovitého prúdu, znížil som napätie, aby som vytvoril poruchu, a tým znížil prúd cez SCR. Alternatívne môžete tiež skratovať kolík kolektora vysielača tranzistora pomocou drôtu, čím zabezpečíte, že prúd bude prúdiť cez vodič a nie cez SCR, a tým sa SCR vypne. Po vytvorení a odstránení poruchy je možné obvod opäť zapnúť jednoduchým stlačením tlačidla ako predtým. Kompletné fungovanie obvodu ukazuje aj video nižšie. Dúfam, že ste okruhu porozumeli a učenie sa vám páčilo. Ak máte pochybnosti, neváhajte ich uverejniť v sekcii komentárov nižšie alebo použite technickú pomoc na fórach.
Obmedzenia:
Rovnako ako všetky okruhy, aj toto má so sebou určité obmedzenia. Ak si myslíte, že to ovplyvní váš dizajn, mali by ste nájsť alternatívu
- Celý prúd záťaže preteká odporom R2, a preto v ňom dochádza k strate výkonu. Z tohto dôvodu tento obvod nie je vhodný na aplikácie napájané z batérií
- Aktuálny prúd, pre ktorý je poistka navrhnutá, nebude presný, pretože každý odpor sa bude trochu líšiť a s pribúdajúcim vekom sa bude meniť aj jeho vlastnosť.
- Tento obvod nebude reagovať na náhle špičkové prúdy, pretože tranzistor vyžaduje určitý čas, aby reagoval na zmeny.