Μικρός

Το βραχυκύκλωμα είναι μια ακούσια σύνδεση μεταξύ δύο ακροδεκτών που τροφοδοτούν το φορτίο. Μπορεί να συμβεί και σε κύκλωμα AC ή DC, εάν πρόκειται για τροφοδοσία AC, τότε το βραχυκύκλωμα μπορεί να διακόψει την τροφοδοσία ολόκληρης της περιοχής, αλλά υπάρχουν ασφάλειες και κυκλώματα προστασίας υπερφόρτωσης σε πολλά επίπεδα, από το σταθμό παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος έως το σπίτι. Και αν είναι πηγή DC όπως μπαταρία, τότε μπορεί να ζεσταθεί η μπαταρία και η μπαταρία θα αποφορτιστεί πολύ γρήγορα. Σε ορισμένες περιπτώσεις η μπαταρία μπορεί να εκραγεί. Υπάρχουν πολλοί τρόποι προστασίας του κυκλώματος από βραχυκύκλωμα και πολλοί τύποι ασφαλειών είναι διαθέσιμοι για προστασία από υπερφόρτωση.

Θα σχεδιάσουμε και μελετήσουμε ένα απλό κύκλωμα προστασίας βραχυκυκλώματος χαμηλής τάσης για τάση DC. Το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί με σκοπό την ασφαλή λειτουργία του κυκλώματος μικροελεγκτή και μπορεί να το προστατεύσει από ζημιές λόγω βραχυκυκλώματος σε άλλο μέρος του κυκλώματος.

Απαιτούνται στοιχεία

• Τρανζίστορ SK100B PNP - 1Nos.
• Τρανζίστορ BC547B NPN - 1Nos.
• Αντίσταση 1kΩ - 1Nos.
• Αντίσταση 10kΩ - 1Nos.
• Αντίσταση 330Ω - 2Nos.
• 470Ω Αντίσταση - 1Nos.
• Τροφοδοσία 6VDC - 1Nos.
• Breadboard - 1Nos.
• Σύνδεση καλωδίων - Σύμφωνα με τις απαιτήσεις

Τρανζίστορ SK100B PNP

Ξεκινώντας από την εγκοπή του τρανζίστορ είναι Emitter, η μέση είναι βάση και η τελευταία είναι Συλλέκτης

• Πομπός - Ε
• Βάση - Β
• Συλλέκτης - Γ

Τρανζίστορ BC547B NPN

Κύκλωμα προστασίας βραχυκυκλώματος

Ένα κοινό παράδειγμα βραχυκυκλώματος είναι όταν ο θετικός και αρνητικός ακροδέκτης μιας μπαταρίας συνδέονται μαζί με έναν αγωγό χαμηλής αντίστασης, όπως ένα καλώδιο. Σε αυτήν την κατάσταση, η μπαταρία μπορεί να βάλει φωτιά και ακόμη και να εκραγεί. Αυτό συμβαίνει πολλές φορές με κινητές μπαταρίες σε κινητά.

Για την αποφυγή αυτής της κατάστασης βραχυκυκλώματος, χρησιμοποιείται κύκλωμα προστασίας βραχυκυκλώματος. Το κύκλωμα προστασίας βραχυκυκλώματος θα εκτρέψει τη ροή ρεύματος ή θα διακόψει την επαφή μεταξύ του κυκλώματος και της πηγής ισχύος.

Μερικές φορές αντιμετωπίζουμε διακοπή ρεύματος με ξαφνική σπινθήρα ενώ χρησιμοποιούμε μερικές ελαττωματικές οικιακές συσκευές όπως φούρνο, σίδερο κ.λπ. Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι, κάπου υπάρχει κάποια υπερβολική ροή ρεύματος μέσω κάποιου κυκλώματος μέσα σε αυτήν την ελαττωματική συσκευή. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε σοκ ή να πυροδοτήσει το σπίτι εάν δεν προστατεύεται. Έτσι, χρησιμοποιείται ασφάλεια ή διακόπτης προστασίας για να αποφευχθούν τέτοιες ζημιές. Σε τέτοια κατάσταση, ο διακόπτης ή η ασφάλεια αποσυνδέουν την κύρια τροφοδοσία από το σπίτι. Ένα κύκλωμα ασφαλειοδιακόπτη είναι επίσης μια μορφή κυκλώματος προστασίας βραχυκυκλώματος, στο οποίο χρησιμοποιείται ένα καλώδιο χαμηλής αντίστασης που λιώνει και αποσυνδέει την κύρια τροφοδοσία ρεύματος στο σπίτι κάθε φορά που περνάει υπερβολικό ρεύμα.

Εδώ λοιπόν πρόκειται να μελετήσουμε και να σχεδιάσουμε κύκλωμα για να αποφύγουμε τις ζημιές που οφείλονται σε βραχυκύκλωμα σε αυτό.

Διάγραμμα κυκλώματος

Λειτουργία κυκλώματος προστασίας βραχυκυκλώματος

Εμφανίζεται ένα απλό κύκλωμα προστασίας βραχυκυκλώματος DC χαμηλής ισχύος που αποτελείται από δύο κυκλώματα τρανζίστορ, ένα είναι κύκλωμα τρανζίστορ BC547 NPN και άλλο είναι κύκλωμα τρανζίστορ SK100B PNP. Η είσοδος παρέχεται στο κύκλωμα χρησιμοποιώντας παροχή ρεύματος 5V DC, η οποία μπορεί είτε να παρέχεται από κάποια μπαταρία είτε με χρήση μετασχηματιστή.

Η λειτουργία του κυκλώματος είναι απλή, όταν το πράσινο LED D1 ανάβει σημαίνει ότι το κύκλωμα λειτουργεί κανονικά και δεν υπάρχει κίνδυνος ζημιάς. Το κόκκινο LED D2 αναμένεται να ανάβει μόνο όταν υπάρχει βραχυκύκλωμα.

Όταν το τροφοδοτικό είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ, το τρανζίστορ Q1 γίνεται προκατειλημμένο και αρχίζει να λειτουργεί και το LED D1 ανάβει. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου το Red LED D2 παραμένει σβηστό καθώς δεν υπάρχει βραχυκύκλωμα.

Η λάμψη του Green LED D1 δείχνει επίσης ότι η τάση τροφοδοσίας και η τάση εξόδου είναι περίπου ίση.

Στο κύκλωμα διέγερσης έχουμε δημιουργήσει ένα «σύντομο» χρησιμοποιώντας ένα διακόπτη στην έξοδο. Όταν συμβεί το «βραχυκύκλωμα», η τάση εξόδου μειώνεται στα 0V και το Q1 σταματά να λειτουργεί καθώς η τάση βάσης του είναι 0V. Το τρανζίστορ Q2 σταματά επίσης να λειτουργεί καθώς η τάση του συλλέκτη μειώθηκε επίσης στα 0V.

Τώρα λοιπόν το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω RED led D2 και περνά μέσα από το έδαφος μέσω της διαδρομής βραχυκυκλώματος (μέσω του διακόπτη) Αυτό κάνει το Red LED D2 να ξεκινάει καθώς είναι προς τα εμπρός και δείχνει ότι έχει εντοπιστεί βραχυκύκλωμα και το ρεύμα εκτρέπεται μέσω του RED LED D2 αντί να καταστρέφει ολόκληρο το κύκλωμα.