Запобіжник є життєво важливим пристроєм захисту для багатьох електронних пристроїв. Вони просто контролюють струм, споживаний ланцюгом / навантаженням, і у випадку, коли через ланцюг протікає небезпечний струм, запобіжник перегорить сам і, таким чином, запобіжить пошкодженню форми навантаження / ланцюга цим сильним струмом. Цей тип запобіжника називається механічним запобіжником, і існує багато типів запобіжників, таких як швидкий, повільний і т.д., але вони страждають від одного загального відведення. Коли запобіжник перегорів, його повинен замінити споживач / оператор, щоб пристрій знову працював нормально. Ось чому багато старих електронних пристроїв, таких як тостер або електричний чайник, мали разом із виробом запасний запобіжник.
Для подолання цього недоліку більшість сучасних електронних пристроїв використовують електронний запобіжник. Електронний запобіжник служить тій же меті, що і механічний запобіжник, але він не потребує заміни. Він має силовий електронний вимикач, який замикається і розмикає ланцюг за необхідності. У малоймовірному випадку несправності вимикач розмикає ланцюг і ізолює його від джерела живлення, після повернення сприятливого стану запобіжник можна скинути, просто натиснувши кнопку. Немає клопоту придбати відповідну вартість запобіжника та замінити її на стару. Цікаво, правда? !! Отже, у цьому підручнику ми дізнаємося, як побудувати електронний ланцюг запобіжника, як він працює та як ви можете використовувати його у своїх проектах.
Електронна схема запобіжника:
Повна електрична схема електронної схеми запобіжників наведена нижче. Як показано в схемі, вона включає лише декілька схем, а отже, її легко побудувати та впровадити в наші конструкції.
Тут схема побудована для контролю робочого струму двигуна (LOAD), який працює на 12 В. Ви можете замінити навантаження будь-якою ланцюгом, струм якого ви намагаєтеся контролювати. Резистор R1 визначає, скільки струму можна пропустити через ланцюг до того, як ланцюг відреагує на сценарій перенапруги. Ми обговоримо функціональність кожного компонента та те, як вибрати значення відповідно до ваших вимог.
Робоча:
Роботу електронної схеми запобіжників можна легко зрозуміти, подивившись, як працює SCR. У звичайних умовах користувач повинен натиснути кнопку, щоб підключити навантаження до джерела живлення. При натисканні кнопки затворний штифт SCR підключається до джерела напруги через резистор 1К. Це спрацьовує SCR і, таким чином, змушує розірвати зв’язок між катодом і анодним штифтом. Як тільки з'єднання замкнене, струм починає надходити від джерела (+ 12 В) до навантаження через штифт анода до катода SCR.
Коли кнопка відпущена, SCR залишатиметься ввімкненим, оскільки немає схеми комутації, щоб її вимкнути. Таким чином, SCR фіксується в стані ON і залишається там до тих пір, поки струм не протікає, хоча він опускається нижче струму утримання SCR.
Що мається на увазі під комутацією в тиристорах (SCR)?
Тиристор, коли він увімкнений сигналом, не вимкнеться сам по собі, коли сигнал буде видалено. Отже, для вимкнення тиристора нам потрібна якась зовнішня схема, і ця схема називається комутаційною ланцюгом. Процес увімкнення тиристора шляхом надання імпульсу затвора називається спрацьовуванням, а процес вимкнення тиристора - комутацією.
Що утримує струм у тиристорі (SCR)?
Утримуючий струм (не плутайте це зі струмом фіксації) - це мінімальне значення струму, яке повинно протікати через анодний і катодний штифт тиристора, щоб він залишався увімкненим. Якщо значення струму досягає нижче цього значення, тоді тиристор вимикається сам по собі без жодної зовнішньої комутації.
SCR, який використовується в нашій схемі, - це TYN612, який має максимальний струм витримки 30 мА (див. Таблицю, щоб дізнатись значення), тому, якщо струм, що протікає, хоча анод і катод стає менше 30 мА, SCR вимкнеться. Таким чином, ізолюючи потужність від навантаження.
Резистор R1 (0,2 Ом) і транзистор (2N2222A) відіграють важливу роль у вимкненні SCR. У звичайному стані, коли навантаження (двигун) працює, він пропускає струм через резистор R1. Згідно із законом Ома, падіння напруги на резисторі можна обчислити за
Напруга на резисторі = Струм через ланцюг x Значення резистора
Отже, згідно з формулами падіння напруги на резисторі прямо пропорційне струму, що протікає по ланцюгах. У міру збільшення струму падіння напруги на резисторі також збільшиться, коли це падіння напруги перевищить значення 0,7 В. Транзистор вмикається, оскільки резистор підключений безпосередньо через цоколь та емітерний штифт транзистора. Коли транзистор замикається, повний струм, необхідний для ланцюга, миттєво протікає через транзистор, протягом якого SCR вимикається, оскільки струм через нього опускається нижче струму утримання, а падіння напруги на резисторі також отримує 0 В, оскільки через нього не протікає струм. Нарешті, транзистор і SCR вимикаються, а навантаження (двигун) також відключається від джерела живлення.Повна робота також проілюстрована на зображенні GIF нижче.
Через резистор розміщений амперметр для контролю струму, що протікає через анодну катодну клему SCR. Цей струм не повинен падати нижче струму утримання SCR (струм утримання для SCR в моделюванні становить 5 мА), якщо він опускається нижче цього значення, SCR вимкнеться. Також вольтметр розміщений на резисторі 150 Ом для контролю напруги на ньому і перевірки того, чи спрацьовує транзистор NPN до закриття SCR.
Обладнання:
Як було сказано раніше, ця схема має мінімальну кількість компонентів, вона включає один SCR, один транзистор і пару резисторів. Отже, його можна легко проаналізувати, побудувавши на макетній дошці. Знову ж таки, це залежить від вашої заявки. Якщо ви плануєте щось більше 2А, то макет не рекомендується. Я будую електронну схему запобіжників на хлібній дошці, і це виглядало приблизно так нижче.
Як ви можете бачити на зображенні, я використовував світлодіодну стрічку як навантаження, ви можете використовувати інше навантаження або навіть підключити вашу схему, яка повинна бути захищена. Для підключення навантаження до джерела живлення ми повинні натиснути кнопку, яка ввімкне SCR. Також зверніть увагу, що я використовував резистор потужністю 0,2 Ом потужністю 0,2 Вт як R2, оскільки ми маємо допускати велике значення струму, завжди важливо враховувати потужність цього резистора.
Оскільки я не зміг створити стан несправності, збільшивши номінальний струм, я зменшив напругу, щоб створити несправність і, таким чином, зменшити струм через SCR. Крім того, ви можете також коротко закріпити штифт колекторного випромінювача транзистора за допомогою дроту, завдяки якому струм протікає через провід, а не через SCR, і таким чином SCR вимкнеться. Після усунення несправності та її усунення схему можна знову увімкнути, просто натиснувши кнопку, як раніше. Повна робота схеми також показана на відео нижче. Сподіваюся, ви зрозуміли схему і вам сподобалось її вивчати. Якщо у вас є якісь сумніви, будь ласка, розмістіть їх у розділі коментарів нижче або скористайтесь форумами для отримання технічної допомоги.
Обмеження:
Як і всі схеми, це також має певні обмеження. Якщо ви думаєте, що це вплине на ваш дизайн, то вам слід знайти альтернативу
- Весь струм навантаження протікає через резистор R2, отже, через нього виникають втрати потужності. Отже, ця схема не підходить для додатків, що працюють на батареях
- Поточний рейтинг, для якого призначений запобіжник, не буде точним, оскільки кожен резистор буде трохи змінюватися, і зі старінням властивість резистора також змінюватиметься.
- Ця схема не буде реагувати на раптові стрибкові струми, оскільки транзистору потрібно деякий час, щоб реагувати на зміни.