Το Fuse είναι μια συσκευή ζωτικής προστασίας για πολλές ηλεκτρονικές συσκευές. Παρακολουθούν απλώς το ρεύμα που καταναλώνεται από το κύκλωμα / φορτίο και σε περίπτωση μη ασφαλούς ρεύματος που ρέει μέσω του κυκλώματος, η ασφάλεια θα φυσήξει και θα αποτρέψει έτσι τη φόρτωση / φόρμα κυκλώματος από αυτό το υψηλό ρεύμα. Αυτός ο τύπος ασφάλειας ονομάζεται μηχανική ασφάλεια και υπάρχουν πολλοί τύποι ασφαλειών όπως γρήγορο χτύπημα, αργό χτύπημα κ.λπ., αλλά πάσχουν από ένα κοινό μειονέκτημα. Όταν φυσά μια ασφάλεια, πρέπει να αντικατασταθεί από τον καταναλωτή / χειριστή για να κάνει τη συσκευή να λειτουργεί κανονικά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλές παλιές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως τοστιέρα ή ηλεκτρικός βραστήρας, είχαν μαζί με το προϊόν μια εφεδρική ασφάλεια.
Για να ξεπεραστεί αυτό το μειονέκτημα, οι περισσότερες από τις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές χρησιμοποιούν ηλεκτρονική ασφάλεια. Μια ηλεκτρονική ασφάλεια εξυπηρετεί τον ίδιο σκοπό με αυτήν μιας μηχανικής ασφάλειας, αλλά δεν απαιτεί αντικατάσταση. Διαθέτει ηλεκτρονικό διακόπτη ισχύος με κλειστά και ανοίγει το κύκλωμα όπως απαιτείται. Στην απίθανη περίπτωση αστοχίας, ο διακόπτης ανοίγει το κύκλωμα και απομονώνει το από το τροφοδοτικό, μόλις επιστρέψει η ευνοϊκή κατάσταση, η ασφάλεια μπορεί να επαναρυθμιστεί κάνοντας απλώς κλικ σε ένα κουμπί. Δεν υπάρχει πρόβλημα να αγοράσετε μια κατάλληλη τιμή της ασφάλειας και να την αντικαταστήσετε με την παλιά. Ενδιαφέρει σωστά; !! Έτσι, σε αυτό το σεμινάριο θα μάθουμε πώς να κατασκευάσουμε ένα κύκλωμα ηλεκτρονικής ασφάλειας, πώς λειτουργεί και πώς θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα στα σχέδιά σας.
Διάγραμμα ηλεκτρονικού κυκλώματος ασφαλειών:
Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος για ένα κύκλωμα ηλεκτρονικής ασφάλειας φαίνεται παρακάτω. Όπως φαίνεται στο κύκλωμα, περιλαμβάνει μόνο λίγα κυκλώματα και ως εκ τούτου είναι εύκολο να κατασκευαστεί και να εφαρμοστεί στα σχέδιά μας.
Εδώ το κύκλωμα είναι κατασκευασμένο για την παρακολούθηση του ρεύματος λειτουργίας ενός κινητήρα (LOAD), ο οποίος λειτουργεί με 12V. Μπορείτε να αντικαταστήσετε το φορτίο με οποιοδήποτε κύκλωμα του οποίου το ρεύμα προσπαθείτε να παρακολουθήσετε. Η αντίσταση R1 καθορίζει πόσο ρεύμα μπορεί να επιτραπεί μέσω του κυκλώματος προτού το κύκλωμα αντιδρά για ένα σενάριο υπερέντασης. Θα συζητήσουμε τη λειτουργικότητα κάθε στοιχείου και τον τρόπο επιλογής των τιμών βάσει της απαίτησής σας.
Εργαζόμενος:
Η λειτουργία του ηλεκτρονικού κυκλώματος ασφάλειας μπορεί εύκολα να γίνει κατανοητή ρίχνοντας μια ματιά στον τρόπο λειτουργίας του SCR. Σε κανονική κατάσταση, ο χρήστης πρέπει να πατήσει το κουμπί για να συνδέσει το φορτίο στην τροφοδοσία. Όταν πατηθεί το κουμπί, ο πείρος πύλης του SCR συνδέεται στην τάση της πηγής μέσω 1Κ αντίστασης. Αυτό θα ενεργοποιήσει το SCR και έτσι θα το κάνει να κλείσει τη σύνδεση μεταξύ της καθόδου και της ακίδας Anode. Μόλις κλείσει η σύνδεση, το ρεύμα αρχίζει να ρέει από την Πηγή (+ 12V) στο φορτίο μέσω του ακροδέκτη Anode to Cathode του SCR.
Όταν απελευθερωθεί το κουμπί, το SCR θα παραμείνει ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ επειδή δεν υπάρχει κύκλωμα εναλλαγής για να το απενεργοποιήσετε. Έτσι, το SCR παγιδεύεται σε κατάσταση ON και παραμένει εκεί μέχρι να ρέει το ρεύμα, αν και πηγαίνει κάτω από το ρεύμα συγκράτησης του SCR.
Τι σημαίνει Commutation in Thyristors (SCR);
Ένας Thyristor όταν ενεργοποιηθεί από ένα σήμα δεν θα απενεργοποιηθεί από μόνος του όταν το σήμα αφαιρεθεί. Επομένως, για να απενεργοποιήσετε ένα Thyristor χρειαζόμαστε κάποιο εξωτερικό κύκλωμα και αυτό το κύκλωμα ονομάζεται κύκλωμα μετατροπής. Η διαδικασία ενεργοποίησης ενός Thyristor παρέχοντας έναν παλμό πύλης ονομάζεται ενεργοποίηση και η διαδικασία απενεργοποίησης ενός Thyristor ονομάζεται Commutation.
Τι κρατά το ρεύμα σε ένα Thyristor (SCR);
Το ρεύμα συγκράτησης (μην το συγχέετε με το ρεύμα μανδάλωσης) είναι η ελάχιστη τιμή του ρεύματος που πρέπει να ρέει μέσω του πείρου Anode και Cathode ενός Thyristor για να το διατηρήσετε ενεργοποιημένο. Εάν η τιμή του ρεύματος φτάσει κάτω από αυτήν την τιμή, τότε το Thyristor απενεργοποιείται από μόνο του χωρίς καμία εξωτερική αλλαγή.
Το SCR που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα μας είναι το TYN612 το οποίο έχει μέγιστο ρεύμα συγκράτησης 30mA (ανατρέξτε στο φύλλο δεδομένων για να μάθετε την τιμή), οπότε αν το ρεύμα που ρέει αν και η Ανώτα και η Καθόδα παίρνουν λιγότερο από 30mA, το SCR θα απενεργοποιηθεί. Έτσι, η απομόνωση της ισχύος από το φορτίο
Η αντίσταση R1 (0,2 ohms) και το τρανζίστορ (2N2222A) διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην απενεργοποίηση του SCR. Σε κανονική κατάσταση όταν το φορτίο (κινητήρας) λειτουργεί, τραβά το ρεύμα μέσω της αντίστασης R1. Σύμφωνα με το νόμο Ohms, η πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης μπορεί να υπολογιστεί με
Τάση κατά μήκος της αντίστασης = Ρεύμα μέσω κυκλώματος x Αντίσταση
Έτσι, σύμφωνα με τους τύπους, η πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης είναι άμεσα ανάλογη με το ρεύμα που ρέει μέσω των κυκλωμάτων. Καθώς η τρέχουσα αύξηση αυξάνεται επίσης η πτώση τάσης στην αντίσταση, όταν αυτή η πτώση τάσης υπερβαίνει την τιμή των 0,7V. Το τρανζίστορ ανάβει, επειδή η αντίσταση συνδέεται απευθείας κατά μήκος της βάσης και του πείρου εκπομπού του τρανζίστορ. Όταν το τρανζίστορ κλείσει το πλήρες ρεύμα που απαιτείται για το κύκλωμα ρέει διαμέσου του τρανζίστορ κατά τη διάρκεια του οποίου το SCR είναι απενεργοποιημένο, καθώς το ρεύμα που περνάει κάτω από το ρεύμα συγκράτησης και η πτώση τάσης στην αντίσταση παίρνει επίσης 0V, καθώς δεν υπάρχει ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό. Τέλος, το τρανζίστορ και το SCR απενεργοποιούνται και το φορτίο (κινητήρας) απομονώνεται επίσης από το τροφοδοτικό.Η πλήρης εργασία απεικονίζεται επίσης χρησιμοποιώντας την παρακάτω εικόνα GIF.
Ένα Ammeter τοποθετείται μέσω της αντίστασης για να παρακολουθεί το ρεύμα που ρέει μέσω του τερματικού Anode Cathode του SCR. Αυτό το ρεύμα δεν πρέπει να πηγαίνει κάτω από το ρεύμα συγκράτησης του SCR (το ρεύμα συγκράτησης για την προσομοίωση SCR είναι 5mA), εάν πέσει κάτω από αυτήν την τιμή, το SCR θα απενεργοποιηθεί. Επίσης τοποθετείται ένα βολτόμετρο απέναντι από την αντίσταση 150 ohms για να παρακολουθεί την τάση απέναντί του και να ελέγχει αν το τρανζίστορ NPN ενεργοποιείται πριν κλείσει το SCR.
Σκεύη, εξαρτήματα:
Όπως ειπώθηκε νωρίτερα, αυτό το κύκλωμα έχει έναν ελάχιστο αριθμό εξαρτημάτων, περιλαμβάνει ένα SCR, ένα τρανζίστορ και δύο αντιστάσεις. Ως εκ τούτου, μπορεί εύκολα να αναλυθεί με την κατασκευή του σε ένα breadboard. Και πάλι, εξαρτάται από την αίτησή σας. Εάν σχεδιάζετε κάτι που υπερβαίνει το 2Α, τότε δεν συνιστάται το breadboard. Κτίζω το ηλεκτρονικό κύκλωμα ασφάλειας σε μια πλακέτα ψωμιού και έμοιαζε κάπως έτσι παρακάτω.
Όπως μπορείτε να δείτε στην εικόνα έχω χρησιμοποιήσει μια λωρίδα LED ως φορτίο μου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα διαφορετικό φορτίο ή ακόμη και να συνδέσετε το κύκλωμα που πρέπει να προστατευτεί. Για να συνδέσουμε το φορτίο στο τροφοδοτικό πρέπει να πατήσουμε το κουμπί που θα ενεργοποιήσει το SCR. Σημειώστε επίσης ότι έχω χρησιμοποιήσει μια αντίσταση 0,2 Ohm 2W ως R2 μου, δεδομένου ότι πρέπει να επιτρέψουμε μια μεγάλη τιμή ρεύματος, είναι πάντα σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η βαθμολογία ισχύος αυτής της αντίστασης.
Δεδομένου ότι δεν μπόρεσα να δημιουργήσω μια κατάσταση σφάλματος αυξάνοντας την τρέχουσα βαθμολογία, μείωσα την τάση για να δημιουργήσω ένα σφάλμα και έτσι μειώνοντας το ρεύμα μέσω του SCR. Εναλλακτικά, μπορείτε επίσης να συντομεύσετε τον πείρο συλλέκτη του τρανζίστορ με ένα καλώδιο, γεγονός που καθιστά τη ροή ρεύματος μέσω του καλωδίου και όχι μέσω του SCR και έτσι το SCR θα απενεργοποιηθεί. Αφού αποκατασταθεί και αποκατασταθεί το σφάλμα, το κύκλωμα μπορεί να ενεργοποιηθεί ξανά πατώντας απλά το κουμπί όπως νωρίτερα. Η πλήρης λειτουργία του κυκλώματος φαίνεται επίσης στο παρακάτω βίντεο. Ελπίζω να καταλάβατε το κύκλωμα και να σας άρεσε να το μάθετε. Εάν έχετε οποιαδήποτε αμφιβολία, μη διστάσετε να τα δημοσιεύσετε στην ενότητα σχολίων παρακάτω ή χρησιμοποιήστε τα φόρουμ για τεχνική βοήθεια.
Περιορισμοί:
Όπως όλα τα κυκλώματα, αυτό έχει επίσης ορισμένους περιορισμούς. Εάν πιστεύετε ότι αυτά θα επηρεάσουν το σχέδιό σας, τότε θα πρέπει να βρείτε μια εναλλακτική λύση
- Όλο το ρεύμα φορτίου ρέει μέσω της αντίστασης R2, επομένως υπάρχει απώλεια ισχύος κατά μήκος αυτού. Ως εκ τούτου, αυτό το κύκλωμα δεν είναι κατάλληλο για εφαρμογές με μπαταρία
- Η τρέχουσα βαθμολογία για την οποία έχει σχεδιαστεί η ασφάλεια δεν θα είναι ακριβής, καθώς κάθε αντίσταση θα διαφέρει λίγο και καθώς μεγαλώνει, η ιδιότητα της αντίστασης θα αλλάξει επίσης.
- Αυτό το κύκλωμα δεν θα αντιδράσει για ξαφνικά ρεύματα ακίδων, καθώς το τρανζίστορ απαιτεί λίγο χρόνο για να αντιδράσει στις αλλαγές.