Siguranța este un dispozitiv vital de protecție pentru multe dispozitive electronice. Acestea monitorizează pur și simplu curentul consumat de circuit / sarcină și, în cazul în care curentul nesigur curge prin circuit, siguranța se va arde singură și astfel va preveni deteriorarea formei de sarcină / circuit de curentul mare. Acest tip de siguranță se numește siguranță mecanică și există multe tipuri de siguranțe, cum ar fi suflarea rapidă, suflarea lentă etc., dar acestea suferă de o retragere comună. Când este arsă o siguranță, aceasta trebuie înlocuită de consumator / operator pentru ca dispozitivul să funcționeze din nou normal. Acesta este motivul pentru care multe dispozitive electronice vechi, cum ar fi prăjitor de pâine sau ceainic electric, au furnizat o siguranță de rezervă împreună cu produsul.
Pentru a depăși acest dezavantaj, majoritatea dispozitivelor electronice moderne folosesc o siguranță electronică. O siguranță electronică are același scop ca o siguranță mecanică, dar nu necesită înlocuire. Are un comutator electronic de putere în interior cu închidere și deschide circuitul după cum este necesar. În cazul improbabil al unei defecțiuni, comutatorul deschide circuitul și îl izolează de sursa de alimentare, odată ce starea favorabilă revine, siguranța poate fi resetată doar făcând clic pe un buton. Nu există nicio bătaie de cap să cumpărați o valoare adecvată a siguranței și să o înlocuiți cu cea veche. Interesant nu? !! Deci, în acest tutorial vom învăța cum să construim un circuit de siguranță electronică, cum funcționează și cum ați putea folosi unul în proiectele dvs.
Diagrama circuitului de siguranțe electronice:
Schema completă a circuitului pentru un circuit electronic de siguranță este prezentată mai jos. Așa cum se arată în circuit, implică doar câteva circuite și, prin urmare, este ușor de construit și implementat în proiectele noastre.
Aici circuitul este construit pentru a monitoriza curentul de funcționare al unui motor (LOAD), care funcționează pe 12V. Puteți înlocui sarcina cu orice circuit al cărui curent încercați să îl monitorizați. Rezistorul R1 determină cât de mult curent poate fi permis prin circuit înainte ca circuitul să reacționeze pentru un scenariu de supracurent. Vom discuta despre funcționalitatea fiecărei componente și despre cum să alegeți valorile în funcție de cerința dvs.
Lucru:
Funcționarea circuitului electronic de siguranțe poate fi ușor înțeleasă aruncând o privire asupra modului în care funcționează SCR. În condiții normale, utilizatorul trebuie să apese butonul pentru a conecta sarcina la sursa de alimentare. Când butonul este apăsat, pinul Gate al SCR este conectat la tensiunea sursei printr-un rezistor de 1K. Acest lucru va declanșa SCR și astfel îl va închide conexiunea dintre catod și pinul anodic. Odată ce conexiunea este închisă, curentul începe să curgă de la sursă (+ 12V) la sarcină prin pinul anod la catod al SCR.
Când butonul este eliberat, SCR va rămâne pornit, deoarece nu există un circuit de comutare care să îl oprească. Astfel, SCR se blochează în starea ON și rămâne acolo până când curge curentul, deși trece sub curentul de menținere al SCR.
Ce se înțelege prin comutație în tiristoare (SCR)?
Un tiristor pornit odată cu un semnal nu se va opri singur atunci când semnalul este eliminat. Deci, pentru a opri un tiristor, avem nevoie de un circuit extern și acest circuit este numit circuit de comutare. Procesul de pornire a unui Tiristor prin furnizarea unui impuls Gate este numit ca declanșator și procesul de oprire a unui Tiristor este numit Comutare.
Ce este curentul de reținere într-un tiristor (SCR)?
Curentul de reținere (nu confundați acest lucru cu curentul de blocare) este valoarea minimă a curentului care ar trebui să curgă prin pinul anodic și catodic al unui tiristor pentru ao menține pornit. Dacă valoarea curentului ajunge sub această valoare, Tiristorul se oprește de la sine, fără nici o comutare externă.
SCR-ul utilizat în circuitul nostru este TYN612, care are un curent de reținere maxim de 30mA (consultați foaia tehnică pentru a cunoaște valoarea), deci dacă curentul care curge deși anodul și catodul obține mai puțin de 30mA, SCR se va opri. Izolând astfel puterea din sarcină.
Rezistorul R1 (0,2 ohmi) și tranzistorul (2N2222A) joacă un rol vital în oprirea SCR. În condiții normale când sarcina (motorul) funcționează, acesta trage curent prin rezistorul R1. Conform legii lui Ohms, căderea de tensiune peste rezistor poate fi calculată de
Tensiunea peste rezistor = Curent prin circuit x Valoarea rezistorului
Deci, conform formulelor, căderea de tensiune pe rezistor este direct proporțională cu curentul care circulă prin circuite. Pe măsură ce curentul crește, căderea de tensiune pe rezistor va crește, de asemenea, atunci când această cădere de tensiune depășește valoarea de 0,7V. Tranzistorul este pornit, deoarece rezistorul este conectat direct pe baza și pinul emițătorului tranzistorului. Când tranzistorul se închide, curentul complet necesar pentru circuit circulă momentan prin tranzistor, timp în care SCR este oprit, deoarece curentul prin el a scăzut sub curentul de menținere și căderea de tensiune pe rezistor devine, de asemenea, 0V, deoarece nu curge curent prin el. În cele din urmă, tranzistorul și SCR sunt oprite, iar sarcina (motorul) este, de asemenea, izolată de sursa de alimentare.Lucrarea completă este, de asemenea, ilustrată folosind imaginea GIF de mai jos.
Un ampermetru este plasat prin rezistor pentru a monitoriza curentul care curge prin terminalul anodic catodic al SCR. Acest curent nu ar trebui să scadă sub curentul de menținere al SCR (curentul de menținere pentru SCR în simulare este de 5mA), dacă acesta se situează sub această valoare, SCR se va opri. De asemenea, un voltmetru este plasat peste rezistență de 150 ohmi pentru a monitoriza tensiunea pe el și pentru a verifica dacă tranzistorul NPN este declanșat înainte de închiderea SCR.
Hardware:
După cum sa spus mai devreme, acest circuit are un număr minim de componente, implică un SCR, un tranzistor și câteva rezistențe. Prin urmare, acesta poate fi analizat cu ușurință construindu-l pe o panou. Din nou, depinde de aplicația dvs. Dacă intenționați ceva care depășește 2A, atunci panoul de testare nu este recomandat. Am construit circuitul electronic de siguranțe pe o placă de pâine și arăta cam așa mai jos.
După cum puteți vedea în imagine, am folosit o bandă LED ca sarcină, puteți folosi o sarcină diferită sau chiar conectat circuitul dvs. care trebuie protejat. Pentru a conecta sarcina la sursa de alimentare, trebuie să apăsați butonul care va porni SCR-ul. De asemenea, rețineți că am folosit un rezistor de 2W 0,2 Ohm ca R2 al meu, deoarece trebuie să permitem o valoare mare a curentului, este întotdeauna important să luăm în considerare puterea nominală a acestui rezistor.
Deoarece nu am reușit să creez o stare de defecțiune prin creșterea valorii curente, am redus tensiunea pentru a crea o defecțiune și, astfel, a redus curentul prin SCR. Alternativ, puteți scurta și pinul emițătorului colector al tranzistorului cu un fir, ceea ce face ca curentul să curgă prin fir și nu prin SCR și astfel SCR se va opri. După ce defecțiunea este recuperată, circuitul poate fi din nou pornit prin simpla apăsare a butonului ca mai devreme. Funcționarea completă a circuitului este, de asemenea, prezentată în videoclipul de mai jos. Sper că ați înțeles circuitul și v-a plăcut să îl învățați. Dacă aveți nelămuriri, vă rugăm să nu ezitați să le postați în secțiunea de comentarii de mai jos sau să folosiți forumurile pentru ajutor tehnic.
Limitări:
La fel ca toate circuitele, acest lucru are, de asemenea, anumite limitări. Dacă credeți că acestea vă vor afecta designul, atunci ar trebui să găsiți o alternativă
- Întregul curent de sarcină curge prin rezistorul R2, prin urmare există o pierdere de putere în el. Prin urmare, acest circuit nu este potrivit pentru aplicațiile cu baterie
- Evaluarea curentă pentru care este concepută siguranța nu va fi precisă, deoarece fiecare rezistor va varia puțin și pe măsură ce îmbătrânește, proprietatea rezistorului se va schimba.
- Acest circuit nu va reacționa pentru curenți bruschi de vârf, deoarece tranzistorul necesită ceva timp pentru a reacționa la schimbări.